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ニュースリリース
2022 年 9 ⽉ 30 ⽇
国⽴⼤学法⼈千葉⼤学
国⽴研究開発法⼈海洋研究開発機構

メタンの半球輸送におけるアジアモンスーンの役割を解明〜温室効果ガスの収⽀評価の⾼精度化につながる知⾒〜
温室効果ガスや⼤気汚染物質などの主な発⽣源がある北半球から南半球への物質の半球輸送の経路の解明は、これらの物質の全球分布を明らかにする上で重要です。国⽴⼤学法⼈千葉⼤学（千葉市）と海洋研究開発機構（JAMSTEC・横浜市）で構成される研究グループ（統括︓Dmitry Belikov 千葉⼤学特任研究員）は、⽇本の衛星 GOSAT 注１）のメタンの観測データと⼤気化学輸送モデルのメタンのシミュレーションデータを利⽤して、物質の半球輸送を季節別に詳細に解析しました。
本研究の結果、半球輸送は 350-150 hPa の上部対流圏で最も活発であること、熱帯南アメリカ、熱帯アフリカ、東南アジアでは北半球から南半球への半球輸送が⼀年を通して活発である⼀⽅、熱帯インド洋では南アジアの夏モンスーンにより半球輸送に⼤きな季節性があること、ならびに夏モンスーンにより、チベット⾼原〜インド上空の上部対流圏に輸送された⾼濃度メタンの空気塊が熱帯アフリカ東部を通って南半球に輸送されていることがわかりました。本研究により、温室効果ガスの収⽀（発⽣源・発⽣量および消失源・消失量）の評価の⾼精度化が期待できます。
本研究の成果は 2022 年 7 ⽉ 27 ⽇に Journal of Geophysical Research: Atmospheres よりオンライン出版されました。
１．研究背景メタンは、⼤気中の寿命が全球平均で 9 年程度であり、発⽣源の多くが熱帯および北半球の陸域にあります。地表から放出された物質の半球輸送のタイムスケールは約 1.4 年と⾒積もられており、メタンは半球輸送の解析に利⽤するのに適した物質です。また、メタンは重要な温室効果ガスであるため、発⽣源から放出されたメタンが⼤気中をどのように輸送されていくのかを明らかにすることは、メタンによる温室効果の寄与を計算する上でも重要です。
熱帯での物質の輸送経路や半球輸送における夏モンスーンの役割はこれまで⼗分に解明されていませんでしたが、⽇本の衛星 GOSAT に搭載されたセンサ TANSO-FTS の熱⾚外バンドで観測されたメタンの鉛直濃度分布データと、⼤気化学輸送モデル MIROC4-ACTM 注 2）のメタンのシミュレーションデータを利⽤して、物質の半球輸送の経路に関する解析研究を⾏いました。

※1）

※1）

図１

上部対流圏のメタン濃度の差分※２）の緯度・経度断⾯図。
（上）GOSAT の観測データ（中）MIROC4-ACTM のシミュレーションデータ
（下）モデルデータに観測のアベ
レージングカーネル

注３）を適⽤したデータ※１）JFM︓1-3 ⽉、JAS︓7-9 ⽉※２）メタン濃度の差分は各グリッドの濃度から同緯度帯の全経度帯の平均値を引いた値。

２．概要

物質の半球輸送は主にハドレー循環注 4）と季節によって位置が遷移する熱帯収束帯（ITCZ）によって⽀配されています。上部対流圏では、GOSAT と MIROC4-ACTM のメタンの濃度分布が互いによい⼀致を⽰しており、上部対流圏のメタンの⾼濃度域は、1-3 ⽉は熱帯の南半球側にありますが、7-9 ⽉にはITCZ が北⽅に遷移するに伴って北⻄側に移動しています。また、7-9 ⽉の特徴として、チベット⾼原〜インド上空にインド－ガンジス平原で放出され上空に輸送されたメタンの⾼濃度域があり、夏モンスーン性⾼気圧の南端の東⾵によって⾼濃度メタンが⼤⻄洋および南半球に輸送されています。⼀⽅、インド洋や太平洋では夏モンスーンによってメタンの輸送が阻害されていることがわかりました（図 1）。
さらに、半球輸送が活発な領域を調べるために、上部対流圏の低緯度（10ºS-10ºN）においてメタンの移流傾向を計算したところ、以下のことが明らかとなりました。
(1) 熱帯南アメリカ（図２︓⻘紫）、熱帯アフリカ（図２︓緑と⻩）、東南アジア（図２︓⾚紫）において年間を通して最も活発に半球輸送が起こっている。
(2) これらの領域では移流傾向がどの季節も負（北半球から南半球へ輸送される）になっており、北半球で放出された物質が南半球へ輸送され、効率的に全球に「分配」される。⼀⽅、熱帯インド洋（図２︓オレンジ）では夏モンスーンの影響で半球輸送に⼤きな季節性があること、熱帯アフリカも東⻄（緑と⻩）で夏モンスーンの影響が異なっている。
(3) 北半球の夏季は ITCZ の位置が北⽅に遷移しているため多くの領域で移流傾向が正（南半球から北半球への輸送）となっているが、熱帯アフリカ東部（図２︓⻩）では 8 ⽉から 9 ⽉にかけて南半球への輸送が強化される。

