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東ユーラシア低~高緯度域を縦断した大気-森林生態系の物質交換機能解明

Planned Research

Project AreaDigital biosphere: integrated biospheric science for mitigating global environment change
Project/Area Number 21H05316
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (IV)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

熊谷 朝臣  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50304770)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 村岡 裕由  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (20397318)
福田 健二  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30208954)
久米 朋宣  九州大学, 農学研究院, 教授 (30816393)
清水 貴範  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40353726)
中路 達郎  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (40391130)
斎藤 琢  岐阜大学, 高等研究院, 准教授 (50420352)
植山 雅仁  大阪公立大学, 大学院農学研究科, 准教授 (60508373)
小林 真  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (60719798)
日浦 勉  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70250496)
飯田 真一  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70375434)
市榮 智明  京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (80403872)
宮沢 良行  九州大学, キャンパス計画室, 学術推進専門員 (80467943)
中村 誠宏  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (80545624)
仲畑 了  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (10881500)
Project Period (FY) 2021-09-10 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help
¥248,820,000 (Direct Cost: ¥191,400,000、Indirect Cost: ¥57,420,000)
Fiscal Year 2025: ¥34,580,000 (Direct Cost: ¥26,600,000、Indirect Cost: ¥7,980,000)
Fiscal Year 2024: ¥34,060,000 (Direct Cost: ¥26,200,000、Indirect Cost: ¥7,860,000)
Fiscal Year 2023: ¥34,320,000 (Direct Cost: ¥26,400,000、Indirect Cost: ¥7,920,000)
Fiscal Year 2022: ¥35,880,000 (Direct Cost: ¥27,600,000、Indirect Cost: ¥8,280,000)
Fiscal Year 2021: ¥109,980,000 (Direct Cost: ¥84,600,000、Indirect Cost: ¥25,380,000)
Keywords乱流フラックス / 光合成・蒸散 / 気孔・群落コンダクタンス / 植物生理生態 / 大規模野外操作実験
Outline of Research at the Start

本計画研究では、東ユーラシア低~高緯度域を縦断する様々なサイトの生態系機能及びその環境応答メカニズムの相違点・類似点を理解することを目的としている。
この目的の達成のために、時空間分解能の高いフラックスタワー観測により生態系スケールの光合成・蒸散を検知する。高緯度から低緯度を縦断する多地点でのフラックス観測と詳細なプロセス解析は、長期・広域の生物圏・生態系機能変動の解明と予測の根幹であるとともに、人工衛星やモデルによる生態系機能の推定アルゴリズムの開発と精度向上に寄与する。さらに、特に気候変動条件下等の未知の環境と生態系機能の因果関係の精緻な情報を得るために大規模野外操作実験を積極的に行う。

Outline of Annual Research Achievements

これまでと同様に新規・既設観測システムの完備と観測サイト間のネットワーク化を進めた。また、既に稼働している観測サイトの現況確認と不備発見、即座の不備解消を行った。キャンペーン観測実行の対象コアサイトである岐阜大学高山森林サイトにおける観測システムの整備を重点的に行った後、恙無くキャンペーン観測が行われた。
大規模野外操作実験に関して、特に北海道大学苫小牧研究林における降水遮断実験の設備整備がさらに順調に進み、順次予備実験が行われた。その結果、基礎環境変数データが揃い、2025年度から確実に本観測・実験が実行される運びとなった。
既存データ整理とそのアーカイブ化が順調に進み、特に東ユーラシア全域の乱流変動法フラックスデータのデータペーパーの投稿が行われた(2025年5月現在で微修正要求)。このデータペーパーで整備されたデータセットによる研究発表・論文執筆が続々と行われている。また、このデータセットは、「デジタルバイオスフェア」のパラメータとしての利用が計画されている。本課題で一般的に利用できるデータ解釈のための数理モデルの整備、新規構築も順調に進んだ。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

いまだに「新型コロナ蔓延」の影響は払拭されないが、それ以外は、むしろ当初計画以上の進展を見せていると考えられるため。

Strategy for Future Research Activity

① これまで通り、既に稼働している観測サイトの現況確認と不備発見、不備発見の際の迅速な解消を行う。また、個別の既に開始している観測の支援・強化を継続する。
② 2025年度のキャンペーン観測の対象サイトは現段階では未定であるが、決まり次第、当該サイトにおける観測システムの整備を重点的に行う。
③ 特に、北海道大学苫小牧研究林における降水遮断実験を重点的に実施する。各分担者の小規模野外操作実験への支援も、これまで通り継続する。
④ 最終年度ということもあり、既存データ整理とそのアーカイブ化を完了させる。また、整理された既存データの利用による論文成果を挙げることに注力する。本課題で一般的に利用できるデータ解釈のための数理モデルの構築を完了させ、積極的な利用による「デジタルバイオスフェア」完成への貢献と論文成果を挙げることに注力する。

Report

(4 results)
  • 2024 Annual Research Report
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 3 results)

  • [Journal Article] Carbon stock projection for four major forest plantation species in Japan.2024

    • Author(s)
      Egusa, T., Nakahata, R., Neumann, M. and Kumagai, T.
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 927 Pages: 172241-172241

