植生景観構造を考慮した東ユーラシア永久凍土変化の広域評価

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26242026
• 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: 飯島 慈裕 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, 主任研究員 (80392934)
• 研究分担者: 齋藤 仁 関東学院大学, 経済学部, 講師 (00709628) ; 朴 昊澤 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, 主任研究員 (10647663) ; 太田 岳史 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20152142) ; 檜山 哲哉 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 教授 (30283451) ; 石川 守 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (50373452) ; 小谷 亜由美 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (80447242)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 永久凍土 / 森林科学 / 水文 / GIS / 地図化

研究実績の概要

本年度は年度計画に従い、昨年度から引き続き4つの研究グループ連携で、下記の研究課題に関する調査を実施した。また、国内外での成果発表や、関連する海外の研究者との意見交換も積極的に行い、継続して順調に進捗した。
1．土壌・凍土パラメータデータの収集（植生－凍土G、広域モデルG連携）：未訳資料である安定同位体を利用した凍土研究文献（Vacilychk, 2000）を英文翻訳した。また、これまでの文献資料から、観測データおよび土壌の物理パラメータ等の情報の整理を進めた。
2．現地観測による熱・水循環と凍土環境解析（植生－凍土G、水文－凍土G、空間分布G連携）：5～10月の現地観測調査によって、モンゴル、東シベリアにおいて、植生調査ならびに活動層分布と土壌の物理パラメータの取得を継続した。モンゴルでは凍土地域の湧水サンプル取得を行い、地下水による凍土融解状態の解析を開始した。東シベリアとモンゴルに展開されている凍土観測網のデータの収集も順調に行い、各地域での凍土温度変動の解析をさらに進めた。
3．衛星データの収集・解析（空間分布G、水文－凍土G連携）：ALOSのInSAR用データをモンゴル、東シベリアで収集し、地形変化の抽出を開始した。また、ALOS2-PALSAR2データの収集も開始し、ALOS-PALSARデータから続く2006年～2015年までの植生・水域変化図の作成を開始した。LANDSATデータによる水域区分も行い、規模－頻度関係の経年変化の解析を進めた。
4．陸面モデルの改良（広域モデルG担当・全G連携）：陸面モデルの河川水文・凍土活動層変化に関するモデル実験を継続し、土壌物理パラメータの設定や河川貯熱過程の改良を進めた。また、長期気候データ解析と組み合わせたシミュレーション結果から、近年の東シベリアでの凍土温度・活動層厚変化に、夏季降水の寄与が大きくなっていることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は年度計画に従い、昨年度から引き続き4つの研究グループ連携で、下記の研究課題に関する調査を実施した。また、国内外での成果発表や、関連する海外の研究者との意見交換も積極的に行い、継続して順調に進捗した。
1．土壌・凍土パラメータデータの収集（植生－凍土G、広域モデルG連携）：未訳資料である安定同位体を利用した凍土研究文献（Vacilychk, 2000）を英文翻訳した。また、これまでの文献資料から、観測データおよび土壌の物理パラメータ等の情報の整理を進めた。
2．現地観測による熱・水循環と凍土環境解析（植生－凍土G、水文－凍土G、空間分布G連携）：5～10月の現地観測調査によって、モンゴル、東シベリアにおいて、植生調査ならびに活動層分布と土壌の物理パラメータの取得を継続した。モンゴルでは凍土地域の湧水サンプル取得を行い、地下水による凍土融解状態の解析を開始した。東シベリアとモンゴルに展開されている凍土観測網のデータの収集も順調に行い、各地域での凍土温度変動の解析をさらに進めた。
3．衛星データの収集・解析（空間分布G、水文－凍土G連携）：ALOSのInSAR用データをモンゴル、東シベリアで収集し、地形変化の抽出を開始した。また、ALOS2-PALSAR2データの収集も開始し、ALOS-PALSARデータから続く2006年～2015年までの植生・水域変化図の作成を開始した。LANDSATデータによる水域区分も行い、規模－頻度関係の経年変化の解析を進めた。
4．陸面モデルの改良（広域モデルG担当・全G連携）：陸面モデルの河川水文・凍土活動層変化に関するモデル実験を継続し、土壌物理パラメータの設定や河川貯熱過程の改良を進めた。また、長期気候データ解析と組み合わせたシミュレーション結果から、近年の東シベリアでの凍土温度・活動層厚変化に、夏季降水の寄与が大きくなっていることを明らかにした。

