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気候変動による急速な高山植生変化の検出とそのメカニズム解明のモデル構築データ解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K00524
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 環境動態解析
研究機関北星学園大学 (2018)
酪農学園大学 (2015-2017)

研究代表者

矢吹 哲夫  北星学園大学, 経済学部, 教授 (50275484)

研究分担者 金子 正美  酪農学園大学, 農食環境学群, 教授 (00347767)
工藤 岳  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (30221930)
星野 仏方  酪農学園大学, 農食環境学群, 教授 (80438366)
研究協力者 原 登志彦  
田中 成典  
蛯名 邦禎  
田中 歩  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードレジームシフト / 高山植生遷移・回復 / 気候変動 / 数理モデル解析 / 相構造解析 / パラメータの無次元化 / 実測データとの整合性 / 高山植生回復モデル解析 / レジームシフト解析 / 高山生態系回復実験 / 高山生態系回復モデル解析 / 相構造の回復 / 水文学 / 越冬バイオマス / 高山生態系 / 土壌水分解析 / 生態系回復実験 / 蒸散係数解析 / regime shift / 光合成 / entropy / 数理モデル
研究成果の概要

気候変動(地球温暖化)によって生じている可能性の高い大雪高山生態系の遷移(レジームシフト)のモデル解析をフィールド現場での測定及び生態系回復実験のデータと照合しつつ定量的なモデル解析を行なった。初期土壌水分量を積雪量で除した値等複数の無次元パラメータを用いて、ササ刈取りによる翌シーズンの初期土壌水分量の経年変化(上昇)を理論解析し、それに伴う高山植生の安定相の相構造変化をグラフを使ってシミュレーション解析することで、ササ刈取り前の土壌水分量とササ刈取り最中のシーズン最初の初期土壌水分量の測定値から、高山植生が安定的に回復するまでに必要なササ刈取りの継続年数を推定する方法論を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

数理モデルの中の定量的解析は、同じ量の比の形で無次元化したパラメータを使って行ない、空間スケールに依存しない条件で遂行するという方法論を確立できたことで、大雪山という具体的な場所に限られない、気候変動による高山植生遷移の一般的な解析手段として学術的意義をもつと考えられる。また「ササの刈取り」という方法論の具体的な条件設定(刈取り期間、間隔等)を変えたときの成果を、フィールドの測定データ(土壌水分量の時系列データ等)から推し量るための定量的なシミュレーションの方法を確立し、高山植生が安定的に回復するまでに必要なササ刈取りの継続年数を推定する方法論を見出すことが出来たことの社会的意義は大きい。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] 光合成系の励起エネルギー移動と「時間とエネルギーの不確定性関係」2018

    • 著者名/発表者名
      前田展希、矢吹哲夫、飛田豊、石川健三
    • 雑誌名

      素粒子論研究

      巻: 27 ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Changes in alpine plant communities under climate change: dynamics of snow-meadow vegetation in northern Japan over the last 40 years2018

    • 著者名/発表者名
      Amagai Y., Kudo G. & Sato K.
    • 雑誌名

      Applied Vegetation Science

      巻: 2018 号: 4 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1111/avsc.12387

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Altered morphologies and physiological composition in a rapidly expanding dwarf bamboo in alpine ecosystems2018

    • 著者名/発表者名
      Kudo G., Aoshima Y., Miyata R. & Winkler D.E.
    • 雑誌名

      Arctic, Antarctic, and Alpine Research

      巻: 5050

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 高山帯におけるササの分布拡大メカニズムと生態系への影響2018

    • 著者名/発表者名
      工藤岳・雨谷教弘
    • 雑誌名

      地球環境

      巻: 23 ページ: 17-26

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大雪山国立公園における気候変動と高山生態系の変化2018

    • 著者名/発表者名
      工藤岳
    • 雑誌名

      国立公園(一般財団法人自然公園財団)

      巻: No.176 ページ: 11-13

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Altered morphologies and physiological composition in a rapidly expanding dwarf bamboo in alpine ecosystems.2018

    • 著者名/発表者名
      Kudo G., Aoshima Y., Miyata R., Winkler D.E
    • 雑誌名

      Arctic, Antarctic, and Alpine Research

      巻: 印刷中 号: 1

    • DOI

      10.1080/15230430.2018.1463733

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 大雪山国立公園における気候変動と高山生態系の変化2018

    • 著者名/発表者名
      工藤岳
    • 雑誌名

      国立公園(一般財団法人自然公園財団

      巻: No.760 ページ: 11-13

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Size Corrections to the Excitation Energy Transfer in a Massless Scalar Interaction Model2017

    • 著者名/発表者名
      N. Maeda, T. Yabuki, Y. Tobita, and K. Ishikawa
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics (PTEP)

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx066

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A New Methodology for the Evaluation of Ecological Characteristic of the Camel2017

