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2020 年度 実績報告書

永久凍土融解と北方林の温室効果ガス交換:土壌・生物過程から大気輸送に至る包括理解

研究課題

研究課題/領域番号 20H00640
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, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), グループリーダー代理 (10392961)

研究分担者 伊川 浩樹  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, 主任研究員 (10754393)
滝川 雅之  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), グループリーダー (30360754)
野口 享太郎  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70353802)
斉藤 和之  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 主任研究員 (70419133)
酒井 佑槙  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), ポストドクトラル研究員 (80862523)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード北方林 / 永久凍土 / 温室効果ガスフラックス / 土壌動態 / 北極域温暖化
研究実績の概要

本研究では、北米大陸の永久凍土地帯の主要森林生態系であるトウヒ林を対象とし、その構成要素(トウヒ木、林床植生、土壌微生物、細根動態)の詳細な観測に基づいて今後30-50年程度で起こりうるメカニズムを定量化するために、研究実施担当者チームが長年の調査実績を持つ米国アラスカ州フェアバンクス郊外のアラスカ大学フェアバンクス校ポーカーフラットリサーチレンジ内のクロトウヒ林にて予備観測を実施する予定であった。しかし、COVID-19の蔓延にともない、海外渡航が不可能な状況となったため、2020年度内に現地観測サイトにおける昇温区決定のための予備実験を実施することができなかった。この代替として、2020年度はこれまでに蓄積した高解像度の航空機データを用いて昇温区候補地を複数選定し、現地研究協力者とのオンライン会議で実験区の場所を仮決定した。そして、2021-2022年度に現地を訪問し、当初予定していた現地視察を2022年度に実施した(テーマ1)。景観スケールの観測とモデル化では、過去の航空機及び衛星リモートセンシングデータを収集した。航空機観測データからは葉面積指数、アルベド、樹木分布のデータセットを構築した。また、サイトに設置されている17mタワーと林床1.5mに設置したエンクローズドパスセンサで温室効果ガスフラックスの観測を継続し、生態系CO2交換量、生態系総光合成量、生態系呼吸量の季節変動のモニタリングを行い、過去のデータと合わせて10年スケールのCO2変動データを作成した。 2000年の年間CO2純吸収量の季節変化は、過去10年中の平均的な傾向であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

現地アラスカの森林サイトでの活動が大幅に制限されたために、現地での予備調査を行った上で昇温のための実験区の設定を行うことができなかった。代替案として、航空写真など既存のデータから候補地を選定した。しかし、昇温区に設置予定の昇温ヒーターやチャンバーシステムの設計は次年度に実施することとなった。渦相関法による景観スケールの二酸化炭素フラックス観測とデータ解析についても現地での活動が成約されたことから夏季に観測システムの故障にともないデータギャップが一月程度生じてしまったが、観測された期間のデータと気象データとの関係式からデータを保管するギャップの補完により年間の純CO2交換量を推定することができた。

今後の研究の推進方策

2020年度はCOVID-19の影響で現地での昇温実験にむけた準備を進めることができなかったほか、必要な物品の調達も困難な状況であったため、当初の予定を1年送らせて2021年度に昇温システムを完成させて、2022年度に設置してシステムの稼働を開始することにする。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件)

  • [国際共同研究] ローレンスバークレー国立研究所(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ローレンスバークレー国立研究所
  • [国際共同研究] モンタナ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      モンタナ大学
  • [国際共同研究] Cranfield University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Cranfield University
  • [雑誌論文] Author Correction: The FLUXNET2015 dataset and the ONEFlux processing pipeline for eddy covariance data2021

    • 著者名/発表者名
      Pastorello Gilberto、Trotta Carlo、Canfora Eleonora、Chu Housen、Christianson Danielle、Cheah You-Wei、Poindexter Cristina、Chen Jiquan、Elbashandy Abdelrahman、Humphrey Marty、Isaac Peter、Polidori Diego、Reichstein Markus、Ribeca Alessio... Ikawa Hiroki, Hideki Kobayashi...
    • 雑誌名

      Scientific Data

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41597-021-00851-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Representativeness of Eddy-Covariance flux footprints for areas surrounding AmeriFlux sites2021

    • 著者名/発表者名
      Chu Housen、Luo Xiangzhong、Ouyang Zutao、Chan W. Stephen、Dengel Sigrid、Biraud Sabastien C.、Torn Margaret S.、Metzger Stefan、Kumar Jitendra、Arain M. Altaf、Arkebauer Tim J.、Baldocchi Dennis、Bernacchi Carl、Billesbach Dave、Black T. Andrew、Blanken Peter D.、Bohrer Gil...Ikawa Hiroki...Hideki Kobayashi
    • 雑誌名

      Agricultural and Forest Meteorology

      巻: 301-302 ページ: 108350~108350

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2021.108350

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temperature thresholds of ecosystem respiration at a global scale2021

    • 著者名/発表者名
      Johnston Alice S. A.、Meade Andrew、Ardo Jonas、Arriga Nicola、Black Andy、Blanken Peter D.、Bonal Damien、Brummer Christian、Cescatti Alessandro、Duek Jiri、Graf Alexander、Gioli Beniamino、Goded Ignacio、Gough Christopher M.、Ikawa Hiroki、Jassal Rachhpal、Kobayashi Hideki...
    • 雑誌名

      Nature Ecology & Evolution

      巻: 5 ページ: 487~494

    • DOI

      10.1038/s41559-021-01398-z

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigating the sensitivity of soil heterotrophic respiration to recent snow cover changes in Alaska using a satellite-based permafrost carbon model2020

    • 著者名/発表者名
      Yi Yonghong、Kimball John S.、Watts Jennifer D.、Natali Susan M.、Zona Donatella、Liu Junjie、Ueyama Masahito、Kobayashi Hideki、Oechel Walter、Miller Charles E.
    • 雑誌名

      Biogeosciences

      巻: 17 ページ: 5861~5882

    • DOI

      10.5194/bg-17-5861-2020

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2023-12-25  

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