陸域生態系における熱・水・温室効果ガスの輸送構造の解明とモデル化に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480130
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 檜山 哲哉 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 助教授 (30283451)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 尚弘 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60174942) ; 橋本 哲 島根大学, 生物資源科学部, 助教授 (50314620) ; 福嶌 義宏 名古屋大学, 総合地球環境学研究所, 教授 (00026402) ; 太田 岳史 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (20152142) ; 中村 俊夫 名古屋大学, 年代測定総合研究センター, 教授 (10135387)
• Keywords: 個葉レベル / 群落レベル / CO_2・水・熱輸送 / 樹冠構造 / 日射伝達モデル / 気孔コンダクタンスモデル / 葉齢 / SPAD値

Research Abstract

個葉から群落レベルにCO_2・水・熱輸送量をスケールアップするために、CO_2・水・熱の鉛直一次元輸送モデルに、森林の樹冠構造(枝葉の集中度)と陽葉・陰葉の鉛直分布を取り入れたモデルを開発し、名古屋市の都市二次林やその他の気候帯における森林生態系に適用した。樹冠構造の取り込みは、植生層内における陽葉・陰葉の鉛直分布および土壌面への日射の入りやすさとして表現した。陽葉・陰葉の空間分布および植生層内における日射の多重散乱過程を、個葉の反射・透過特性を考慮した日射伝達モデルを構築することにより評価した。また、気孔コンダクタンスモデルを組み入れて光合成・蒸散活動を表現することにより、CO_2・水・熱の鉛直輸送量を見積もった。植生層内の各層における個葉レベルの熱交換特性および気孔コンダクタンス特性から、簡単な方法で群落レベルの熱交換・気孔コンダクタンス特性を近似的に表現し、群落全体の計算を行った。その結果、枝葉の集中度(樹冠構造)の変化は、個葉・群落レベルでのCO_2・水・熱交換量に大きな影響を与えることがわかった。
数値モデルによってCO_2・水・熱輸送量を個葉から群落レベルにスケールアップする際に必要な気孔コンダクタンスの計測は、都市二次林内6樹種について行った。Jarvis型モデルによる気孔コンダクタンスの推定の結果、落葉広葉樹が開葉する春季には、展葉直後の気孔コンダクタンスを精度良く推定することができなかった。これは、葉齢を表現するパラメータをモデルに取り入れる必要性を示唆した。気孔コンダクタンスの計測と同時にクロロフィル含量やSPAD値、葉内窒素含量の季節変化を調べた結果、葉齢を表現するパラメータとしてSPAD値やクロロフィル含量が適当と考えられた。観測が比較的簡単なSPAD値を光の捕捉率としてモデルに組み込んだ結果、全ての樹種で、気孔コンダクタンスの再現結果が向上した。

Research Products

• [Publications] Ohta, T., Hiyama, T., Tanaka, H., Kuwada, T., Maximov, T. C., Ohata, T., Fukushima, Y.: "Seasonal variation in the energy and water exchanges above and below a larch forest in eastern Siberia"Hydrological Processes. 15. 1459-1476 (2001)
• [Publications] Yamulki, S., Toyoda, S., Yoshida, N., Veldkamp, E., Grant, B., Bol, R.: "Diurnal fluxes and the isotopomer ratios of N_2O in a temperate grassland following urine amendment"Rapid Communications in Mass Spectrometry. 15. 1263-1269 (2001)
• [Publications] Nakagawa, F., Yoshida, N., Nojiri, Y., Makarov, V. N.: "Production of methane from alasses in eastern Siberia ; Implications from its ^<14>C and stable isotopic compositions"Global Biogeochemical Cycles. (in press). (2002)
• [Publications] Toyoda, S., Yoshida, N., Miwa, T., Matsui, Y., Yamagishi, H., Tsunogai, U., Nojiri, Y., Tsurushima, N.: "Production mechanism and global budget of N_2O inferred from its isotopomers in the western North Pacific"Geophysical Research Letters. (in press). (2002)
• [Publications] 小栗秀之, 檜山哲哉: "都市二次林におけるCO_2・熱フラックスの季節変化"水文・水資源学会誌. 15(印刷中). (2002)