広葉樹林における衛星観測による生態系機能評価の高精度化

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24710021
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 永井 信 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球表層物質循環研究分野, 主任研究員 (70452167)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 衛星リモートセンシング観測 / 地上検証観測 / 分光植生指数 / 生態変化 / 落葉広葉樹林 / 常緑広葉樹林 / フェノロジー（生物季節）画像 / 分光放射測定

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、地上と衛星観測データの統合的な解析により広葉樹林のフェノロジー（植物季節）と機能の時空間分布の変動を広域的に評価することである。本研究は、植生と気候の相互作用系を深く理解するために重要な課題の一つであり、遂行の結果、気象気候変動下における炭素・熱・水収支の時空間分布の変動評価の高精度化が期待される。
本研究は、次の4項を実施した。(1)研究期間全体を通して、マレーシアの常緑広葉樹林（ランビルヒルズサイト）と日本の落葉広葉樹林（高山サイト）において、フェノロジー画像・天空画像・分光スペクトルデータを毎日取得した。(2)主に高山サイトにおいて、葉の形質と個葉の分光スペクトルデータを定期的に取得した。(3)群落全体および樹種ごとを対象にフェノロジー画像から抽出した赤・緑・青のデジタルナンバー（RGB）の時系列を抽出し、フェノロジー・分光スペクトル・生態観測データ・衛星データとの対応関係を調査した。(4)Terra/Aqua MODIS衛星により2001年から2013年に毎日観測された植生指数データを解析し、日本とボルネオの植生の時空間分布の変動を図化し、その変動要因を調査した。
その結果、次の4項を明らかにした。(1)フェノロジー画像から抽出したRGBの時系列は、植生機能と関連した樹種ごとに異なる開花・開葉・紅葉・落葉の期日や様式の特徴を検出可能であること。(2)森林上部の色の変化をとらえるGRVIは、葉面積と森林上部の色の変化をとらえるNDVIやEVIと比べて、生育期間の終了の期日をより高精度に検出可能であること。(3)衛星で毎日観測したGRVIは、緯度や標高の環境勾配に起因した生育期間の時空間分布の変動の特徴を検出可能であること。(4)衛星で毎日観測したGRVIは、森林伐採後の主に油やしプランテーションへの改変による植生被覆の年々変動を検出可能であること。

Research Products

• [Journal Article] Usability of noise-free daily satellite-observed green-red vegetation index values for monitoring ecosystem changes in Borneo (2014)
  • Author(s): Nagai, S., Ishii, R.,Suhaili, A.B., Kobayashi, H., Matsuoka, M., Ichie, T., Motohka, T., Kendawang, J.J., Suzuki, R.
  • Journal Title: International Journal of Remote Sensing Volume: 35 Pages: 7910-7926
  • DOI: doi.org/10.1080/01431161.2014.97
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Year-to-year blooming phenology observation by using time-lapse digital camera images (2014)
  • Author(s): Nagai, S., Yoshitake, S., Inoue, T., Suzuki, R., Muraoka, H., Nasahara, K.N., Saitoh, T.M.
  • Journal Title: Journal of Agriculture and Meteorology Volume: 70 Pages: 163-170
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-13-00021
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detection of the different characteristics of year-to-year variation in foliage phenology among deciduous broad-leaved tree species by using daily continuous canopy surface images (2014)
  • Author(s): Inoue, T., Nagai, S., Saitoh, T.M., Muraoka, H., Nasahara, K.N., Koizumi, H.
  • Journal Title: Ecological Informatics Volume: 22 Pages: 58-68
  • DOI: 10.1016/j.ecoinf.2014.05.00
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] インターバル撮影カメラによる様々な樹種のフェノロジーの特徴検出 (2015)
  • Author(s): 永井信
  • Organizer: 日本生態学会第62回全国大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県、鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-03-20 – 2015-03-20
• [Presentation] 地上と衛星の統合的な観測による植生フェノロジーの大陸間比較 (2015)
  • Author(s): 永井信
  • Organizer: 第17回環境リモートセンシングシンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学（千葉県、千葉市）
  • Year and Date: 2015-02-20 – 2015-02-20
• [Presentation] インターバルカメラによる落葉フェノロジー観測に含まれる不確実性とは何か? (2015)
  • Author(s): 永井信, 井上智晴, 大塚俊之, 吉竹晋平, 奈佐原顕郎, 斎藤琢
  • Organizer: 高山セミナー
  • Place of Presentation: 国立環境研究所（茨城県、つくば市）
  • Year and Date: 2015-02-06 – 2015-02-06
• [Presentation] In situ and satellite observations for accurate monitoring tropical ecosystem structure and functioning: Knowledge gained from Phenological Eyes Network (PEN) (2014)
  • Author(s): Shin Nagai
  • Organizer: Phenology Symposium (in Zurich University)
  • Place of Presentation: スイス、Zurich University
  • Year and Date: 2014-10-24 – 2014-10-24
• [Presentation] Multidisciplinary in situ and satellite observations for accurate monitoring terrestrial ecosystem structure and functioning: knowledge gained from phenological eyes network (PEN) (2014)
  • Author(s): Nagai, S., Saitoh, T.M., Nishida, N.K.
  • Organizer: AsiaFlux workshop
  • Place of Presentation: フィリピン、International Rice Research Institute
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-21
• [Presentation] Accurate detection of spatio-temporal variability of the timing of start and end of growing season in deciduous forests in Japan (2014)
  • Author(s): Nagai, S., Saitoh, T.M., Inoue, T., Kobayashi, H., Suzuki, R., Muraoka, H., Nasahara, N.K.
  • Organizer: AOGS 11th Annual Meeting
  • Place of Presentation: ロイトン札幌（北海道、札幌市）
  • Year and Date: 2014-07-31 – 2014-07-31
• [Presentation] Detection of interannual variations in northern Borneo forests by noise-free daily satellite-observed green-red vegetation index (2014)
  • Author(s): Nagai, S., Ishii, R., Matsuoka, M., Ichie, T., Motohka, T., Kobayashi, K., Suzuki, R., Suhaili, A.B., Kendawang, J.J., Itioka, T.
  • Organizer: ISRS2014
  • Place of Presentation: 韓国、釜慶大学
  • Year and Date: 2014-04-16 – 2014-04-16
• [Remarks] Phenological Eyes Network (PEN)
  • URL: http://www.pheno-eye.org