グローバルな太陽光誘起クロロフィル蛍光の地上観測・モデル・衛星の相互比較

• 研究課題/領域番号: 18KK0317
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分63010:環境動態解析関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 加藤 知道 北海道大学, 農学研究院, 教授 (60392958)
• 研究期間 (年度): 2019 – 2023
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
• キーワード: リモートセンシング / 衛星データ / 地上観測 / 生態系モデル / 放射伝達モデル / 光合成 / 渦相関フラックス / 植物生理生態学 / 炭素循環 / 気候変動

研究成果の概要

新しい植生リモートセンシング指標である太陽光誘起クロロフィル蛍光（SIF）は、広域・リアルタイムな生態系光合成量（すなわちCO2吸収量）の推定に役立つと期待されている。その利用可能性を向上させるために、海外研究者の協力を得ながら①地上観測データベース構築と統合解析、②3次元放射伝達モデルによるSIFおよび生態系光合成量の再現、③プロセスベース生態系物質循環モデルによるSIFおよび生態系光合成量の再現を行った。開発されたデータベースとモデルは、モデル相互比較プロジェクトにより、今後国際的なコミュニティの中で発展することが期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題で構築した地上観測データベースや、3次元放射伝達モデル、生態系物質循環モデルは、いずれも国際的なSIF研究においては必須のアイテムである。それらを申請者が中心となり一貫性を保ちながら、海外とコラボ可能な形で開発を進められたことで、国際競争力を得られたことに学術的意義がある。またSIFにとどまらずに、地上観測-衛星観測-モデルの融合研究のモデルケースを提供できたことで、物質循環や気候変動研究への貢献が可能であることに社会的意義がある。

