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森林生態系における地上と衛星SIF観測の統合による着葉期CO2吸収量の評価

公募研究

研究領域デジタルバイオスフェア:地球環境を守るための統合生物圏科学
研究課題/領域番号 22H05704
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅳ)
研究機関国立研究開発法人国立環境研究所

研究代表者

両角 友喜  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 特別研究員 (40866638)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードクロロフィル蛍光 / 地上リモートセンシング / 衛星観測 / 森林生態系 / 炭素循環 / 高分解能植生反射スペクトル / 高波長分解能スペクトル
研究開始時の研究の概要

気候変動の緩和のために二酸化炭素(CO2)吸収量の広域における現状把握は急務である。これまでCO2吸収量の広域遠隔推定には、季節的な葉(およびその色素)の量の変化をとらえる植生指数が用いられたが、展葉後の比較的短い期間の変動や常緑樹など葉の変化が少ない対象においては適用が困難であった。一方、太陽光誘起クロロフィル蛍光(SIF)はより短期の光利用効率や光化学系のストレス応答を反映する。本課題では常緑・落葉など異なる3つの森林生態系観測タワーにおいてSIF―CO2吸収量―生態系タイプの関係を解析し、衛星データを利用することで“葉のついた状態のCO2吸収量の変動”について広域的に明らかにする。

研究実績の概要

国内の森林を代表する落葉針葉樹林(富士北麓)・落葉広葉樹林(高山)・常緑広葉樹林(与那)について、CO2吸収量の季節変化を求めるために地上と衛星の2段階のスケールにおける植生リモートセンシングの解析を行った。光合成の際に発せられる太陽光誘起クロロフィル蛍光SIFの放射輝度値を用いることで、従来用いられる植生指数では比較的検出しにくい、樹木の葉の着いた状態のCO2吸収量の変動について導出する方法を確立した。地上タワーにおける可視近赤外高分解能分光観測のデータでは、展葉期の正規化植生指数は0.7から0.9で飽和に近い変動を示しており、一方SIFは0.2―1.5 mW m-2 nm-1 sr-1程度の大きな変動を示し、光合成有効放射吸収量APARと総一次生産量GPPに対して高い相関を示した。本課題では常緑・落葉の異なる生態系区分におけるSIFとCO2吸収の応答を解析し、GOSAT-2 TANSO FTS-2 SIFの視野角内フットプリント土地被覆の数値化とともに生態系区分に基づくスケーリングを提案できた。23年度には公募班・計画班との苫小牧研究林観測キャンペーンにおける個葉分光測定の協力実施や、ミズナラの優占する研究林内タワーのSIFとは異なる植物生理プロセスに反応する指標の光化学反射指数PRIの日変化の比較を通して研究対象間の交流に貢献し将来の共同研究にむけた機運を高めることができた。今年度は地上SIFと衛星SIFの季節変動についての国際学会の発表を行っており今後成果をまとめ発表を行っていく。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Forest Research Institute Malaysia(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [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 forest2023

    • 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

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 森林・農地における太陽光誘起クロロフィル蛍光(SIF)観測とモデリングの進展2024

    • 著者名/発表者名
      両角友喜, 野田響, 小林秀樹, 加藤知道
    • 学会等名
      日本農業気象学会2024 年全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Seasonal pattern of solar-induced chlorophyll fluorescence in three forest types observed on multiple platforms2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Morozumi, Hibiki Noda, Tomomichi Kato, Hideki Kobayashi, Yoshiyuki Takahashi, Hiroyuki Muraoka, Kazuho Matsumoto
    • 学会等名
      Asiaflux 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [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 Japan2023

    • 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
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 太陽光誘起クロロフィル蛍光(SIF)による光合成モニタリング:鉛直多層―高分解能分光の研究とその展望2023

    • 著者名/発表者名
      両角友喜
    • 学会等名
      第7回流域圏保全研究推進セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of GOSAT-2 SIF with ground-based SIF in three common vegetation2022

    • 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
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] To 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
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 太陽光誘起クロロフィル蛍光の観測で捉えた 落葉樹林の林床の寄与 ~二酸化炭素吸収の鉛直分布を把握~

    • URL

      https://www.nies.go.jp/whatsnew/20221207/20221207.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

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