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気候変動に伴う森林生態系の炭素収支に関するデータ同化解析と数値モデル実験

研究課題

研究課題/領域番号 20K12148
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関広島大学

研究代表者

戸田 求  広島大学, 統合生命科学研究科(生), 講師 (40374649)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード大気ー生態系モデル / 気候変動 / 撹乱 / 森林構造 / 生態系モデル / 統計モデル
研究開始時の研究の概要

本課題では、中高緯度陸域の代表的な森林生態系を対象とし、撹乱スキームを加味した大気ー生態系モデルを用いたベイズ統計法に基づくデータ同化解析を行う。この実験の実施においては、欧米や日本で作成されてきたエネルギー・炭素交換過程のフラックスデータベースを利用する。この研究を通して、近年の極端気象が誘発する生態系炭素収支の不確実性評価を行う。さらに、今後予想される極端気象イベントを想定した生態系撹乱シナリオを用意し、生態系の炭素収支変動予測の数値実験を実施する。なお、本課題の実施に際し、計算解析手法の普及・向上を目的とし、3つの計算プラットフォームを構築する計画である。

研究成果の概要

本課題の目的は、北半球に広がる森林生態系を対象に既存の炭素フラックスデータベースと大気ー生態系モデルを用いて極端気象現象を想定した生態系炭素応答の影響評価を行うことであった。シミュレーションでは、対象とするバイオームにおいて異なる群落構造の複雑性を反映したシナリオを設定し、極端気象情報を含む環境条件下での森林の総生産量(GPP)を定量化した。その結果、森林群落構造が複雑になるほどGPPが高まり、群落内部における葉の光利用性が高まる効果によるものであることがわかった。一方で、将来の気候変動に対する生態系応答の更なる解明に向けてより高度なデータ同化手法を用いた更なる影響評価研究が必要とされる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の気候変動問題は地球規模の社会問題として位置付けられる。そのため、気候緩和機能を有する森林生態系の環境応答を定量的に評価する取組みが世界中で行われている。本課題で研究対象とした森林は非管理の自然状態にある生態系が主であるが現実には人的影響下に置かれた管理森林が多いため、撹乱影響評価においても様々な群落構造の違いを加味した研究が必要とされた。研究の結果、生態系の構造的特性を考慮した撹乱影響評価は重要な成果と位置付けられる一方で、より高度なデータ同化手法を用いた撹乱影響評価研究が社会問題としての気候変動問題解決には必要である。したがって、更なる研究の継続が重要と考える。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [国際共同研究] University of Goettingen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Vrije Universiteit(オランダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Simulated effects on size structural complexity on forest productivity2023

    • 著者名/発表者名
      Toda, M., Knohl, A., Luysaaert, S., Hara, T.
    • 雑誌名

      Forest Ecology and Management

      巻: 538 ページ: 120978-120978

    • DOI

      10.1016/j.foreco.2023.120978

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Determination of species-specific leaf angle distribution and plant area index in a cool-temperate mixed forest from UAV and upward-pointing digital photography.2022

    • 著者名/発表者名
      Toda, M., Doi, K., Ishihara, I.M., Hara, T.
    • 雑誌名

      Agricultural and Forest Meteorology

      巻: 325 ページ: 109151-109151

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2022.109151

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 森林構造の複雑性がGPPに及ぼす影響評価のシミュレーション研究2022

    • 著者名/発表者名
      戸田求
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] デジタル画像を用いた温帯混交林の葉傾斜角分布と葉面積指数の評価2022

    • 著者名/発表者名
      戸田求、石原正恵、土井一希
    • 学会等名
      日本生態学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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