2023 Fiscal Year Annual Research Report
Transformation of carbon and nitrogen dynamics by mountain permafrost degradation in Northeast Siberia
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22H03758
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 和良 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), 主任研究員 (90344308)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朴 昊澤 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 (10647663)
檜山 哲哉 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (30283451)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 物質循環 / 水文 / 活動層 / 気候メモリ / データ同化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（1）気象水文観測と水のサンプリング・分析：Makarieva博士の協力の下、河川水のサンプリングが行われた。また気象水文観測の継続的なデータが取得された。
（2）永久凍土水文気象データセットとラグ機構解析：研究代表者を中心として、黒潮続流からの南北の水蒸気輸送とアラスカ南部の太平洋上に停滞するブロッキング高気圧の関係を解析した。さらに北極領域再解析システム開発を通して、AMSR2海上風データ同化のインパクトを調査した。海上風をデータ同化することによってアメリカ内陸部の最高気温のバイアスが減少することが示された。
（3）生態水文モデルの高度化と炭素・窒素輸送量評価：朴博士が中心となって、CHANGEモデルを用いて北極海への大陸河川からの淡水流入増加における融雪の影響を定量的に解析した。その結果、降雪は主に地表流出を形成し、降雪が地表流出の増加の73.6%を占め、春から初夏にかけての最大流量に寄与していた。冬季の気温上昇による融雪の早期化は、最大流量と年間流出量に寄与し融雪流出を早めた。さらに、気候変動による降雪と降雨の変動が北極周辺河川流出に大きな影響を与えていることを示唆した。
（4）積雪過程モデルの高度化：研究協力者のFassnachtが2編の論文を出版した。その結果、積雪モデリングのために積雪の空気力学的粗度長を推定する際には、雪面のジオメトリーの変動を考慮する必要があることが示唆された。
（5）河川を介した物質輸送と永久凍土動態：田代博士と檜山博士が中心となって、コリマ川の物質輸送の増加傾向と永久凍土温暖化の関係を解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
地政学的な状況によって観測データの入手・分析ならびに炭素・窒素のサンプリング等に遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1）気象水文観測と水のサンプリング・分析：研究協力者のMakarievaが中心となって、降水、河川水ならびに土壌水または積雪のサンプリングを通年で、週1回もしくは10日に1回行う。加えてトリチウム、水の安定同位体などの環境情報を取得する。また永久凍土融解量や地上気象観測データなども取得する。これらの観測データは朴の開発するCHANGEモデルの検証データとして利用される。
（2）永久凍土水文気象データセットとラグ機構解析：鈴木が中心となってコリマ川流域のデータレスキューを行うと共に、北極領域再解析システムを開発し極端気象のメカニズム解明すると共に、大気ー植生ー凍土系における水・物質循環の統合解析を行い、遅延機構や植生活動の関連を解析する。
（3）生態水文モデルの高度化と炭素・窒素輸送量評価：朴が中心となって、流域内で取得された活動層厚、蒸発散量、河川流量データを用いてCHANGEの検証と高度化を行う。最終的に長期的な有機炭素や窒素輸送と永久凍土融解との関連について解析を行う。
（4）田代・檜山が中心となって、トリチウムや河川水に含まれる様々な化学物質の河川を通した輸送と気候や永久凍土変動との関連をデータに基づき解析する。
（5）研究協力者のコロラド州立大Fassnacht教授を中心として、永久凍土変動に重要な積雪モデルの高度化を行う。特に空気力学的粗度長に注目し、雪面の凹凸などの変動が空気力学的粗度長にどの様な影響を及ぼすのか定量化する。最終的に動的な積雪粗度長モデルを開発し、CHANGEモデルに新しい粗度長モデルを導入することのインパクトを評価し、水・物質循環変動の予測精度を高度化する。
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