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Data-driven diagnistics of terrestrial water and carbon cycles using observation-based big data

Publicly Offered Research

Project AreaDigital biosphere: integrated biospheric science for mitigating global environment change
Project/Area Number 22H05711
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (IV)
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

市井 和仁  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 教授 (50345865)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥19,500,000 (Direct Cost: ¥15,000,000、Indirect Cost: ¥4,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Keywords陸域炭素循環 / 気候変動 / リモートセンシング / 機械学習 / 広域推定 / 陸域水循環 / フラックス観測 / 衛星観測 / 統合解析
Outline of Research at the Start

陸域生態系における水・物質循環については、これまで地上観測データ、衛星観測データの不足や陸面の不均質性のために、推定の不確実性が高いとされてきた。本研究では、地上観測ネットワークデータ・衛星観測データ・機械学習・簡易生態系モデル(診断型モデル)を駆使して、観測ビッグデータに基づく広域の陸域水・物質循環を機械学習に基づく方法と簡易生態系モデルに基づく方法の2種類の手法で推定し、過去約20年に渡る変動を評価し、信頼性の高い変動シグナルを抽出し、その変動メカニズムを解明することを実施する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、地上観測、衛星観測といった観測データを地球観測ビッグデータとして集約し、地上観測・衛星観測・簡易モデル(機械学習・簡易生態系モデル)を統合させることで、広域の水・炭素フラックスの推定を行い、陸域植生の変動のスポットを見つけることを目的としている。本年度は、「データ集約」「データ統合」「相互比較」を実施した。
「データ集約」については、昨年度収集したフラックス観測データに対して、さらに文献調査やWeb調査を進め、Ameriflux、European Database、OzFlux、ChinaFluxなどのデータを追加した。特にOzFluxとChinaFluxの追加により、熱・水フラックスについてはアジア・オセアニアで30サイトを超えるデータが整備できた。
「データ統合」については、機械学習による手法の実行、リモートセンシングベースのプロセスモデル(BESSモデル)の実行によりグローバルスケール・アジア域の両面のデータセットのアップデートを行った。これによりグローバルスケール・アジア域の両方で0.25度・2000-2021年のデータセットを構築した。
「相互比較」については、これらの結果と陸域モデル相互比較プロジェクトの成果であるTRENDYデータセットを用いて、特に経年変動成分に関して相互比較を進めた。昨年度のMODISの旧バージョンの結果と新バージョンの結果では経年変動成分が大きくことなり、新バージョンでは光合成量の顕著な増加がみられた。これは、TRENDYデータセットと一致する傾向であった。これらデータセットについて、本研究独自プロダクトについては、Webで公開できる準備を進めており、近い将来公開する予定である。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Presentation] Assessment of a process-based terrestrial carbon cycle model, VISIT, using multiple data-driven estimations2023

    • Author(s)
      王 汝慈、市井 和仁、Patra Prabir、Naveen Chandra
    • Organizer
      JpGU Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analyzing changes in terrestrial carbon cycle using a terrestrial carbon cycle model, VISIT and an inversion based estimation2023

    • Author(s)
      市井 和仁、栗原 茜、王 汝慈、Naveen Chandra、Patra Prabir
    • Organizer
      JpGU Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Assessment of a process-based terrestrial carbon cycle model, VISIT, using multiple data-driven estimation2023

    • Author(s)
      王 汝慈、市井 和仁、PATRA PRABIR、NAVEEN CHANDRA
    • Organizer
      FLUXNET 2023 Meeting
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Monitoring terrestrial carbon cycle across Asia in the era of earth observation big data2023

    • Author(s)
      Kazuhito Ichii
    • Organizer
      Global ERCaN 2023 Open Science Conference
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analyzing the effect of different MODIS versions towards long-term terrestrial carbon cycle monitoring in Asia2023

    • Author(s)
      Daniel Henri, Kazuhito Ichii
    • Organizer
      AsiaFlux 2023 Conference
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-06-20   Modified: 2024-12-25  

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