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genotypic variations appear in fine root morphological traits of Cryptomeria japonica trees grown in a common garden.2024

    • Author(s)
      Nakahata, R., Azuma, W. A., Tanabe, T., Kawai, K., and Hiura, T.
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: 39 Pages: 717-729

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous wet summers and rising atmospheric CO2 concentrations increase the CO2 sink in a poorly drained forest on permafrost.2024

    • Author(s)
      Ueyama, M., Iwata, H., Nagano, H., Kukuu, N., and Harazono, Y.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 121

    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Implications of seasonal changes in photosynthetic traits and leaf area index for canopy CO2 and H2O fluxes in a Japanese cedar (Cryptomeria japonica D. Don) plantation.2023

    • Author(s)
      Hata, Y., Kumagai, T., Shimizu, T. and Miyazawa, Y.
    • Journal Title

      Ecological Modelling

      Volume: 477 Pages: 110271-110271

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regional-scale wilting point estimation using satellite SIF, radiative-transfer inversion, and soil-vegetation-atmosphere transfer simulation: A grassland study.2023

    • Author(s)
      Kiyono, T., Noda, H. M., Kumagai, T., Oshio, H., Yoshida, Y., Matsunaga, T. and Hikosaka, K.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research -Biogeosciences

      Volume: 128

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Forest canopy interception can reduce flood discharge: Inferences from model assumption analysis.2023

    • Author(s)
      Momiyama, H., Kumagai, T., Fujime, N., Egusa, T. and Shimizu, T.
    • Journal Title

      Journal of Hydrology

      Volume: 623 Pages: 129843-129843

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      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Perspective: Improving the accuracy of plant phenology observations and land-cover and land-use detection by optical satellite remote-sensing in the Asian tropics.2023

    • Author(s)
      Nagai, S., Katsumata, C., Miura, T., Tsutsumida, N., Ichie, T., Kotani, A., Nakagawa, M., Khoon, K. L., Kobayashi, H., Kumagai, T., Tei, S., Pungga, R. a. S., Yamada, T., Kameda, A., Yanagisawa, M., Nasahara, K. N., Muraoka, H., Ichii, K. and Tokumoto, Y.
    • Journal Title

      Frontiers in Forests and Global Change

      Volume: 6 Pages: 1106723-1106723

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] El Nino-Southern Oscillation forcing on carbon and water cycling in a Bornean tropical rainforest.2023

    • Author(s)
      Takamura, N., Hata, Y., Matsumoto, K., Kume, T., Ueyama, M. and Kumagai, T.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 120

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Response of microorganisms to a 5-year large-scale nitrogen loading in immature volcanic ash soil in an oak-dominated forest2022

    • Author(s)
      Yokobe Tomohiro、Tokuchi Naoko、Hyodo Fujio、Tateno Ryunosuke、Hiura Tsutom
    • Journal Title

      Applied Soil Ecology

      Volume: 177 Pages: 104537-104537

    • DOI

      10.1016/j.apsoil.2022.104537

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Vertical and horizontal light heterogeneity along gradients of secondary succession in cool‐ and warm‐temperate forests2022

    • Author(s)
      Matsuo Tomonari、Hiura Tsutom、Onoda Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Vegetation Science

      Volume: 33 Issue: 3

    • DOI

      10.1111/jvs.13135

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Evaluating the soil microbe community‐level physiological profile using <scp>EcoPlate</scp> and soil properties at 33 forest sites across Japan2022

    • Author(s)
      Nakamura et al.
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: 37 Issue: 3 Pages: 432-445

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12293

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of climate on the tree ring density and weight of Betula ermanii in a cool temperate forest in central Japan2022

    • Author(s)
      Shen Yudong、Takata Katsuhiko、Kudo Kayo、Muraoka Hiroyuki、Saitoh Taku M.、Hirano Yu、Yasue Koh
    • Journal Title

      Trees

      Volume: 36 Issue: 5 Pages: 1597-1605

    • DOI

      10.1007/s00468-022-02315-y

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of bedrock groundwater discharge on spatial variability of dissolved carbon, nitrogen, and phosphorous concentrations in stream water within a forest headwater catchment.2021

    • Author(s)
      Egusa, T., Kumagai, T., Oda, T. and Ohte, N.
    • Journal Title

      Hydrological Processes

      Volume: 35

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of sub-annual inter-catchment groundwater flow using short-term water balance method2021

    • Author(s)
      Egusa, T., Oda, T., Sato, T. and Kumagai, T.
    • Journal Title

      Hydrological Processes

      Volume: 35

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Importance of calibration in determining forest stand transpiration using the thermal dissipation method2021

    • Author(s)
      Fujime, N., Kumagai, T., Egusa, T., Momiyama, H. and Uchiyama, Y.
    • Journal Title

      Agricultural and Forest Meteorology

      Volume: 301-302 Pages: 108356-108356

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Model analysis of forest thinning impacts on the water resources during hydrological drought periods2021

    • Author(s)
      Momiyama, H., Kumagai, T. and Egusa, T.
    • Journal Title

      Forest Ecology and Management

      Volume: 499 Pages: 119593-119593

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2021-10-22   Modified: 2025-12-26  

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