日本的產業技術綜合研究所（以下簡稱「產綜研」）、防衛大學校、國立環境研究所及氣象廳氣象研究所，開發出了一種測量二氧化碳排放的方法，透過在東海大學代代木校區的觀測塔（圖1）上高精度觀測大氣中的二氧化碳（CO2）和氧氣（O2），可按照使用的化石燃料的種類評估代代木街區人類活動產生的二氧化碳排放量。
圖1：東海大學代代木校區内的觀測塔（左）以及使用的部分觀測裝置（右）
該方法將產綜研開發的以100萬分之1的超高精度測量大氣中氧氣濃度的方法，以及主要用來評估森林二氧化碳吸收情況的垂直度二氧化碳運送量測量法應用到了城市地區的觀測中。氧氣與二氧化碳的交換比（氧化率：OR）因消耗的化石燃料的種類而異，因此可以透過超高精度觀測推導出城市中的二氧化碳排放OR，並按來源量化二氧化碳排放量。
將來向城市地區大規模導入零排放技術時，此次的方法有望成爲根據實際環境測量來驗證減排效果的技術。
產綜研設計了一種透過同時觀測垂直度二氧化碳運送量和基於梯度法的OR，從而按照化石燃料種類評估城市地區二氧化碳排放的方法，把基於渦流性相關法的二氧化碳運送量觀測法，以及利用基於質量比混合法的高精度標準氣體應答了精度的氧氣濃度和二氧化碳濃度連續觀測系統，應用到了東京都澀谷區代代木街區的城市大氣觀測中。
氧氣濃度觀測由產綜研實施，二氧化碳運送量觀測以防衛大學校爲中心實施。另外，產綜研和國立環境研究所還同時觀測了二氧化碳濃度並比較驗證了觀測值。城市地區的二氧化碳排放源主要包括石油消耗（主要是汽車）、城市氣體消耗、煤炭消耗以及人類和植物的呼吸，但代代木街區幾乎沒有煤炭消耗，植被面積也非常小，所以主要的二氧化碳排放源爲石油、城市氣體和人類的呼吸。因此，研究團隊把觀測獲得的垂直度二氧化碳運送量和垂直度運送中的OR，與石油、城市氣體和人類呼吸的OR及根據人口統計資料評估的人類呼吸量相結合進行了解析，並分別評估了來自石油和城市氣體消耗的二氧化碳排放量（圖2）。
圖2：東京都澀谷區代代木街區的不同來源二氧化碳排放量的24小時變化（年均）
同時展示了基於大氣觀測的評估結果和基於各種統計資料的數值。
將此次的評估結果與基於代代木近郊汽車交通量及家庭和餐飲店的城市氣體消耗統計資料的二氧化碳排放量進行比較發現，夜間的城市氣體消耗統計資料與實際（觀測）的排放量相比被高估，這表明，基於統計資料評估的二氧化碳排放量高於該街區的實際二氧化碳排放量。另外，雖然誤差比較大，但還可以看出，隨着供應熱水和做飯，清晨的城市氣體消耗會出現高峯，隨着通勤時段的交通量增加，上午的石油消耗逐漸增加。如上所述，可以根據大氣觀測結果，以街區爲單位單獨評估來自汽車和城市氣體的二氧化碳排放量。
論文資訊
題目：O2:CO2 exchange ratio for net turbulent flux observed in an urban area of Tokyo, Japan, and its application to an evaluation of anthropogenic CO2 emissions
期刊：《Atmospheric Chemistry and Physics》
DOI：10.5194/acp-20-5293-2020
文：JST客觀日本編輯部
