３次元森林構造に蛍光分布情報を付加した新しい光環境―光合成モジュールの開発

• 研究課題/領域番号: 25281014
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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
• 研究代表者: 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)
• 研究分担者: 井上 智晴 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, ポストドクトラル研究員 (20608822) ; 市井 和仁 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 (50345865) ; 永井 信 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 (70452167) ; 楊 偉 国立大学法人千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 特任助教 (80725044)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2013年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: リモートセンシング / 陸域生態系モデル / 植物生理生態 / 炭素循環 / 三次元計測 / 生態系モデル / 太陽光励起クロロフィル蛍光 / フェノロジー / 林床植生 / 極域環境変動 / クロロフィル蛍光 / 植生構造 / 生物季節

研究成果の概要

本研究ではLiDAR観測などに基づく詳細な野外観測による、３次元の森林情報を収集した。そしてこれらの詳細な森林情報を入力データとして利用することが可能な太陽光励起クロロフィル蛍光・光環境モデルを開発した。本研究の結果、新しい蛍光放射伝達モデルが開発され、モデルの感度解析や全球シミュレーションを実施することに成功した。そして、この解析から本開発モデルの適用可能性やその限界が明らかとなった。クロロフィル蛍光の観測値は光合成活性指標として注目されている衛星観測物理量の一つである。今後、開発したモデルを用いて衛星によるクロロフィル蛍光観測の物理的解釈が進められると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] アラスカ大学フェアバンクス校(米国)
• [国際共同研究] Helmholtz Centre Potsdam(ドイツ)
• [雑誌論文] Latitudinal gradient of spruce forest understory and tundra phenology in Alaska as observed from satellite and ground-based data (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H., Yunus A.P., Nagai S., Sugiura K., Kim Y., Dam B.V., Nagano H., Zona D., Harazono Y., Bret-Harte M.S., Ichii K., Ikawa H., Iwata H., Oechel W.C., Ueyama M., Suzuki, R.
  • 雑誌名: Remote Sensing of Environment 巻: 177 ページ: 160-170
  • DOI: 10.1016/j.rse.2016.02.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Understory CO2, sensible heat, and latent heat fluxes in a black spruce forest in interior Alaska (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikawa H, T. Nakai, R. C Busey, Y. Kim, H. Kobayashi, S. Nagai, M. Ueyama, K. Saito, H. Nagano, R. Suzuki, L. Hinzman
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 214-215 ページ: 80-90
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2015.08.247
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DIRECTIONAL EFFECT OF CANOPY SCALE SUN-INDUCED CHLOROPHYLL FLUORESCENCE: THEORETICAL CONSIDERATION IN A 3-D RADIATIVE TRANSFER MODEL (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, H
  • 雑誌名: Proceedings of IGARSS 2015 巻: - ページ: 3413-3415
  • DOI: 10.1109/igarss.2015.7326552
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Utilization of ground-based digital photography for the evaluation of seasonal changes in the aboveground green biomass and foliage phenology in a grassland ecosystem (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue T., Nagai S., Kobayashi H., Koizumi H.
  • 雑誌名: Ecological Informatics 巻: 25 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.ecoinf.2014.09.013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Detection of the different characteristics of year-to-year variation in foliage phenology among deciduous broad-leaved tree species by using daily continuous canopy surface images (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue T., Nagai S., Saitoh T.M., Muraoka H., Nasahara K.N, Koizumi H.
  • 雑誌名: Ecological Informatics 巻: 22 ページ: 58-68
  • DOI: 10.1016/j.ecoinf.2014.05.009
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Angular and canopy structure dependency of canopy scale chlorophyll fluorescence simulated by the newly developed three dimensional plant canopy fluorescence model (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kobayashi, Shin Nagai, Tomoharu Inoue, and Kazuhito Ichii
  • 雑誌名: Proceedings of 5th International Workshop on Remote Sensing of Vegetation Fluorescence (http://congrexprojects.com/Custom/14C04/14C04_index.htm) 巻: -
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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 2016
  • 発表場所: アラスカ大学フェアバンクス校・米国アラスカ州フェアバンクス
