Estimation of photosynthetic activity using solar induced chlorophyll fluorescence in a larch forest: Linkage of modeling and observations

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K17873
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies (2022-2023); Hokkaido University (2021)
• Principal Investigator: Morozumi Tomoki 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 特別研究員 (40866638)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: リモートセンシング / 放射伝達モデル / 植物生理生態 / クロロフィル蛍光 / 炭素循環 / フラウンホーファー線深度法 / 林冠構造

Outline of Final Research Achievements

I conducted studies about the remote detection of photosynthetic activity in the forest with spectroscopy observation and canopy 3-D radiative transfer model, based on spatial structure and physiological processes of the forest. Solar-induced chlorophyll fluorescence (SIF) was retrieved from visible near-infrared spectral data at a larch forest tower. SIF reached 1.0 mW m-2 nm-1 sr-1 at noon and correlated to CO2 flux. The model was built using leaf measurement and tree census data, to assess the multi-angle responses of SIF. The fluorescence yield, calculated from SIF, responded to photosynthetic down-regulation under the dry condition with a high vapor pressure deficit.

Free Research Field

環境動態解析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

森林の二酸化炭素吸収を考える際に、地上観測による正確な評価に加えて、離れた地点について調べるリモートセンシングによる広域評価は欠かせない。本研究では太陽光誘起クロロフィル蛍光という分光シグナルに着目し、その研究例がほどんどない主要樹種であるカラマツ林において変動要因を放射伝達のプロセスに基づき明らかにすることで、より高度な光学衛星データ解析・検証や全球物質循環モデルの進展に寄与する。北半球や国内の寒冷地に広く分布するカラマツ林の炭素吸収機能の検出技術の発展は気候変動の要因と影響解明において重要である。