アラスカ内陸部の凍結土壌融解による熱・水・炭酸ガス循環プロセスの変動調査

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13573015
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 石川 信敬 北海道大学, 低温科学研究所, 助教授 (70002277)
• 研究分担者: 平野 高司 北海道大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20208838) ; 石井 吉之 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (40222955) ; 兒玉 裕二 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (70186708) ; 知北 和久 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70142685) ; 浦野 慎一 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (40096780)
• キーワード: 熱収支 / 土壌水分 / 炭酸ガス / 土壌呼吸量 / 蒸発 / 流出特性 / 濁度 / 永久凍土

研究概要

本研究の目的は凍土の融解に伴う熱、水蒸気、炭酸ガス、化学物質の変動プロセス解明である。そのためアラスカ内陸部の不連続永久凍土地帯の森林流域において観測を行うと伴に、凍土の存在しない北海道における実験流域で得られた結果と比較した。本年は調査最終年であるため現地データの蓄積を図ると同時にこれまでの研究成果を取りまとめた。現地観測はアラスカ内陸部のカリブーポーカクリーク実験流域において2003年夏期7月に植生面の熱収支、炭酸ガス、土壌水分、地下水位、河川水の含有化学成分さらに小流域別の河川流量を測定した。また6月と9月にはユーコン河の水の起源を把握するために流量と水質の多点比較観測を行った。その結果、流域内では地表面状態によって熱収支が異なる、特に植生面の蒸発に対して水面では夏でも凝結が生じ凍結土壌の融解による河川水温の低温化の影響が現われる、表面近傍の土壌水分は斜面の方位と植生に大きく異存する、地下水位は活動層の上では降水や表面層の蒸発の影響を受けて変動するのに対して、季節凍土層の下ではほとんど変動がないことを明らかにした。またCO_2のフラックス量と向きは植生上面と下面で異なる、土壌呼吸量は融解層の厚さに関係する、河川の降雨流出応答は斜面の方位よって異なる、すなわち夏期でも永久凍土が存在する北斜面では河川は顕著な増水を示し、凍土が融解する南斜面では目立った流出が見られないという違いが見出された。なおユーコン河の濁度や浮遊粒子の比較観測から氷河融水の寄与が高いことが示された。

研究成果

• [文献書誌] Hinzman, L.D., Ishikawa, N., et al.: "Hydrological studies in Caribou-Poker Creeks Research Watershed in Support of long term ecological research"Eurasian J.Forest Research. 5-2. 67-71 (2002)
• [文献書誌] Ishikawa N., et al.: "Changes of the radiation property with sea ice growth in Saroma Lagoon and the Baltic Sea"Proceedings of the 16^<th> International Symposium on Ice. 3. 194-200 (2003)
• [文献書誌] 中村圭三, 石川信敬他: "北海道オホーツク海沿岸における海氷期の水平面日射特性について"天気. 50・4. 235-242 (2003)
• [文献書誌] Urano, S., et al.: "Runoff characteristics of north and south-facing slopes in the Caribou-Poker Creek Research Watershed, interior Alaska"Tohoku Geophys.J.. 36-4. 466-470 (2003)
• [文献書誌] Hirano, T., et al.: "Long-term half-hourly measurement of soil C02 concentration and soil respiration in a temperate deciduous forest"J.G.R.. 108-D20. 1-13 (2003)
• [文献書誌] Ichiyanagi, K., Ishii, Y., et al.: "Seasonal variation in stable isotopic composition of alas lake water near Yakutsk, Eastern Siberia"Geochemical Journal. 37. 519-530 (2003)
• [文献書誌] Yamazaki, T., Ishii, et al.: "Water and energy exchanges at forests and a grassland in Eastern Siberia evaluated using a one-dimensional land surface model"Journal of Hydrometeorology. (accepted).
• [文献書誌] Kodama, Y.: "Hydrology in Lena River basin. Preliminary results of GAME-Siberia Project"Tohoku Geophys.J.. 36-4. 359-368 (2003)
• [文献書誌] Semadeni-Davies, A., Kodama, Y., et al.: "Estimating Latent Heat Over a Melting Arctic Snow Cover"Nodic Hydrology. (Accepted).
• [文献書誌] Chikita, K., Morita, T, Kido, D.: "The mechanism of water and sediment discharges from Gulkana Glacier, Alaska"Proceedings of the 4th Intern.Workshop on Global Change, GCCA4. 111-116 (2004)
• [文献書誌] Kido, D., Chikita, K.: "The mechanism of water and sediment discharges from Gulkana Glacier, Alaska"Proceedings of the 4th Intern.Workshop on Global Change, GCCA4. 127-132 (2004)