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Linking AsiaFlux and GOSAT Observation for Terrestrial CO2 Cycle Studies (2016)
  • 著者名/発表者名: Ichii K. Kondo M., Ueyama M., Saigusa N
  • 学会等名: AsiaFlux Mini Workshop on Remote Sensing and Ecological/Environmental Monitoring
  • 発表場所: 国立台湾大学・台湾台北市
  • 年月日: 2016-03-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Potential Application of Space-borne Vegetation LiDAR Products to Ecosystem Structures and Terrestrial Carbon Cycle Studies (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hideki, Yang Wei, Ono Yuhsaku, Ichii Kazuhito, Nasahara Kenlo
  • 学会等名: International Workshop on Vegetation Lidar and Application from Space
  • 発表場所: 京都大学・京都府京都市
  • 年月日: 2016-01-06
  • 国際学会
• [学会発表] Global simulation of canopy scale sun-induced chlorophyll fluorescence with a 3 dimensional radiative transfer model (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Hideki, Yang Wei, Ichii Kazuhito
  • 学会等名: AGU fall meeting 2015
  • 発表場所: モスコーンセンター・米国カリフォルニア州サンフランシスコ
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] Recent pattern of seasonal and interannual variability inferred from data-driven global terrestrial net CO2 exchange (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo M., Ichii K
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2015
  • 発表場所: モスコーンセンター・米国カリフォルニア州サンフランシスコ
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Upscaling terrestrial CO2 fluxes in Asia using an integrated database of eddy-covariance measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichii K., Ueyama M., Kondo M., Saigusa N., Alberto M.C., Kitamura K., Kotani A., Kominami Y., Maeda T., Mizoguchi Y., Shimizu T., Yasuda Y
  • 学会等名: Joint conference of the AsiaFlux Workshop 2015 and ISPRS
  • 発表場所: The Indian Institute of Tropical Meteorology・インド・Pune市
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] 気候変動がもたらす身近な生態系の変動を知る－リモートセンシング観測、官庁発信情報、インターネット情報を活用した植生の季節変化情報の抽出－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上智晴, 永井信
  • 学会等名: 日本環境学会第6回若手研究者発表大会
  • 発表場所: 大阪市立大学文化交流センター（大阪府大阪市））
  • 年月日: 2015-03-09
• [学会発表] 地上と衛星の統合的な観測による植生フェノロジーの大陸間比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永井 信
  • 学会等名: 第17回環境リモートセンシングシンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-02-20
• [学会発表] Modelling canopy scale solar induced chlorophyll fluorescence simulated by the three dimensional radiative transfer model (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kobayashi, Shin Nagai, Tomoharu Inoue, Wei Yang, Kazuhito Ichii
  • 学会等名: AGU fall meeting 2014
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
  • 年月日: 2014-12-18
• [学会発表] インターネットで収集した開花情報による、緯度や標高の環境勾配に沿ったサクラの開花日の空間分布特性の検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上智晴
  • 学会等名: 第53回日本生気象学会大会
  • 発表場所: 桐蔭横浜大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] Use of near-surface remotesensing (digital photography) to detect the different characteristics of year-to-year variation in foliage phenology among deciduous broad-leaved trees (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue T.
  • 学会等名: Remote Sensing for Carbon Cycle Study in Forest
  • 発表場所: IARC/University of Alaska, Fairbanks (Fairbanks, USA)
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Multidisciplinary in situ and satellite observations for accurate detection of phenonogy in sub- and Arctic ecosystems (2014)
  • 著者名/発表者名: Nagai S, Tei S, Kobayashi H, Ikawa H, Nakai T, Kim Y, Suzuki R, Sugimoto A
  • 学会等名: JpGU 2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2014-04-29
• [学会発表] Development of a 3D solar induced chlorophyll fluorescence simulator for satellite fluorescence observation (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kobayashi, Shin Nagai, Tomoharu Inouse, Kazuhito Ichii
  • 学会等名: JpGU 2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] Analysis of green up onset across east Siberian and Alaskan forests (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H., K. Ichii, A. Kumar, K. Aoyama, S. Nagai
  • 学会等名: AGU fall meeting 2013
  • 発表場所: サンフランシスコ、モスコーニセンター