気候変動に伴った東シベリアの植生・凍土システム変化を予測するシミュレーターの開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24510014
• 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: 佐藤 永 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, 研究員 (50392965)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 東シベリア / カラマツ林 / 永久凍土 / 生態系シミュレーション / 動的全球植生モデル

研究実績の概要

昨年度までに作成した陸面統合モデル(動的全球植生モデルSEIB-DGVMと陸面物理モデルNOAH-LSMの結合モデル)を用いて、東シベリア全域における植生等の地理分布の再現を試みた。現在の気候条件を入力したシミュレーション出力を得て、これを実測ベースの永久凍土・葉面積指数・バイオマスの地理分布と比較した。その結果、このモデルは、これらの実測ベースデータの緯度方向の傾度変化を適切に再現できることが確認された。
この検証作業によって、このモデルの広域シミュレーション出力に一定の信頼性が担保されたため、このモデルを用いた温暖化実験を行った。
入力する気候予測データとしては、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）第5次報告書に日本チームが提出した気候変動予測を利用した。その結果、IPCCのRCP8.5シナリオ（2100年における温室効果ガス排出量の最大排出量に相当するシナリオ）に基づく気候変動予測の元において、東シベリアの広い地理範囲において、(1)地表近くの永久凍土の消失、(2)土壌の湿潤化、(3)カラマツ林の植生生産力の大幅な上昇、が予測された。
この温暖化実験に用いた気候変動予測データにおいては、東シベリア全域で、年平均気温と年降水量が大幅に上昇していた。感度分析の結果、年平均気温の増大がカラマツの成長期間を延ばしたこと、年降水量の増大が成長期後半の乾燥ストレスを緩和したこと、これらが主な植物生産性の上昇の要因となっている事が示された。また大気中CO2濃度の増大も、植物の水利用効率を高めることで、乾燥ストレスを緩和させていた。
他方で、この年平均気温と年降水量の上昇は、地表面近くの永久凍土融解させることで、土壌水の排出をもたらすという、乾燥ストレスを増大させる因子も生じさせた。しかしこの因子は、先に述べた植物生産性の増大効果を打ち消すほどの強さを持たなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Retrieval of seasonal dynamics of forest understory reflectance from semi-arid to boreal forests using MODIS BRDF data (2016)
  • 著者名/発表者名: Pisek, J., J. M. Chen, H. Kobayashi, M. Rautiainen, M. E. Schaepman, A. Karnieli, M.Sprinstin, Y.Ryu, M.Nikopensius, K. Raabe
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research, Biogeoscience 巻: 121 ページ: 855-863
  • DOI: 10.1002/2016JG003322
  • 査読あり / 国際共著
• [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 Fairbanks
  • 発表場所: アラスカ大学（米国フェアバンクス市）
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] SEIB implementation in Earth System Models: lessons from an individual-based approach (2016)
  • 著者名/発表者名: HisashiSATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: Ecosystem Demographic in the Earth System
  • 発表場所: National Center for Atmospheric Research（米国デンバー市）
  • 年月日: 2016-01-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Satellite estimation of overstory and understory Leaf Area Index (LAIo & LAIu) in Boreal Forests (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei Yang, Hideki Kobayashi, Kenlo Nishida Nasahara
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2015
  • 発表場所: モスコーンセンター（米国サンフランシスコ市）
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会
• [学会発表] Endurance of larch forest ecosystems in eastern Siberia under warming trends (2015)
  • 著者名/発表者名: HisashiSATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: American Geophysical Union, Fall Meeting 2015
  • 発表場所: モスコーンセンター（米国サンフランシスコ市）
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] 予測される気候変動が東シベリアのカラマツ生態系にもたらす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤永、岩花剛、太田岳史
  • 学会等名: 第6回極域科学シンポジウム
  • 発表場所: 国立極地研究所（東京都立川市）
  • 年月日: 2015-11-19
  • 国際学会
• [学会発表] Memory Effects for Existence of Surface Permafrost in Eastern Siberia under a Warming Trend (2015)
  • 著者名/発表者名: HisashiSATO, Go IWAHANA, Takeshi OHTA
  • 学会等名: 第4回国際北極研究シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-30
  • 国際学会
• [学会発表] Mapping understory normalized difference vegetation index (NDVIu) in boreal forests by MODIS BRDF products (2015)
  • 著者名/発表者名: Wei Yang, Hideki Kobayashi, Rikei Suzuki, Kenlo Nishida Nasahara
  • 学会等名: 第4回国際北極研究シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場（富山県富山市）
  • 年月日: 2015-04-30
  • 国際学会