今後の研究の推進方策

これまでの現地観測、衛星データ、陸面モデルによる解析結果を踏まえ、今後は以下の研究をさらに発展させる予定である。また、成果公表として、本研究構造を示した国際誌へのレビュー論文作成を引き続き進め、地理情報化の方法論の検討も進める。
1.　植生－凍土G：ヤクーツクとエレギーで森林蒸散流の同時比較観測を継続し、活動層厚・土壌水分変化との対応を明らかにする。ヤクーツクでは2006年、2009年、2015年、2016年の各年の観測結果との比較から、植生と凍土環境の変遷の影響評価も行う。
2.　水文－凍土G：引き続き、ロシア・モンゴルでの、サーモカルスト湖、活動層土壌水などの水サンプルの取得を進める。2000年代以降の水安定同位体等の指標の取りまとめも進め、表層の凍土融解や土壌水分変動が水文過程にどう応答するかの観測と解析を進める。
3.　 空間分布G：ALOSとLANDSAT8による凍土荒廃・森林荒廃・水域変化域の検出の手法評価と広域解析を進める。ALOS-2の観測データの入手を進め、後方散乱係数解析やInSAR解析によって、凍土温暖化、融解に伴う植生・水域・地形変遷の評価を進める。モンゴルの広域凍土分布観測データを利用し、凍土変化と地表面景観との対応関係について広域解析を進める。
4.　 広域モデルG：引き続きこれまでの文献資料や、観測データに基づく、植生・土壌・凍土の諸パラメータ化をすすめ、気候感度実験や地域性の評価を進める。サーモカルストでの地温・土壌水分鉛直分布の変化や水域拡大の過程について、モデル改良の検討を進める。