研究成果

• [国際共同研究] NASA(米国) (2023)
  • 年月日: 2023-04-10
• [国際共同研究] パリ第7大学(フランス) (2019)
  • 年月日: 2019-07-14
• [雑誌論文] Row orientation influences the diurnal cycle of solar-induced chlorophyll fluorescence emission from wheat canopy, as demonstrated by radiative transfer modeling (2023)
  • 著者名/発表者名: Morozumi Tomoki、Kato Tomomichi、Kobayashi Hideki、Sakai Yuma、Tsujimoto Katsuto、Nakashima Naohisa、Buareal Kanokrat、Lan Wu、Ninomiya Hideki
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 339 ページ: 109576-109576
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2023.109576
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Red solar-induced chlorophyll fluorescence as a robust proxy for ecosystem-level photosynthesis in a rice field (2023)
  • 著者名/発表者名: Buareal Kanokrat、Kato Tomomichi、Morozumi Tomoki、Ono Keisuke、Nakashima Naohisa
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 336 ページ: 109473-109473
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2023.109473
• [雑誌論文] Contributions of the understory and midstory to total canopy solar-induced chlorophyll fluorescence in a ground-based study in conjunction with seasonal gross primary productivity in a cool-temperate deciduous broadleaf forest (2023)
  • 著者名/発表者名: Morozumi Tomoki、Kato Tomomichi、Kobayashi Hideki、Sakai Yuma、Nakashima Naohisa、Buareal Kanokrat、Nasahara Kenlo Nishida、Akitsu Tomoko Kawaguchi、Murayama Shohei、Noda Hibiki M.、Muraoka Hiroyuki
  • 雑誌名: Remote Sensing of Environment 巻: 284 ページ: 113340-113340
  • DOI: 10.1016/j.rse.2022.113340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Area-ratio Fraunhofer line depth (aFLD) method approach to estimate solar-induced chlorophyll fluorescence in low spectral resolution spectra in a cool-temperate deciduous broadleaf forest (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Naohisa、Kato Tomomichi、Morozumi Tomoki、Tsujimoto Katsuto、Akitsu Tomoko Kawaguchi、Nasahara Kenlo Nishida、Murayama Shohei、Muraoka Hiroyuki、Noda Hibiki M.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 134 号: 4 ページ: 713-728
  • DOI: 10.1007/s10265-021-01322-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] FLiES-SIF version 1.0: three-dimensional radiative transfer model for estimating solar induced fluorescence (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakai Yuma、Kobayashi Hideki、Kato Tomomichi
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 13 号: 9 ページ: 4041-4066
  • DOI: 10.5194/gmd-13-4041-2020
  • 査読あり
• [学会発表] Full-spectral observation of leaf-level chlorophyll fluorescence to bridge the gap between tower and satellite observed solar-induced chlorophyll fluorescence (SIF) in a temperate deciduous forest and a subtropical evergreen forest in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: MOROZUMI T., Noda H., Kato T., Kobayashi H., Takahashi Y., Matsumoto K.
  • 学会等名: The iLEAPS-OzFlux Joint Conference 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Research Presentation A modeling study for forest structure effect on Solar-Induced chlorophyll Fluorescence in a relatively sparse canopy of the temperate larch forest in Mt. Fuji, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: MOROZUMI T., Noda H., Kato T., Kobayashi H., Sakai Y., Takahashi Y.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2022 (2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of GOSAT-2 SIF with ground-based SIF in three common vegetation types (2022)
  • 著者名/発表者名: MOROZUMI T., Noda H., Kato T., Kobayashi H., Sakai Y., Nakashima N., Buareal K., Ono K., Nasahara K.N., Akitsu T.K., Murayama S., Muraoka H.
  • 学会等名: IWGGMS-18 (2022)
  • 国際学会
• [学会発表] o what extent did understory vegetation contribute to the sun-induced chlorophyll fluorescence observed above the forest? (2022)
  • 著者名/発表者名: MOROZUMI T., Kato T., Kobayashi H., Sakai Y., Nakashima N., Buareal K., Nasahara K.N., Akitsu T.K., Murayama S., Noda H., Muraoka H.
  • 学会等名: INTECOL2022 (2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Red and far-red solar-induced chlorophyll fluorescence responding to air temperature, humidity, and leaf growth in a Japanese larch forest site on a spring-summer transition (2022)
  • 著者名/発表者名: MOROZUMI T., Noda H., Takahashi Y., Kato T.
  • 学会等名: AsiaFlux 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Estimation of leaf-level SIF from observed SIF for the reliable GPP calculation by remote sensing data in a cool temperate-deciduous broadleaf forest (2022)
  • 著者名/発表者名: *酒井 佑槙1、小林 秀樹1、加藤 知道2、両角 友喜2、中島 直久3、奈佐原 顕郎4、秋津 朋子5、村山 昌平6、野田 響7、村岡 裕由8、大塚 俊之8、吉竹 晋平9、彦坂 幸毅10、押尾 晴樹11、吉田 幸生7
  • 学会等名: JpGU Meeting 2022
• [学会発表] Evaluation of Solar Induced chlorophyll Fluorescence using the sub-nanometer spectroscopy above the canopy of deciduous needleleaf forest in the north-slope of Mt. Fuji, central Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: *両角 友喜1、加藤 知道1、野田 響2、高橋 善幸2
  • 学会等名: JpGU Meeting 2022
• [学会発表] Investigation of the relationship between observed SIF and broadband SIF for the reliable GPP calculation in a cool temperate-deciduous broadleaf forest (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuma Sakai, Hideki Kobayashi, Tomomichi Kato, Tomoki Morozumi, Naohisa Nakashima, Kenlo Nishida Nasahara, Tomoko Akitsu, Shohei Murayama, Hibiki M Noda, Hiroyuki Muraoka, Toshiyuki Ohtsuka, Shinpei Yoshitake, Kouki Hikosaka, Haruki Oshio, Yukio Yoshida
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Seasonal variation in Solar Induced chlorophyll Fluorescence from canopy-top, middle and bottom layers as a potential proxy of gross primary productivity in a cool-temperate deciduous broadleaf forest in Takayama, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Kanokrat Buareal, Naohisa Nakashima, Yuma Sakai, Hideki Kobayashi, Kenlo Nishida Nasahara, Tomoko Akitsu, Shohei Murayama, Hibiki Noda, Hiroyuki Muraoka
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Retrieving solar-induced chlorophyll fluorescence from multilayers in a deciduous forest with low resolution field-measured spectra over the past decade (2021)
  • 著者名/発表者名: Naohisa Nakashima, Tomomich Kato, Tomoki Morozumi, Katsuto Tsujimoto, Tomoko K. Akitsu, Kenlo N. Nasahara, Shohei Murayama, Hiroyuki Muraoka, Hibiki M. Noda
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Ground based observation of solar induced chlorophyll fluorescence using a fine resolution spectrometer across multiple sites in cool temperate to sub-tropical ecosystems, Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Naohisa Nakashima, Buareal Kanokrat, Kitpanuwat Tanatarakeree, Hideki Kobayashi, Yuma Sakai, Katsuto Tsujimoto, Hibiki M. Noda, Yoshiyuki Takahashi, Kentaro Takagi, et al
