地球温暖化と永久凍土融解の相互影響についての研究

• 研究課題/領域番号: 14102008
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 福田 正己 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (70002160)
• 研究分担者: 町村 尚 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教授 (30190383) ; 平野 高司 北海道大学, 大学院農学研究院, 教授 (20208838)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 57,200千円 (直接経費: 44,000千円、間接経費: 13,200千円); 2006年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2005年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円); 2004年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円); 2003年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円); 2002年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
• キーワード: 森林火災 / 二酸化炭素 / シベリア / タイガ / 攪乱 / 土壌呼吸 / 土壌水分 / 光合成 / 二酸化炭素収支 / メタンガス / 永久凍土融解 / 地球温暖化 / シベリアタイガ / 森林伐採 / タワー観測

研究概要

現地観測の結果
東シベリアヤクーツクのタイガ内に攪乱と不攪乱個所のキャノピーを超える観測タワーを設置し、水・熱・二酸化炭素収支の連続モニタリングを行った。そのための機器(CO2/H2Oアナライザー、超音波風速計、土壌水分計)を用いた。毎年4月末に現地入りし、2本のタワーを設置して10月までの連続観測を実施した。更にオープントップチャンバー法により土壌呼吸の連続観測を行った。永久凍土融解過程をモニタリングするために、対象サイトでボーリング調査を毎年実施した。伐採前にはNEPとして86mg/m2・dayの二酸化炭素が森林に吸収されていた。しかし伐採後には日射の増加で地中温度が上昇し、土壌中の有機物分解が促進されて大気側への二酸化炭素の放出に転じた。更に撹乱で地表面での熱収支バランスが乱れ、永久凍土の上部での融解が進行した。その結果地中への伝達熱が増加し永久凍土は約10%より深くまで融解した。こうした融解では上部に含まれるメタンガスの放出を促す。
攪乱による温暖化の促進
タイガの攪乱のおもな原因は森林火災である。本研究では森林火災の代わりに全面伐採による影響評価実験を行い、タワー観測・土壌呼吸観測・永久凍土融解観測を行った。それらの結果から地球温暖化へ多大の影響を与えることが明確になった。(1)火災時の直接的な二酸化炭素放出(2)火災後の土壌呼吸増加による二酸化炭素の放出(火災後数十年間)(3)火災跡地での凍土融解によるメタンガス放出(火災後数百年間)いずれも地球温暖化を加速させる効果となる。

