由国家环境研究所等领导的一个小组正在对来自世界最大城市之一的东京地区的二氧化碳(以下简称CO)进行调查。2)为了监测排放量,温室气体(CO2、甲烷等)及相关物质(碳同位素、氧、一氧化碳等)。二氧化碳2不仅仅是浓度,二氧化碳2中的放射性碳同位素比和大气氧浓度,预计将有可能按来源(植物呼吸或燃烧化石燃料排放)和燃料(天然气或石油)估算二氧化碳排放量。二氧化碳2从2016年3月底至今一年多的时间里观测到的浓度,以及大城市特有的CO2我们成功捕获了浓度波动(取决于天气条件,几天内的高浓度和剧烈波动)。这种在法国巴黎、美国印第安纳波利斯和洛杉矶、日本代代木等大城市进行的温室气体及相关物质的大气观测极为罕见,价值极高。
为实现《巴黎协定》商定的限制全球平均气温上升的目标,必须大幅减少温室气体排放。通过将这种多分量、高精度的地面大气观测与计划于2018年发射的温室气体观测技术卫星2号“IBUKI-2”(GOSAT-2)的全球观测数据相结合,预计将提高了解温室气体吸收和排放的准确性。
为了实现《巴黎协定》中商定的目标,即“将全球平均气温较工业化前水平上升幅度控制在2摄氏度以内,并努力将其限制在15摄氏度以内”,进一步减少温室气体排放至关重要。在日本,925%的温室气体排放是二氧化碳(CO2),CO2951%的排放量是由于燃料燃烧造成的(国立环境研究所、全球环境研究中心、温室气体清单办公室,《日本温室气体清单报告》2017)。燃料燃烧产生的 CO2发电是汽车、企业和家庭等城市活动产生的最大二氧化碳排放量2排放量位居第二,作为温室气体排放的主要来源而受到关注(图1显示了城市和发电厂排放的二氧化碳2)的模拟结果。
为了监测大城市等详细尺度的排放量,除了2008年发射的温室气体观测卫星“IBUKI”(GOSAT)和计划于2018年发射的“IBUKI 2”(GOSAT-2)的卫星观测数据外,与高精度地面观测的配合极为重要。但目前的情况是,大城市地区温室气体地面观测的发展滞后。因此,国家环境研究所和研究小组(东京大学大气海洋研究所、日本气象厅气象研究所、国家先进产业技术研究所)正在对世界上最大城市之一的东京地区的二氧化碳进行调查。2为了监测排放量,我们已开始在东京最具代表性的高点之一东京晴空塔观测温室气体和相关物质。
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| 图1 城市和发电厂因化石燃料燃烧而排放的二氧化碳2的模拟示例地球表面以上 1 公里层中的 CO2浓度(ppm,表示百万分之一的单位),红色越深,浓度越高。 (国家环境研究所全球环境研究中心物质循环建模与分析实验室主任沙米尔·马赫苏托夫提供) |
2016 年 3 月下旬,东京晴空塔®我们在机房(距地面250m)搭建了大气观测空间,并开始大气观测(图2)。一种是在现场安装分析仪,将该位置的大气引入分析仪中,并在现场对成分进行分析的观察(现场观察)。 2016 年 3 月底,CO2连续集中观察已开始。随后,我们在 2017 年 1 月进行了 CO2,推出了甲烷和一氧化碳 (CO) 分析仪,迄今为止还推出了 CO2、甲烷和CO进行连续观测。此外,2017年2月,我们开始对大气氧浓度进行超高精度连续观测。
另一种观察方法是将现场的空气收集到玻璃容器中,带回筑波市国立环境研究所,在实验室中分析成分(烧瓶取样)。烧瓶取样于 2016 年 7 月开始,CO2,甲烷、一氧化二氮、CO、六氟化硫的浓度和稳定碳同位素比率 (13CO2) 和放射性碳同位素比 (14CO2) 正在分析。
在本次观察中,CO2不仅仅是浓度,二氧化碳2其特点是对10868_10924|中的放射性碳同位素比和大气氧浓度进行高精度分析来自城市各处的 CO2正在排放,但 CO2通过在分析浓度的同时分析放射性碳同位素比,CO2由植物呼吸或燃烧化石燃料排放。另外,CO2通过在分析浓度的同时分析氧气浓度,可以估计燃烧的燃料是天然气还是石油(图3)。
这种在法国巴黎、美国印第安纳波利斯和洛杉矶、日本代代木等大城市进行的温室气体和相关物质的大气观测是一项有价值的观测,全世界只有极少数地方进行过。
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| 图 2 东京天空树®国立环境研究所大气观测空间照片 |
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| Figure 3 CO using carbon isotopes and oxygen concentration2估算排放源的方法概述 |
东京天空树®观测到的 CO从2016年4月到2017年5月2富士山山顶的CO浓度数据2浓度(之前报道于 2017 年 4 月 14 日“富士山山顶的自动二氧化碳”)2使用浓度观测设备进行长期观测的成功-从富士山山顶可以在整个东亚地区看到的CO2发现浓度可观察到-'')如图4所示。富士山山顶的CO2该数据被认为代表了东亚中纬度地区典型背景场的集中度。
东京晴空塔有限公司2我们发现,与富士山顶相比,1) 每隔几天就有高达 100 ppm 或以上的极大波动,2) 即使浓度较低,除了夏季(7 月至 8 月)外,它总是高于几个 ppm。富士山顶的二氧化碳2高于浓度的部分是东京及其周边地表排放的CO2被认为可以捕获浓度。
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| 图4 2016年4月1日至2017年5月31日观测到的CO2浓度随时间的变化。黑色是在东京晴空塔观测到的二氧化碳2一小时平均浓度,蓝色为富士山顶夜间(22:00 至 23:00)观测到的 CO2集中注意力。 |
2017 年 2 月获得的 CO2,来自甲烷和CO浓度的同步观测数据(图5),CO2,观察到甲烷和二氧化碳浓度快速增加的事件(2月4-5日、16-17、19-20和22-23)。此次浓度增加事件发生在风向由西北转为南风时,因此推测观测到的是东京湾沿岸某大型商业设施排出的空气。还观察到每个事件中增加的成分的比例是不同的。这些浓度增加事件与气象场CO之间的关系2、甲烷和CO的成分比例,以及氧浓度和碳同位素,CO2我们将继续分析排放源。
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| 图 5 2017 年 2 月的东京晴空塔®观察到一氧化碳2甲烷浓度 (CH4) 浓度、CO浓度每小时平均值以及风向和风速(图中箭头)。风向和风速数据基于东京晴空塔外部环境测量仪器的信息。 |
来自我们地面多分量高精度大气观测的东京都内的二氧化碳2通过按排放源估算排放量,并将其与计划于 2018 年发射的 IBUKI 2 的全球观测数据相结合,预计将提高了解温室气体吸收和排放的准确性。
二氧化碳2即使我们努力进一步减少排放,我们也可以看到其影响(=大气二氧化碳2距离浓度增加速度放缓还有很长的路要走。我们合作2我们希望对温室气体浓度进行长期监测,直到我们能够确认减排的有效性。
这项研究是作为环境省委托工作“利用 GOSAT 等提高了解温室气体排放的准确性的技术开发合同工作”的一部分而进行的。