Observation of methane budget and establish of the regional database for Arctic warming studies

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26281012
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 原薗 芳信 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 客員研究員 (90137240)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩田 拓記 信州大学, 理学部, 助教 (10466659) ; 植山 雅仁 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (60508373)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: メタン収支 / 永久凍土 / データベース / 広域評価 / クロトウヒ林 / 炭素収支 / 渦相関法 / チャンバ

Outline of Annual Research Achievements

陸域生態系における二酸化炭素（CO2）収支はかなり解明されてきたが，より温室効果の強いメタン（CH4）については不十分である。その最大の理由は，同一生態系内で放出と吸収が同時に生じ，吸収は極めて低いレベルであることから，観測が困難であること，対象とする生態系自体が不均一で多様性に富むことからから普遍的な知見の確保が困難である。このため，全球的なCH4 収支を広域的に評価するためのメカニズム解明が不可欠で，モデル研究の分野からは緊急なデータ提供を要請されている。
本研究ではAlaska大学キャンパス内の永久凍土上に分布するクロトウヒ植生を対象に，メタンの発生や放出を融雪時の4月下旬から凍土が再凍結する10月下旬まで実施した。渦相関法を適用した生態系スケールの観測のほか，通気開放型と閉鎖循環型のチャンバを用いた局所的なメタンの発生や放出についても観測した。メタンフラックスに加えて，CO2収支，微気象など，広域評価やモデル構築に必要な要素を連続観測した。観測には代表研究者並びに分担研究者が現地滞在したほか，大阪府立大学の大学院生も長期滞在して，測器類の点検と保守を行い，エラーやノイズの少ないデータを可能な限り連続的に確保することに努めた。現地滞在時には，凍土融解層の深さ，LAI，植生高度などの生態情報のグランドツルース計測を随時行った。
これまでに蓄積されたデータの品質制御（QC，Quality-Control）の効率化を図り，整備したデータを公開した。さらに，メタン濃度測定における水蒸気補正の必要性を明らかにし，水蒸気補正に関する内容を学術誌に投稿し論文掲載された。一部の解析結果を分担研究者が研究論文としてとりまとめ国際誌に掲載された。日本国内のみならずアメリカを初めとする海外のモデル研究者からデータ提供の申込があり，QC済みの提供可能なデータについては公開している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

１）Realtime monitoring: UAF-siteの観測データをリアルタイムでmonitor表示公開している。
２）エラー除去，補正，補完済みの観測データを公開。要求に応じて配付。

