| Project Area | Digital biosphere: integrated biospheric science for mitigating global environment change |
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| Project/Area Number |
21H05317
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
小林 秀樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), グループリーダー代理 (10392961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甘田 岳 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 学振特別研究員 (70907914)
Eko Siswanto 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任研究員 (90726762)
桑原 ビクター伸一 創価大学, 教育学部, 教授 (00409773)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥111,930,000 (Direct Cost: ¥86,100,000、Indirect Cost: ¥25,830,000)
Fiscal Year 2025: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
Fiscal Year 2024: ¥21,320,000 (Direct Cost: ¥16,400,000、Indirect Cost: ¥4,920,000)
Fiscal Year 2023: ¥21,450,000 (Direct Cost: ¥16,500,000、Indirect Cost: ¥4,950,000)
Fiscal Year 2022: ¥21,320,000 (Direct Cost: ¥16,400,000、Indirect Cost: ¥4,920,000)
Fiscal Year 2021: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000)
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| Keywords | 森林生態系 / 沿岸海洋生態系 / 生物多様性 / 生態系機能計測 / リモートセンシング |
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| Outline of Research at the Start |
アジア圏では人口の40％が沿岸から100km以内（60%が400km以内）に密集し、陸上生態系と沿岸海域が密接にリンクして生物圏システムを形成している。本研究では森林生態系と沿岸生態系に着目し、生物圏の二酸化炭素交換量やバイオマス生産の推定のための生態系の機能、構造、多様性の地理空間情報の観測を行う。本課題で得られる新しい生物圏地理空間情報と既存の空間情報を統合することで、デジタルバイオスフィアに最適化した新たな生物圏地理空間データの創出を目指す。また、得られた生態系機能・多様性データを解析し、アジア地域を中心として人間活動や気候変動が生物群集に与える影響を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、森林および沿岸海域における調査と、衛星・ドローンデータの取得を推進した。2022年度に引き続き、UAV搭載ハイパースペクトルシステムの開発を進めるとともに、夏から秋にかけて、苫小牧研究林において3回の森林調査を実施した。この調査では、森林の樹冠上端およびその周辺部から4樹種の葉サンプルを採取し、葉の形質やクロロフィル量の分析を通じて、樹種ごとの葉形質の位置依存性について解析を行った。得られた成果は国際会議にて発表した。また、現地調査の結果を空間的に拡張することを目的に、UAVによるハイパースペクトル画像の取得も試みたが、開発中のドローンの墜落事故により、データ取得を断念した。
アラスカサイトにおいては、2022年度に引き続き、衛星・航空機データの検証を目的とした北方林の林床植生に関する形質データの取得を進め、得られた成果を論文として投稿した。
沿岸海域では、主に2021年秋に北海道南東沖で発生した赤潮事例の解析を2022年度から継続して実施した。この解析では、将来の赤潮発生への対応に資する早期警報手法の必要性を踏まえ、GCOM-C/SGLIセンサによる反射率データから総吸収係数（a）を算出し、赤潮原因プランクトンの検出可能性を評価した。その結果、同等のクロロフィルa濃度範囲であっても、530nm波長における吸収係数が、珪藻のブルーム時よりも赤潮原因プランクトンのブルーム時に低くなる傾向があることを明らかにした。
また、タイランド湾北部での現地観測および衛星データを用いた赤潮抽出アルゴリズムの開発も進めている。さらに、これらの赤潮アルゴリズムを準リアルタイムでの赤潮モニタリングに応用することを目的に、Asian Coastal Ocean Portal（A-COP）の開発に着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに、森林機能の抽出に関する研究では、北海道やアラスカの森林、また東京湾、北海道南東沖、タイランド湾北部などの沿岸海域を対象として、現場観測データおよびハイパースペクトル衛星データを含む各種衛星データの取得と解析を順調に進めてきた。
しかしながら、衛星観測と地上観測の中間スケールとして期待されていたドローンによる調査については、開発を進めていたハイパースペクトル搭載型ドローンによる森林調査の実施中に墜落事故が発生し、当初予定していたデータの取得が叶わなかった。このため、当初は森林調査に加えて沿岸海域でのドローン調査も展開する予定であったが、事故の原因究明と再発防止のための安全対策を優先せざるを得ず、ドローン調査の本格的な運用には、さらに1から2年の検討およびフライト試験の実施が必要となった。これが進捗に遅れが生じた主な要因である。
一方で、現場での観測データの取得や、衛星データの解析については計画通りに進行し、すでにいくつかの研究成果が論文として発表されるなど、成果の創出が始まっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ドローン調査については、2023年9月に発生した墜落事故を受けて、システムの再検討が必要となったことから、次年度はリスクの高い沿岸海域での観測は実施せず、森林における調査に集中する方針とする。特に、2023年度に現場データの収集を重点的に行った苫小牧研究林の落葉広葉樹を対象に、これらの現場データと比較可能なハイパースペクトル画像データの取得に注力する。可能であれば、針葉樹を対象としたデータ取得も実施する予定である。観測の実績を積み重ねるとともに、データ取得後の処理方法についてもあわせて検討を進める。
また、プロジェクトの後半年度に向けては、これまでの現場観測および地域スケールでの森林・沿岸データに加え、広域的な衛星データ解析にも着手し、デジタルバイオスフィアモデルの検証に資する取り組みを展開する。陸域については、広域の光合成量（Gross Primary Production, GPP）を推定するシステムの開発に向けて研究補助員を雇用し、衛星データを用いた広域GPP推定のアルゴリズム開発を開始する。GPP推定には、森林サイトで得られた現場データやハイパースペクトル衛星による森林機能の推定結果を統合できるような設計とし、現場で得られた知見を広域推定の精度向上に反映させることを目指す。
さらに、沿岸海域においては、準リアルタイムでの赤潮モニタリングや植物プランクトン分布の可視化・公開を行うシステム「Asian Coastal Ocean Portal（A-COP）」の開発を進めており、東京湾やタイランド湾での現場観測・事例解析に加えて、アジア広域の赤潮モニタリングおよび海洋生態系モデルの検証に資するデータ整備も推進する予定である。
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