  • 学会等名: iLEAPS-Japan 研究集会2021
• [学会発表] Seasonal variation in Solar Induced chlorophyll Fluorescence detected by multi-vertical layer spectroscopy in a canopy of cool-temperate deciduous broadleaf forest in Takayama, Gifu (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Katsuto Tsujimoto, Kanokrat Buareal, Naohisa Nakashima, Yuma Sakai, Hideki Kobayashi, Kenlo Nishida Nasahara, Tomoko Akitsu, Shohei Murayama, Hibiki Noda, Hiroyuki Muraoka
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
• [学会発表] Ground-Based Measurement of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence in Wetland by High-Spectral Resolution (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitpanuwat Tanatarakeree, Tomomichi Kato, Tomoki Morozumi, Kanokrat Buareal, Masahito Ueyama, Naohisa Nakashima, Hideki Ninomiya, Wu Lan, Takashi Hirano
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
• [学会発表] コムギ窒素施肥処理区における群落条構造とクロロフィル濃度から受ける光合成指標SIFへの影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 両角友喜，加藤知道，小林秀樹，酒井佑槙，辻本克人，中島直久，ビュワイール・カノクラット，烏蘭，二宮秀輝，水野ゆかり
  • 学会等名: 日本農業気象学会全国大会
• [学会発表] Simulation of sun-induced chlorophyll fluorescence in spatially heterogeneous plant canopies (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kobayashi, Yuma Sakai, Tomomichi Kato
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural Meteorology 2021
• [学会発表] Assessing the effect of nitrogen addition treatment on Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence on winter wheat in Japan: Field-based detection and radiative modelling (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Hideki Kobayashi, Yuma Sakai, Kanokrat Buareal, Katsuo Tsujimoto, Lan Wu, Hideki Ninomiya and Yukari Mizuno
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Challenging the detection of solar-induced fluorescence from lower resolution field-measured spectrum in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Naohisa Nakashima, Tomoki Morozumi, Kanokrat Buareal, Tomomichi Kato, Katsuto Tsujimoto, Tomoko Akitsu, Kenlo Nasahara, Keisuke Ono, Hiroyuki Muraoka
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] 陸域植生SIF／PRIの高分解能観測衛星の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野田 響、大政 謙次、彦坂 幸毅、市井 和仁、小林 秀樹、加藤 知道、村岡 裕由
  • 学会等名: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] Detection of solar-induced fluorescence from lower resolution field-measured spectra over the past decade in deciduous forest in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Naohisa Nakashima, Tomoki Morozumi, Tomomich Kato, Katsuto Tsujimoto, Tomoko Kawaguchi Akitsu, Kenlo Nishida Nasahara, Hiroyuki Muraoka
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Continuous Ground Measurement of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence and Its Link to Ecosystem-Level Photosynthesis in Wetland by High Resolution Spectrometer (2020)
  • 著者名/発表者名: Kitpanuwat Tanatarakeree, Tomomichi Kato, Tomoki Morozumi, Naohisa Nakashima, Kanokrat Buareal, Lan Wu, Masahito Ueyama, Takashi Hirano and Hideki Ninomiya
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of solar-induced fluorescence from lower resolution field-measured spectra over the past decade in deciduous broad-leaf forest in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Naohisa Nakashima, Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Katsuo Tsujimoto, Tomoko Akitsu, Kenlo Nishida Nasahara and Hiroyuki Muraoka
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Ground-based observation on Solar-induced chlorophyll fluorescence in rice ecosystem with high-spectral resolutions (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanokrat Buareal, Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Naohisa Nakashima and Keisuke Ono
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Field-based detection of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence for remote-sensing of the photosynthetic activity in winter wheat with Nitrogen addition treatments in Hokkaido (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Morozumi, Kanokrat Buareal, Katsuto Tsujimoto, Lan Wu, Hideki Ninomiya, Yukari Mizuno, Tomomichi Kato
  • 学会等名: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] Solar-induced chlorophyll fluorescence in rice paddy field ecosystem detected by high spectral resolution (2020)
  • 著者名/発表者名: KANOKRAT BUAREAL, Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Keisuke Ono
  • 学会等名: JpGU - AGU Joint Meeting 2020
• [学会発表] 太陽光誘起クロロフィル蛍光による生態系光合成量推定－ CO2吸収量を宇宙から測る (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤知道
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部大会（招待講演）
  • 招待講演
• [学会発表] 本州中部冷温帯林における太陽光誘起クロロフィル蛍光観測の手法検討および日中・季節変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 両角友喜, 加藤知道, 辻本克斗, ブアリール・カノクラット, 酒井佑槙, 小林秀樹, 奈佐原顕郎, 秋津智子・村山昌平, 野田響, 村岡裕由
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部大会
• [学会発表] The temporal variation of Solar Induced Fluorescence detected by the canopy spectroscopy in cool-temperate broad leaf deciduous forest in central Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Morozumi , Tomomichi Kato, Katsuto Tsujimoto, Kanokrat Buareal, Yuma Sakai, Hideki Kobayashi, Kenlo Nishida Nasahara, Tomoko Akitsu, Shohei Murayama, Hibiki Noda, Hiroyuki Muraoka
  • 学会等名: Asiaflux 2019-20th Anniversary-
  • 国際学会
• [学会発表] Ground based measurement of solar-induced chlorophyll fluorescence dynamics in rice paddy field ecosystem 太陽光誘起クロロフィル蛍光による生態系光合成量推定－ CO2吸収量を宇宙から測る （4／ (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanokrat Buareal, Tomomichi Kato, Tomoki Morozumi, Keisuke Ono
  • 学会等名: Asiaflux 2019-20th Anniversary-
  • 国際学会
• [学会発表] Ground-based Measurement of Solar-induced Chlorophyll Fluorescence with High-resolution Spectrum in Paddy Field Ecosystem, (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanokrat Buareal, Tomomichi Kato, Keisuke Ono
  • 学会等名: 15th International Workshop on Greenhouse Gas Measurements from Space
  • 国際学会
• [学会発表] Solar induced chlorophyll fluorescence for detecting ecosystem photosynthetic activity by high‒resolution spectrum measurement in a paddy field in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanokrat Buareal, Tomomichi Kato, Keisuke Ono
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会