研究成果

• [雑誌論文] シベリア永久凍土融解と地球温暖化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田正己
  • 雑誌名: (財)建築保全センター機関誌 R 153 ページ: 33-39
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thawing of Siberian Permafrost and its impact to global warming (2007)
  • 著者名/発表者名: FUKUDA, M.
  • 雑誌名: Report of Building Safety Center 153 ページ: 33-39
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] シベリア永久凍土融解と地球温暖化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福田 正己
  • 雑誌名: 機関誌 Ri l53 ページ: 33-39
• [雑誌論文] Remote sensing of upper canopy leaf area index and forest floor vegetation cover as indicator of net primary productivity (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Kushida, M.Fukuda
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 112 ページ: 10-29
• [雑誌論文] Thermokarst formation and vegetation dynamics inferred from a palynological study in central Yakutia, eastern Siberia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katamura, F
  • 雑誌名: Arctic, Antarctic and Alpine Research 38(4) ページ: 561-570
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Epigenetic Salt Accumulation and Water Movement in the Active Layer of Central Yakutia in Eastern Siberia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Lopez C.M.Larry
  • 雑誌名: Hydrological Processes 21 ページ: 103-109
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermokarst formation and vegetation dynamics inferred from a palynological study in central Yakutia, eastern Siberia (2006)
  • 著者名/発表者名: Katamura, F.
  • 雑誌名: Arctic, Antarctic and Alpine Research 38(4) ページ: 561-570
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Epigenetic Salt Accumulation and Water Movement in the Active Layer of Central Yakutia in Easter Siberia. (2006)
  • 著者名/発表者名: Lopez C.M.Larry
  • 雑誌名: Hydrological Processes 21 ページ: 103-109
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Carbon fluxes in larch wood and forest clearings (2006)
  • 著者名/発表者名: Machimura, T., Kobayashi, Y., Iwahana, G., Fukuda, M.
  • 雑誌名: Proceeding of "Spaskaya Pad" : Complex Researches of Permafrost Landscapes ページ: 135-139
• [雑誌論文] Reports on International Workshop of Forest Fire Impact to Global Warming Sapporo Japan (2006)
  • 著者名/発表者名: 福田 正己
  • 雑誌名: Proceedings (作成準備中)(予定)
• [雑誌論文] Change of carbon dioxide budget during three years after deforestation in eastern Siberian larch forest. (2005)
  • 著者名/発表者名: Machimura, T.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 60 ページ: 653-656
  • NAID: 40015149464
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Influence of forest clear-cutting on the thermal and hydrological regime of the active layer near Yakutsk, eastern Siberia (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwahana, G
  • 雑誌名: J. Geophys. Res 110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermal conductivity of soils in the active layer of Eastern Siberia (2005)
  • 著者名/発表者名: Brouchkov, A
  • 雑誌名: Permafrost and Periglacial Processes 16 ページ: 217-222
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Influence of forest clear-cuttin on the thermal and hydrological regime of the active layer near Yakutsk, eastern Siberia (2005)
  • 著者名/発表者名: Iwahana, G
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Change of carbon dioxide Budget during three years after deforestation in eastern Siberian larch forest (2005)
  • 著者名/発表者名: Machimiura, T.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 60 ページ: 653-656
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Thermal conductivity of soils in the active layer of Eastern Siberia (2005)
  • 著者名/発表者名: Brouchkov, A.
  • 雑誌名: Permafrost and Periglacial Processes 16 ページ: 217-222
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Change of carbon dioxide budget during three years after deforestation in eastern Siberian larch forest. (2005)
  • 著者名/発表者名: Machimura, T., Hirano, T., Fukuda, M.et al.
  • 雑誌名: J.Agric.Meteorol. 60(5)(in print)
  • NAID: 130006847528
• [雑誌論文] Thermal Conductivity of Soils in the Active Layer of Eastern Siberia. (2005)
  • 著者名/発表者名: Brouchkov A., Fukuda M
  • 雑誌名: Permafrost and Periglac.Process. 16(In press)
• [雑誌論文] シベリア森林火災が温暖化を加速させる-深刻化するシベリア森 林火災- (2004)
  • 著者名/発表者名: 福田正己
  • 雑誌名: 日本海学の新世紀4『危機と共生』 ページ: 207-216
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 大規模北方森林火災発生の背景と実態 (2004)
  • 著者名/発表者名: 福田正己
  • 雑誌名: 自然災害科学 23 ページ: 315-321
  • NAID: 110002949717
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 東シベリア・ヤクーツク近郊のカラマツ林および森林攪乱地における活動層の熱・水収支特性 (2004)
  • 著者名/発表者名: 岩花 剛
  • 雑誌名: 雪氷 66 ページ: 163-176
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Methane consumption and soil respiration by a birch forest soil in West Siberia. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakano, T
  • 雑誌名: Tellus Series B-Chemical and Physical Meteorology 56 ページ: 223-229
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Methane consumption and soil respiration by a birch forest soil in West Siberia. (2004)
  • 著者名/発表者名: NAKANO, T.
  • 雑誌名: Tellus Series B-Chemical and Physical Meteorology 56 ページ: 223-229