Research Products

• [Int'l Joint Research] IARC/UAF(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: IARC/UAF
• [Journal Article] Evaluating the relationship between wildfire extent and nitrogen dry deposition in a boreal forest in interior Alaska (2017)
  • Author(s): Nagano, H. and Iwata, H.
  • Journal Title: Polar Science Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A multi-scale comparison of modeled and observed seasonal methane emissions in northern wetlands, (2016)
  • Author(s): Xu, X., Riley, W. J., Koven, C. D., Billesbach, D. P., Chang, R. Y.-W., Commane, R., Euskirchen, E. S., Hartery, S., Harazono, Y., Iwata, H., McDonald, K. C., Miller, C. E., Oechel, W. C., Poulter, B., Raz-Yaseef, N., Sweeney, C., Torn, M., Wofsy, S. C., Zhang, Z., and Zona D.
  • Journal Title: Biogeosciences, Volume: 13 Pages: 5043-5056
  • DOI: www.biogeosciences.net/13/5043/2016/
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Optimization of a biochemical model with eddy covariance measurements in black spruce forests of Alaska for estimating CO2 fertilization effects. (2016)
  • Author(s): Ueyama, M., Tahara, N., Iwata, H., Euskirchen, E. S., Ikawa, H., Kobayashi, H., Nagano, H., Nakai, T., and Harazono, Y.
  • Journal Title: Agric. Forest Meteorol, Volume: 222 Pages: 98-111.
  • DOI: doi:10.1016/j.agrformet.2016.03.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 凍土上のクロトウヒ植生におけるメタンフラックス，チャンバによる局所的差異 (2017)
  • Author(s): 原薗芳信，義川晃太，植山雅仁（大阪府大），岩田拓記（信州大），永野博彦（千葉大），坂部綾香，小杉緑子（京大）
  • Organizer: 日本農業気象学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 十和田市北里大学獣医学部
  • Year and Date: 2017-03-27 – 2017-03-30
• [Presentation] 湿原メタンフラックスの観測データを用いた陸域生態系モデルの最適化 (2017)
  • Author(s): 植山雅仁・二口雄介・矢崎友嗣・平野高司・岩田拓記・原薗芳信
  • Organizer: 日本農業気象学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 十和田市北里大学獣医学部
  • Year and Date: 2017-03-27 – 2017-03-30
• [Presentation] 北方湿原におけるメタンフラックスの連続観測とモデリング. (2017)
  • Author(s): 二口雄介・植山雅仁・矢崎友嗣・平野高司・小南靖弘・原薗芳信・五十嵐康則・岩田拓記
  • Organizer: 日本農業気象学会2017年度大会
  • Place of Presentation: 十和田市北里大学獣医学部
  • Year and Date: 2017-03-27 – 2017-03-30
• [Presentation] Observations and modeling of methane flux in northern wetlands. (2016)
  • Author(s): Futakuchi, Y., Ueyama, M., Matsumoto, Y., Yazaki, T., Hirano, T., Kominami, Y., Harazono, Y., Igarashi, Y.
  • Organizer: AGU 2016 Fall meeting,
  • Place of Presentation: San Francisco USA,
  • Year and Date: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Model Inter-comparison of gross primary productivity and evapotranspiration in Alaska. (2016)
  • Author(s): Lee, J., Ryu, Y., Jiang, C., Ueyama, M., Ichii, K., Lee, Y. K.
  • Organizer: AGU 2016 Fall meeting,
  • Place of Presentation: San Francisco USA,
  • Year and Date: 2016-12-12 – 2016-12-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Response of CO2 and CH4 emission from a poorly-drained black spruce forest over permafrost in an Interior Alaska. (2016)
  • Author(s): Igarashi, Y., Iwata, H., Ueyama, M., Hiyama, T., Futakuchi, Y., Matsumoto, Y., Harazono,
  • Organizer: The Seventh Symposium on Polar Science,
  • Place of Presentation: NIPR, Tachikawa, Tokyo
  • Year and Date: 2016-11-29 – 2016-12-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Successional change in photosynthetic capacities after wildfires across the North American boreal forests. (2016)
  • Author(s): Tahara, N., Ueyama, M.
  • Organizer: International Russian-Japanese conference of young polar scientists,
  • Place of Presentation: Moscow Russian Federation,ロシア
  • Year and Date: 2016-10-11 – 2016-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Carbon and water exchange studies of black spruce forests in Interior Alaska. (2016)
  • Author(s): Iwata, H.
  • Organizer: International Russian-Japanese conference of young polar scientists,
  • Place of Presentation: Moscow Russian Federation,ロシア
  • Year and Date: 2016-10-11 – 2016-10-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] レーザー分光計を用いた陸域生態系におけるメタンフラックスの連続測定 (2016)
  • Author(s): 植山雅仁・義川滉太・二口雄介・高橋善幸・高木健太郎・小南裕志・平野高司・矢崎友嗣・岩田拓記・原薗芳信
  • Organizer: 2016年度 日本地球化学会年会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学杉本キャンパス,大阪市
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
  • Invited
• [Presentation] 温帯高層湿原におけるメタンフラックスの連続観測とモデリング (2016)
  • Author(s): 二口雄介・植山雅仁・矢崎友嗣・平野高司・小南靖弘
  • Organizer: LEAPS-Japan研究集会2016
  • Place of Presentation: 名古屋大学、 名古屋市
  • Year and Date: 2016-09-09 – 2016-09-10
• [Presentation] Greenhouse gas fluxes at boreal and Arctic wetland in Alaska. (2016)
  • Author(s): Ueyama, M., Iwata, H., Nagano, H., Ichii, K., and Harazono, Y.
  • Organizer: 15th International PEAT Congress 2016
  • Place of Presentation: Kuching, Sarawak, Malaysia
  • Year and Date: 2016-08-15 – 2016-08-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Understory CO2, sensible heat and latent heat fluxes in a black spruce forest in interior Alaska. (2016)
  • Author(s): Ikawa, H., Nakai, T., Busey, R. C., Kim, Y., Kobayashi, H., Nagai, S., Ueyama, M., Saito, K., Nagano, H., and Hinzman, L.
  • Organizer: Goldschmidt Conference 2016
  • Place of Presentation: Pacifico Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2016-06-26 – 2016-07-01
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] Realtime monitoring, UAF North Campus Site
  • URL: http://monitors.iarc.uaf.edu/uaf-north-campus/
• [Remarks] Meteorologiy and flux data, black spruce forest
  • URL: http://atmenv.envi.osakafu-u.ac.jp/data/uaf_data/