    • 著者名/発表者名
      Buho HOSHINO, Sara MORIOKA, Nami HASEGAWA, Mei SUGAWARA, Kaoru IMAMURA, Satomi ISHII, Naruya SAITOU, Ruslan SALMURZAULI, Sabyr NURTAZIN, Kanji HASHIMOTO
    • 雑誌名

      沙漠研究

      巻: 26 号: 4 ページ: 213-217

    • DOI

      10.14976/jals.26.4_213

    • NAID

      130005640895

    • ISSN
      0917-6985, 2189-1761
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Degradation and recovery of alpine plant community: experimental removal of an encroaching dwarf bamboo2017

    • 著者名/発表者名
      Kudo G., Kawai Y., Amagai Y. & Winkler D.E
    • 雑誌名

      Alpine Botany

      巻: 127 号: 1 ページ: 75-83

    • DOI

      10.1007/s00035-016-0178-2

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Interactions Between Precipitation, Vegetation and Dust Emission Over Semi-Arid Mongolia2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sofue, Buho Hoshino, Yuta Demura, Eunice Nduati, and Akihiko Kondoh
    • 雑誌名

      Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)

      巻: 印刷中

    • DOI

      10.5194/acp-2017-83

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Seasonal dry-down rates and high stress tolerance promote bamboo invasion above and below treeline2016

    • 著者名/発表者名
      Winkler D.E., Amagai Y., Huxman T.E., Kaneko M. & Kudo G.
    • 雑誌名

      Plant Ecology

      巻: 217 号: 10 ページ: 1219-1234

    • DOI

      10.1007/s11258-016-0649-y

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Estimates of ground surface characteristics for outbreaks of the Asian Dust Storms in the sources region2016

    • 著者名/発表者名
      1.Yuta Demura, Buho Hoshino, Yuki Sofue, Kenji Kai, Ts. Purevsuren, Kenji Baba, Jun Noda
    • 雑誌名

      ProScience 3(1) 21-30

      巻: 3(1) ページ: 21-30

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 光合成の光応答・光化学反応過程のエントロピー解析とそれに基づく吸収特性の理論解析2019

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光合成色素集団間の励起エネルギー伝達に対する新たな量子論的解析2018

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫、前田展希、飛田豊、石川健三
    • 学会等名
      第9回 日本光合成学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Model Analysis for the Regime Shift in Alpine Vegetation2018

    • 著者名/発表者名
      Yabuki T., Kudou G., Hoshino B., Kaneko M.
    • 学会等名
      International Conference on Ecological Sciences (sfecologie2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Environmental Regime Shifting in Semi-Arid Region and Simulation of Dust Emission from Dry Land2018

    • 著者名/発表者名
      星野仏方
    • 学会等名
      International Conference of Desert technology (DT13)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 地球温暖化によって高山生態系(植生)に生じる「レジームシフト」の数理モデル解析42017

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫、工藤岳
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 地球温暖化によって高山生態系(植生)に生じる「レジームシフト」の数理モデル解析5=モデル解析とフィールド測定・実験との連携に向けて=2017

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫、工藤岳
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Model Analysis for the Regime Shift in Alpine Vegetation2017

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫、工藤岳、星野仏方、金子正美
    • 学会等名
      International Workshop on Asian Dust, Bioaerosols and Environmental Regime Shift
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地球温暖化によって高山生態系(植生)に生じる「レジームシフト」の数理モデル解析=モデル解析とフィールド測定・実験との連携に向けて=2017

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫
    • 学会等名
      2017武蔵野大学数理工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Expansion of dwarf bamboo in alpine ecosystem of Japan:physiological mechanism, ecological impacts, and management.2017

    • 著者名/発表者名
      工藤岳
    • 学会等名
      International Symposium on Expansion and Management of Dwarf Bamboos
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Seasonal Dynamics for Vegetation Response to Precipitation and Detection of Environmental Regime Shifting in Semi-Arid Region2017

    • 著者名/発表者名
      星野仏方
    • 学会等名
      International Workshop on Asian Dust, Bioaerosols and Environmental Regime Shift.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 環境レジームシフトとダストの発生2017

    • 著者名/発表者名
      星野仏方
    • 学会等名
      大学院日本学術振興会(JSPS)公開セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 地球温暖化によって高山生態系(植生)に生じる「レジームシフト」の数理モデル解析32016

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気散乱によるエントロピー生成に基づく光合成の自由エネルギーのスペクトルの理論評価2016

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 地球温暖化によって高山生態系(植生)に生じる「レジームシフト」の数理モデル解析2016

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫、工藤岳
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 偏光のエントロピー解析3 =偏光エントロピーの熱力学エントロピーへの変換による光合成のカルノー効率評価へのアプローチ=2016

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 偏光のエントロピー解析2=光合成のカルノー効率評価に向けて=2015

    • 著者名/発表者名
      矢吹哲夫
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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