2023 Fiscal Year Final Research Report

Permafrost degradation and greenhouse gas fluxes in a boreal forest: how the soil and biological processes affect the surface-atmosphere interactions

Research Project

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Project/Area Number	20H00640
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
Research Institution	Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
Principal Investigator	Kobayashi Hideki 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)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊川浩樹国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 主任研究員 (10754393) 滝川雅之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 (30360754) 永野博彦新潟大学, 自然科学系, 助教 (40758918) 野口享太郎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 (70353802) 斉藤和之国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 主任研究員 (70419133) 酒井佑槙苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (80862523)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	北方林 / 永久凍土 / 温室効果ガスフラックス / 土壌胴体 / 北極域温暖化
Outline of Final Research Achievements	The objectives of this study was to develop the field warming experiment site in spruce forests which is widely distributed at high latitudes in North America, and comprehensively understand the CO2 gas exchange processes between the land surface and the atmospheric through the boundary layer. In this study, we developed an advanced soil temperature increase and permafrost thaw experimental system, and confirmed that the soil temperature increase and permafrost thaw were carried out almost as planned. In addition, we analyzed seasonal changes in soil respiration using a new soil warming experiment, and considered its complex behavior and its causes. Furthermore, analysis of eddy-correlated CO2 fluxes revealed that the amount of respiration during periods of plant inactivity in autumn, winter, and spring has increased over the long term at observation sites in recent years.
Free Research Field	地球環境学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	北極周辺域ではこれまでヒーターなどの人工熱源を使った温暖化影響実験は行われてこなかった。本研究では、2021年度-2022年度に世界に先駆けて温暖化の影響を人工熱源で制御した形で実施する装置の開発と設置を行い、2023年度の実験施行結果から、ヒーター加熱開始から約2ヶ月後の7月には、当初目標としていたコントロール区との比較で約2.5℃の土壌温度上昇が達成され、活動層の下の永久凍土の融解が進む様子が確認できた。さらに永久凍土融解による生物過程や微気象過程の解明が進められるなど、温暖化によって今後50年の近未来の起こりうる生態系影響の理解が進んだことが学術的・社会的意義である。