陸水系におけるガス交換の研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11213209
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 檜山 哲哉 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 助教授 (30283451)
• 研究分担者: 中村 俊夫 年代測定総合研究センター, 教授 (10135387) ; 吉田 尚弘 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (60174942) ; 玉川 一郎 岐阜大学, 工学部, 助教授 (40273198)
• キーワード: 陸水系 / 様々な陸域生態系 / 都市二次林 / 水田 / CO_2・水・熱フラックス / NEP / TDLAS / メタンフラックス

研究概要

森林や水田等、陸水系を構成する様々な陸域生態系における温室効果ガスの、主に大気との間の交換過程を明らかにすることを目的に研究を行った。今年度は、CO_2の施肥を直接被る都市一次林でのCO_2・水・熱輸送量を季節変化〜年々変動スケールで明らかにした。また、メタンの主要な放出源である水田からのメタンフラックスを季節変化スケールで明らかにした。
都市一次林でのCO_2・水・熱輸送量(フラックス)の長期モニタリングは、樹冠上(21m)に設置した乱流計測機器と土壌呼吸チャンバーによる土壌呼吸測定から、NEP(Net Ecosystem Production)とSR(Soil Respiration)の季節変化をそれぞれ求めた。1999年4月から2002年12月にかけての観測結果から、年間のCO_2収支を求めた結果、NEP=-6.6(tCha-1year-1)、SR=5.9(tCha-1year-1)となり、他の森林生態系と比べて、NEPは比較的大きい森林であることがわかった。
水田におけるメタン(CH_4)フラックスは、TDLAS(Tunable Diode Laser Absorption Spectrometer)と超音波風速計を用い、渦相関法により評価した。長期観測の結果、水田における地表面状態を反映したCH_4フラックスの明瞭な季節変化が観測できた。大きなCH_4の放出は、夜間、安定成層化した状態で地表面付近に貯まったCH_4が、明け方大気が不安定となる際に大気上方へと輸送される場合に観測された。スペクトル解析の結果から、大きなCH_4フラックスが観測される際には、比較的低周波領域の渦(スケールの大きな渦)によって輸送されていることが明らかとなった。耐久性を有し、かつCH_4の濃度変動を直接測定できるTDLASは、日変化レベルから季節変化レベルにおいて、CH_4フラックスの長期観測に適していることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Takahashi, H.A., Konohira, E., Hiyama, T., Minami, M., Nakamura, T., Yoshida, N.: "Diurnal variation of CO_2 concentration, D143C and d13C in an urban forest : estimate of the anthropogenic and biogenic CO_2 contributions"Tellus. 54B(in press). (2002)
• [文献書誌] Nakagawa, F., Yoshida, N., Sugimotn, A., Wada, E., Yoshioka, T., Ueda, S., Vijarnsorn, P.: "Stable isotope and radiocarbon compositions of methane emitted from tropical rice paddies and swamps in Southern Tailand"Biogeochemistry. (in press). (2002)
• [文献書誌] 小栗秀行, 檜山哲哉: "都市二次林におけるCO_2・熱フラックスの季節変化"水文・水資源学会誌. 15(in press). (2002)
• [文献書誌] Takahashi, H.A., Hiyama, T., Konohira, E., Takahashi, A., Yoshida, N., Nakamura, T.: "Balance and behavior of carbon dioxide at an urban forest inferred from the isotopic and meteorological approaches"Radiocarbon. 43(in press). (2001)
• [文献書誌] Ohta, T., Hiyama, T., Tanaka, H., Kuwada, T., Maximov, T.C., Ohata, T., Fukushima, Y.: "Seasonal variation in the energy and water exchanges above and below a larch forest in eastern Siberia"Hydrological Processes. 15. 1459-1476 (2001)