気候変動に伴った東シベリアの植生・凍土システム変化を予測するシミュレーターの開発

• 研究課題/領域番号: 24510014
• 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: 国立研究開発法人海洋研究開発機構 (2014-2015); 名古屋大学 (2012-2013)
• 研究代表者: 佐藤 永 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球表層物質循環研究分野, 研究員 (50392965)
• 研究分担者: 小林 秀樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球表層物質循環研究分野, 主任研究員 (10392961)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 東シベリア / カラマツ林 / 永久凍土 / 生態系シミュレーション / 動的全球植生モデル / 地球温暖化 / 炭素循環 / カラマツ

研究成果の概要

研究代表者が開発した動的全球植生モデルをベースとして、植生動態と凍土を含んだ土壌物理過程との相互作用を扱う統合モデルを開発した。
このモデルは、東ロシアのカラマツ成熟林で観測された蒸発散速度や地中温度・含水率の季節変化、さらに森林伐採前後の土壌熱水収支の変化を再現することに成功した。また、このモデルは、東シベリア全域における永久凍土・葉面積指数・バイオマスの地理分布を適切に再現できることが確認された。
このように一定の信頼性が担保されたモデルに、予測される21世紀末までの気候変動を入力したところ、東シベリア全域における地表近くの永久凍土の縮退と、植物生産性の大幅な増加が予測された。

研究成果

• [雑誌論文] Retrieval of seasonal dynamics of forest understory reflectance from semi-arid to boreal forests using MODIS BRDF data (2016)
  • 著者名/発表者名: Pisek, J., J. M. Chen, H. Kobayashi, M. Rautiainen, M. E. Schaepman, A. Karnieli, M.Sprinstin, Y.Ryu, M.Nikopensius, K. Raabe
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research, Biogeoscience 巻: 121 号: 3 ページ: 855-863
  • DOI: 10.1002/2016jg003322
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Current Status and Future of Land Surface Models (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Ito A, Ito A, Ise T, Kato E
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 61 号: 1 ページ: 34-47
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.917593
  • NAID: 210000011642
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Continental-scale impacts of intra-seasonal rainfall variability on simulated ecosystem responses in Africa (2014)
  • 著者名/発表者名: Guan K, Good SP, Caylor KK, Sato H, Wood EF, Li H
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 11 号: 23 ページ: 6939-6954
  • DOI: 10.5194/bg-11-6939-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Satellite and ground-based monitoring of terrestrial ecosystem structure and phenology in Arctic and sub-Arctic regions (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hideki, Yang Wei, Yunus Ali, Nagai Shin, Ono Yuhsaku, Sugiura Konosuke, Nasahara Kenlo, Kim Yongwon, Van Dam Brie, Nagano Hirohiko, Zona Donatella, Harazono Yoshinobu, Bret-Harte Syndonia, Ichii Kazuhito, Ikawa Hiroki, Iwata Hiroki, Oechel Walter, Ueyama Masahito, Suzuki Rikie
  • 学会等名: Arctic Observing Summit Fairbanks
  • 発表場所: アラスカ大学（米国フェアバンクス市）
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] SEIB implementation in Earth System Models: lessons from an individual-based approach (2016)
  • 著者名/発表者名: HisashiSATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: Ecosystem Demographic in the Earth System
  • 発表場所: National Center for Atmospheric Research（米国デンバー市）
  • 年月日: 2016-01-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Satellite estimation of overstory and understory Leaf Area Index (LAIo & LAIu) in Boreal Forests (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei Yang, Hideki Kobayashi, Kenlo Nishida Nasahara
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2015
  • 発表場所: モスコーンセンター（米国サンフランシスコ市）
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] Endurance of larch forest ecosystems in eastern Siberia under warming trends (2015)
  • 著者名/発表者名: HisashiSATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2015
  • 発表場所: モスコーンセンター（米国サンフランシスコ市）
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] 予測される気候変動が東シベリアのカラマツ生態系にもたらす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永、岩花剛、太田岳史
  • 学会等名: 第6回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • 年月日: 2015-11-19
  • 国際学会
• [学会発表] Memory Effects for Existence of Surface Permafrost in Eastern Siberia under a Warming Trend (2015)
  • 著者名/発表者名: HisashiSATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: 第4回国際北極研究シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] Mapping understory normalized difference vegetation index (NDVIu) in boreal forests by MODIS BRDF products (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei Yang, Hideki Kobayashi, Rikei Suzuki, Kenlo Nishida Nasahara
  • 学会等名: 第4回国際北極研究シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] 気候変動が東シベリア・カラマツ林帯に及ぼす変化の予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永, 岩花剛, 太田岳史
  • 学会等名: 第62回日本生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市（鹿児島大学）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] 衛星データを用いたグローバル葉面積指数・光合成有効放射吸収率推定アルゴリズムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林秀樹, 小野祐作, Yang Wei, 村上浩, 奈佐原顕郎, 梶原康司, 本多嘉明
  • 学会等名: 第23回 生研フォーラム「宇宙からの地球環境・災害のモニタリンクとリスク評価」
  • 発表場所: 東京都目黒区（東京大学）
  • 年月日: 2015-03-02
• [学会発表] Estimation of tundra and forest understory vegetation phenology in Alaska from time-lapse cameras and satellite measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林秀樹, Yunus Ali Pulpadan, Shin Nagai, Donie Bret-Harte, Brie Van Dam, Yoshinobu Harazono, Kazuhito Ichii, Hiroki Ikawa, Hirohiko Nagano, Walter C. Oechel, Prabir Patra, Konosuke Sugiura, Masahito Ueyama, Donatella Zona, Rikie Suzuki
  • 学会等名: 第5回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京都立川市（国立極地研究所）
  • 年月日: 2014-12-04
• [学会発表] Memory Effects for Existence of Surface Permafrost in Eastern Siberia under Warming Trend (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisashi SATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: IVth International Conference "The role of permafrost ecosystems in a changing climate"
  • 発表場所: ヤクーツク市, ロシア
  • 年月日: 2014-08-05
• [学会発表] Simulated Forest-Permafrost Interaction in Siberia affected byy Surface Orgganic-Cover: A simulation studyy (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisashi SATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: AGU, Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Overview of MIROC-ESM, and Challenges in the dynamic vegetation sub model in MIROC-ESM (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisashi SATO
  • 学会等名: Earth System Modeling Workshop
  • 発表場所: Helsinki
  • 招待講演
• [学会発表] 植生モデル研究におけるデータベース利用 動的全球植生モデルSEIB-DGVMを用いた 東シベリアとアフリカ大陸の植生研究を例にして (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会 非公式勉強会「モニタリングと広域評価を考える会」
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] 気候変動に伴った東シベリアの植生・凍土システム変化 ～シミュレーションによる検討～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永, 小林秀樹, 岩花剛, 太田岳史, アレキサンダー・フェドロフ
  • 学会等名: JPGU
  • 発表場所: 幕張
• [学会発表] 森林の放射計算にはどの程度詳細な植生構造のモデル化が必要か? (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林秀樹
  • 学会等名: JPGU
  • 発表場所: 幕張
• [図書] シリーズ現代の生態学, 第2巻「地球環境変動の生態学」, 7章「植生と気候の相互作用と、動的全球植生モデル」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永
  • 総ページ数: 278
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 地球環境の事典、項目6.4「陸域生態系の数値モデル(2) 動的全球植生モデル」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永
  • 総ページ数: 392
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] シリーズ現代の生態学第２巻「地球環境変動の生態学」／第７章「植生と気候との相互作用と動的全球植生モデル」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永
  • 出版者: 共立出版株式会社