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Siberian Forest Fire Impact to future global warming (2004)
  • 著者名/発表者名: M.FUKUDA
  • 雑誌名: Crisis and Coexistence ページ: 207-216
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Large scale forest fire -Fact and Cause- (2004)
  • 著者名/発表者名: M.PUKUDA
  • 雑誌名: Natural Disaster Science 23 ページ: 315-321
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characteristics of heat and moisture transfer in the active layer In the larch forest both disturbed and Control site near Yakustk, eastern Siberia (2004)
  • 著者名/発表者名: IWAHANA, G.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Snow and Ice Science 66 ページ: 163-176
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 大規模北方森林火災発生の背景と実態 (2004)
  • 著者名/発表者名: 福田正己
  • 雑誌名: 自然災害科学 23-3 ページ: 315-321
  • NAID: 110002949717
• [雑誌論文] Thermokarst as a Short-term Permafrost Disturbance, Central Yakutia (2004)
  • 著者名/発表者名: Brouchkov A., Fukuda M.
  • 雑誌名: Permafrost and Periglac.Process 15 ページ: 81-87
• [雑誌論文] Thermal Conductivity of Soils Over Boreal Larch Forest and Disturbed Sites Near Yakutsk, Siberia (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Fukuda
  • 雑誌名: TOHOKU GEOPHYSICAL JOURNAL The Science Reports of the Tohoku University Fifth Series 36 ページ: 456-459
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Soil Respiration In A Natural Forest, Cutover And Burnt-Out Forest In Eastern Siberia During The 2003 Growing Season (2003)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hirano
  • 雑誌名: Proceedings of 4th International Symposium on Global Change in connection to Arctic ページ: 6-7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Siberian Permafrost Disturbance Induced by Boreal Forest Fire and Its Impacts to Global Warming (2003)
  • 著者名/発表者名: Fukuda M.
  • 雑誌名: In Technology Innovation and Its Relations to Humanities and Social Sciences. ページ: 23-32
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] FROSTFIRE : An experimental approach to predicting the climate feedbacks from the changing boreal fire regime. (2003)
  • 著者名/発表者名: Larry D.Hinzman
  • 雑誌名: Jounal of Geophysical Research 108 ページ: 8130-8147
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Impacts of wildfire of the permafrost in the boreal forests of Interior Alaska (2003)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshikawa
  • 雑誌名: Jounal of Geophysical Research 108 ページ: 8148-8160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Thermal Conductivity of Soils Over Boreal Larch Forest and Disturbed Sites Near Yakutsk, Siberia (2003)
  • 著者名/発表者名: M.FUKUDA・Thermal
  • 雑誌名: TOHOKU GEOPHYSICAL JOURNAL The Science Reports of the Tohoku University Fifth Series 36 ページ: 456-459
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Soil Respiration In A Natural Forest, Cutover And Burnt-Out Forest In Eastern Siberia During The 2003 Growing Season (2003)
  • 著者名/発表者名: T.HIRANO
  • 雑誌名: Proceedings of 4th International Symposium on Global Change in connection to Arctic ページ: 6-7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Impacts of wildfire of the permafrost in the boreal forests of Interior Alaska (2003)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshikawa
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 108 ページ: 8148-8160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An experimental approach to prediction the climate feedbacks from the changing boreal fire regime (2003)
  • 著者名/発表者名: Larry D.HINZMAN, FROSTFIRE
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 108 ページ: 8130-8147
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Siberian Permafrost Induced by Boreal Forest Fire and Its Impact to Global Warming (2003)
  • 著者名/発表者名: FUKUDA, M
  • 雑誌名: In Technology Innovation and Its Relation to Humanities and Social Sciences ページ: 23-32
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 応用倫理学講義 環境「温暖化はなにが問題か」 (2004)
  • 著者名/発表者名: 福田 正己(共著)
  • 総ページ数: 210
  • 出版者: 岩波書店
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 地球温暖化は何が問題か 岩波応用倫理学講座 第2巻 環境 (2004)
  • 著者名/発表者名: 福田正己
  • 総ページ数: 250
  • 出版者: 岩波書店
• [文献書誌] Machimura, T., Fukuda, M.et al.: "Seasonal variation of ecosystem carbon dioxide exchange over intact, burnt and cut larch forests in east Siberia"Proceedings of the Sixth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 2001. (発売予定). (2003)
• [文献書誌] Kobayashi, Y., Machimura, T., Fukuda, M.et al.: "Characteristics of Evapotranspiration and Water Budgets at Cutover, Burnt and Intact Larch forest in Eastern Siberia"Proceedings of the Sixth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 2001. (発売予定). (2003)
• [文献書誌] Iwahana, G., Machimura, T., Fukuda, M.et al.: "Comparison of the surface energy balance conditions in different stages after forest disturbance in Yakutsk region, Eastern Siberia"Proceedings of the Sixth Symposium on the Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 2001. (発売予定). (2003)
• [文献書誌] A.Brouchkov.M.Fukuda: "A preliminary measurement of methane concentration in Siberian Permafrost"Permafrost and Periglacial Processes. 14. 120-129 (2002)
• [文献書誌] 福田 正己: "流体的地球像"日本放送出版協会. 210 (2003)