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2015 年度 実施状況報告書

光ー光合成曲線に基づく人工衛星データによる総生産量推定アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25340007
研究機関奈良女子大学

研究代表者

村松 加奈子  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (20252827)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード総生産量 / 総生産キャパシティー / クロロフィルインデックス / 樹冠コンダクタンス / 熱赤外イメージ
研究実績の概要

平成27年度は,昨年度から引き続き,以下の3つの課題に取り組み,一部研究計画の見直しをおこなった。
課題1) 衛星データを用いた総生産(GPP)キャパシティー推定アルゴリズム:昨年度に引き続き,シベリアのカラマツ林,アカマツ林についての初期解析を行った。また,closed shrub, open shrubの解析結果について,論文を作成し現在投稿中である。
課題2) リモートセンシング技術を利用した植生の気孔開度推定アルゴリズムの開発:アルゴリズムを個葉から樹冠へとスケールアップし, 樹冠コンダクタンス指標の定義について,考案した。具体的には以下の通りである。 乾燥によるストレスが高いopen shrubのサイトにおいて,樹冠コンダクタンスを衛星観測時の10時半の値を用いて規格化し(樹冠コンダクタンス係数と名付ける),10時半からの変化量をGPPキャパシティーにかけ,どの程度FLUX観測のGPPと値が一致するのかを調べた。その結果,10時半からの光合成速度が低くなる様子は,ほぼ再現した。衛星観測の10時半,MODIS観測の14時半では,樹冠温度が観測されるため,この時刻の樹冠コンダクタンス係数がわかれば,その傾きより,GPPキャパシティーからの低下量が推定できると考えた。この結果より,衛星データを用いた樹冠コンダクタンス指標の候補を決めた。
課題3) 衛星データによる植生機能タイプ分類項目の設定:昨年度に引き続き,課題1) 2) を実施しながら進めた。
また,課題2) に関連して,総生産キャパシティーと総生産量がどの程度異なるかを調べた。その結果,乾燥による高いストレスを受けているopen shrubの5月後半で光合成による日中低下量は,16%であり,水田で灌漑をしている場合は,総生産量は,総生産キャパシティー量の90%以上でほぼ一致していることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

課題1),課題3)に関しては順調に進んでいるが,課題2)は当初の計画より遅れており, 計画の見直し変更を行った。
本研究では,光合成の日変化をモデルに組み込むことが大きな特徴であるが,現段階では全地球規模の日変化の気象データの入手が間に合わないためである。
そこで,本研究の解析に用いたフラックスサイトに対応した全球用の気象データを用いてモデル開発を行うこととした。また,キャパシティーと日中低下による減少量それぞれの,総生産量推定に対する寄与率を事前に把握する必要があると判断した。そこで,総生産キャパシティーと総生産量がどの程度異なるかを,比較的長期間観測されているフラックスデータを使用して植生タイプ毎詳細に調べる解析をまず行うことと変更した。

今後の研究の推進方策

本研究では, 衛星データを用いて,総生産量を総生産キャパシティーとその抑制量から推定する手法を開発する。光合成の抑制量は,気孔あるいは樹冠コンダクタンスの日変化を指標化したものを,熱赤外イメージデータを用いて推定する予定である。そのために,総生産キャパシティー推定アルゴリズム(課題1)),気孔開度指標の定義とその推定アルゴリズム等の開発を行なってきており,衛星への適用にむけて樹冠コンダクタンス指標の候補を考案した(課題2))。また,本アルゴリズムを全地球観測の衛星データに適用するために,全地球での植生分布図が必要であり,本研究からどのような植生タイプに分けるのかを提案する必要がある(課題3))。
課題1)については,昨年度に引き続き同様の方法で解析を進める。
課題2)については,フラックス観測サイトにおいて,現在の候補である樹冠コンダクタンス指標を全球用の気象データの日変化と衛星データに適用し,総生産量推定を行ない,問題点等があれば改良を行い,全地球観測衛星データへの適用への基礎を築く。また,全地球における総生産量推定にむけ,フラックス観測サイトで比較的長期間観測されているデータを用いて,植生タイプ毎に総生産キャパシティーと総生産量がどの程度異なるかを,詳細に把握する予定である。
課題3) については,昨年度と同様に課題1),課題2)を実施することにより進める。

次年度使用額が生じた理由

論文を投稿中であり,そのために必要な経費を残しておいたが,研究期間中にその論文の査読が終了しなかったため。

次年度使用額の使用計画

論文最終校の英文校閲,投稿料等に使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Algorithm developing of gross primary production from it's capacity and a canopy conductance index using flux and global observing satellite data.2015

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu, K., Furumi, Daigo, M.
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 9637 ページ: 1-6

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A scale-up method for reference data for validation of global land cover maps using ALOS/AVNIR-2 satellite data.2015

    • 著者名/発表者名
      Soyama, N., Muramatsu, K., Ohashi, I., Daigo, M., Ochiai, F., Tadono, T., Nasahara
    • 雑誌名

      Proc. of SPIE

      巻: 9644 ページ: 1-6

    • オープンアクセス
  • [学会発表] An algorithm of gross primary production capacity estimation from global observing satellite and the difference between GPP capacity and GPP.2016

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu,K.
    • 学会等名
      41st COSPAR Scientific Assembly
    • 発表場所
      Istanbul, Turkey
    • 年月日
      2016-07-30 – 2016-08-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 全球の総生産量キャパシティ推定アルゴリズムにおける低ストレス下の総生産量の抽出条件の考察2015

    • 著者名/発表者名
      米田詠美,村松加奈子
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会
    • 発表場所
      長崎市,長崎大学
    • 年月日
      2015-11-27
  • [学会発表] 全球土地被覆分類データのための精度検証データ作成 :ボランティアによる情報の利用2015

    • 著者名/発表者名
      曽山典子,佐々井崇博,村松加奈子,醍醐元正,落合史生,奈佐原顕郎
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会
    • 発表場所
      長崎市,長崎大学
    • 年月日
      2015-11-27
  • [学会発表] Algorithm developing of gross primary production from it's capacity and a canopy conductance index using flux and global observing satellite data2015

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu, K., Furumi, Daigo, M.
    • 学会等名
      SPIE Remote Sensing 2015
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2015-09-24
    • 国際学会
  • [学会発表] A scale-up method for reference data for validation of global land cover maps using ALOS/AVNIR-2 satellite data2015

    • 著者名/発表者名
      Soyama, N., Muramatsu, K., Ohashi, I., Daigo, M., Ochiai, F., Tadono, T., Nasahara
    • 学会等名
      SPIE Remote Sensing 2015
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2015-09-22
    • 国際学会
  • [学会発表] 総生産キャパシティーと気孔開度指標を用いた総生産量推定アルゴリズムの枠組み2015

    • 著者名/発表者名
      村松加奈子
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会
    • 発表場所
      千葉市,千葉大学
    • 年月日
      2015-06-03
  • [学会発表] 最大光利用効率の季節変化推定アルゴリズム2015

    • 著者名/発表者名
      村松加奈子
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会
    • 発表場所
      千葉市,千葉大学
    • 年月日
      2015-06-03
  • [学会発表] 全球の総生産キャパシティー推定アルゴリズム~ヨーロッパサイトに着目して~2015

    • 著者名/発表者名
      米田詠美,村松加奈子
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会
    • 発表場所
      千葉市,千葉大学
    • 年月日
      2015-06-03

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公開日: 2017-01-06  

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