図 2 MIROC4-ACTM により季節毎に計算した熱帯（10ºS-10ºN）の上部対流圏における移流傾向（百万トン-メタン/⽉）。正、負はそれぞれ北半球向き、南半球向きの輸送を表す。⿊
線は年平均値。

図 3 半球輸送における夏モンスーンの役割。
①インド北部で放出された⾼濃度メタンは、②上空に輸送され、③熱帯インド洋の上空では半球輸送が阻害されて上部対流圏に⾼濃度メタン領域が形成されます。夏モンスーン性⾼気圧により、⾼濃度メタンが④熱帯アフリカ東部を通って⑤南半球へ輸送されます。

3．研究助成
本研究は、環境再⽣保全機構・環境研究総合推進費（JPMEERF20182002、JPMEERF21S20800）、宇宙航空研究開発機構委託研究費（JX-PSPC-545977）の⽀援を受けて実施されました。
4．発表論⽂【タイトル】An analysis of interhemispheric transport pathways based on three-dimensional methane data
by GOSAT observations and model simulations
GOSAT 観測とモデルシミュレーションの 3 次元メタン濃度データにもとづく半球輸送経路の解析【DOI】https://doi.org/10.1029/2021JD035688【著者】D. Belikov1, N. Saitoh1, and P. K. Patra1,2
1. 環境リモートセンシング研究センター, 千葉⼤学, 千葉, 263-8522, Japan
2. 海洋研究開発機構 (JAMSTEC), 横浜, 236-0001, Japan5．補⾜情報注 1）GOSAT（温室効果ガス観測技術衛星「いぶき」）
︓宇宙航空研究開発機構が 2009 年 1 ⽉に打ち上げた温室効果ガス観測に特化した衛星であり、フーリエ変換分光型の温室効果ガス観測センサ（TANSO-FTS）が搭載されている。
注 2）MIROC4-ACTM︓⼤気海洋結合モデル（MIROC4）をベースとした⼤気化学輸送モデル。気象場（⽔平⾵、気温）は気象庁 JRA-55 データを⽤い、メタンの地表放出量と吸収量、⼤気中での化学反応（⽔酸化ラジカル OH、励起酸素原⼦ O(1D)、塩素ラジカル Cl）を与えて⼤気中のメタン濃度を計算する。
注 3）アベレージングカーネル︓衛星等のリモートセンシングによる観測の⾼度ごとの感度を表す、観測の⾼度分解能の指標となる値。
注 4）ハドレー循環︓地球規模の⼤気⼤循環の⼀つであり、⾚道付近で上昇し、南北 30º 付近で下降する循環。

＜本研究に関するお問い合わせ＞
国⽴⼤学法⼈千葉⼤学
准教授

環境リモートセンシング研究センター

齋藤尚⼦

TEL︓043-290-3843

E-mail︓nsaitoh@faculty.chiba-u.jp

国⽴研究開発法⼈海洋研究開発機構
物質循環・⼈間圏研究グループ
E-mail︓prabir@jamstec.go.jp

地球環境部⾨

地球表層システム研究センター

グループリーダー代理

上席研究員

TEL︓045-778-5727＜広報に関するお問い合わせ＞千葉⼤学広報室
TEL: 043-290-2018 E-mail: koho-press@chiba-u.jp

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