研究成果

• [国際共同研究] 永久凍土研究所/北方圏生物問題研究所(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: 永久凍土研究所/北方圏生物問題研究所
• [国際共同研究] 地理学研究所(モンゴル)
  • 国名: モンゴル
  • 外国機関名: 地理学研究所
• [国際共同研究] ライプツィヒ大学/アルフレッドウェゲナー研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ライプツィヒ大学/アルフレッドウェゲナー研究所
• [国際共同研究] アラスカ大学フェアバンクス校(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: アラスカ大学フェアバンクス校
• [雑誌論文] Pan-Arctic ice-wedge degradation in warming permafrost and influence on tundra hydrology (2016)
  • 著者名/発表者名: Liljedahl AK, Boike J, Daanen RP, Fedorov AN, Frost GV, Grosse G, Hinzman LD, Iijima Y, Jorgenson JC, Matveyeva N, Necsoiu M, Raynolds MK, Romanovsky VE, Schulla J, Tape KD, Walker DA, Wilson CJ, Yabuki H, Zona D
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 9 ページ: 312-318
  • DOI: 10.1038/ngeo2674
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of Arctic storm activity in relation to permafrost degradation in eastern Siberia (2016)
  • 著者名/発表者名: Iijima Y, Nakamura T, Park H, Tachibana Y, Fedorov AN
  • 雑誌名: International Journal of Climatology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/joc.4629
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatial and seasonal variation of CO2 flux and photosynthetic and respiratory parameter of larch forests in East Asia (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi K, Hirata R, Ide R, Ueyama M, Ichii K, Sigusa N, Hirano T, Asanuma J, Li S-G, Machimura T, Nakai Y, Ohta T, Takahashi Y
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 61 ページ: 61-75
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.990349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Canopy conductance in a two-storey Siberian boreal larch forest, Russia (2015)
  • 著者名/発表者名: Xue BL. Li Z, Yin XA, Zhang T, Iida S, Otsuki K, Ohta T, Guo Q
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 1017-1026
  • DOI: 10.1002/hyd.10213
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Climate and year-to-year variability of atmospheric and terrestrial water cycles in the three great Siberian rivers (2015)
  • 著者名/発表者名: Oshima K, Tachibana Y, Hiyama T
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Atmosphere 巻: 120 ページ: 3043-3062
  • DOI: 10.1002/2014JD022489
  • 査読あり
• [雑誌論文] 温暖化による東シベリア永久凍土域の水環境変化と社会の適応 －適応策提言を目指した文理融合・学際型の国際共同研究－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 檜山哲哉
  • 雑誌名: 日本水文科学会誌 巻: 45 ページ: 61-72
  • DOI: 10.4145/jahs.45.61
  • 査読あり
• [雑誌論文] アジアにおける陸域水循環・物質循環プロセス研究と展望；陸域－大気相互作用研究を中心として (2015)
  • 著者名/発表者名: 檜山哲哉・三枝信子・八木一行
  • 雑誌名: 地球環境 巻: 20 ページ: 163-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] The GRENE-TEA model intercomparison project (GTMIP) Stage 1 forcing data set (2015)
  • 著者名/発表者名: Sueyoshi T, Saito K, Miyazaki S, Mori J, Ise T, Arakida H, Suzuki R, Saito A, Iijima Y, Yabuki H, Ikawa H, Ohta T, Kotani A, Hajima T, Sato H, Yamazaki T, Sugimoto A
  • 雑誌名: Earth System Science Data 巻: 8 ページ: 1-14
  • DOI: 10.5194/essd-8-1-2016
  • 査読あり
• [雑誌論文] The GRENE-TEA model intercomparison project (GTMIP): overview and experiment protocol for Stage 1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki S, Saito K, Mori J, Yamazaki T, Ise T, Arakida H, Hajima T, Iijima Y, Machiya H, Sueyoshi T, Yabuki H, Burke EJ, Hosaka M, Ichii K, Ikawa H, Ito A, Kotani A, Matsuura Y, Niwano M, Nitta T, O’ishi R, Ohta T, Park H, Sasai T, Sato A, Sato H, Sugimoto A, Suzuki R, Tanaka K, Yamaguchi S, Yoshimura K
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development 巻: 8 ページ: 2841-2856
  • DOI: 10.5194/gmd-8-2841-2015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Snowmelt and the hydrological interaction of forest-grassland ecosystems in Central Yakutia, eastern Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Lopez Caceres ML, Takakai F, Iwahana G, Fedorov AN, Iijima Y, Hatano R, Fukuda M
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 3074-3083
  • DOI: 10.1002/hyp.10424
  • 査読あり
• [雑誌論文] リレーエッセイ『地球を俯瞰する自然地理学』 気候変動がシベリア永久凍土帯の水環境と社会に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 檜山哲哉
  • 雑誌名: 岩波『科学』 巻: 85 (12) ページ: 1127-1129
• [学会発表] Design of hydrothermal and biogeochemical observation network in Northeastern Siberia (2016)
  • 著者名/発表者名: Park H, Iijima Y, Fedorov AN
  • 学会等名: Arctic Observing Summit 2016
  • 発表場所: UAF, Fairbanks, Alaska, USA
  • 年月日: 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Climatological conditions of enhanced Arctic storm activity in relation to permafrost degradation in eastern Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Iijima Y, Nakamura T, Park H, Tachibana Y, Fedorov AN
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2015
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Changes in hydrologic cycle under current global warming in eastern Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiyama T, Ohta T, Kotani A, Iijima Y, Park H
  • 学会等名: ILTS International Symposium on Low Temperature Science
  • 発表場所: Auditorium, Institute of Low Temperature Science (ILTS), Hokkaido University, Sapporo
  • 年月日: 2015-11-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ALOS-PALSARによるシベリア永久凍土の湿潤化と北方林被害の広域評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯島慈裕・阿部このみ・伊勢紀・増澤直
  • 学会等名: 日本リモートセンシング学会第59回（平成27年度秋季）学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学，長崎県長崎市
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] PaC (Permafrost and Culture) Yakutskシンポジウム参加報告 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯島慈裕
  • 学会等名: 日本シベリア学会第一回研究大会
  • 発表場所: 北海道大学，北海道札幌市
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] 東ユーラシアにおける夏季の大気水循環の経年変動：東シベリアの湿潤化とモンゴルの乾燥化に着目して (2015)
  • 著者名/発表者名: 檜山哲哉・藤波初木・金森大成・熊谷朝臣・藤井秀太・石毛貴也
  • 学会等名: 陸-大気相互作用の研究会 ～湿潤な熱帯から寒冷圏まで～
  • 発表場所: 首都大学東京，東京都八王子市
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] スペクトル解析を用いた東アジアカラマツ林 における蒸発散特性の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中坪稔・小谷亜由美・太田岳史
  • 学会等名: 水文水資源学会2015年度研究発表
  • 発表場所: 首都大学東京，東京都八王子市
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] GRACEによって観測されたシベリア・レナ川流域における12年間の貯留量変動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木和良・松尾功二・檜山哲哉
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉県千葉市
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] Size and frequency distribution of thermokarst lakes in the eastern Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito H, Iijima Y, Ulrich M
  • 学会等名: Fourth International Symposium on the Arctic Research (ISAR-4)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-04-29
  • 国際学会
• [学会発表] Enhancement of hydroclimatic impacts on permafrost environment in eastern Siberia (2015)
  • 著者名/発表者名: Iijima Y, Park H, Fedorov AN
  • 学会等名: Fourth International Symposium on the Arctic Research (ISAR-4)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-04-29
  • 国際学会
• [学会発表] Evapotranspiration and carbon dioxide fluxes over larch forests with different soil water condition at eastern (2015)
  • 著者名/発表者名: Kotani A, Ohta T, Maximov TC
  • 学会等名: Fourth International Symposium on the Arctic Research (ISAR-4)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-04-29
  • 国際学会
• [学会発表] 12 years’ changes of the terrestrial water storage in the Lena river basin, eastern Siberia detected by GRACE (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuk K, Matsuo K, Hiyama T
  • 学会等名: Fourth International Symposium on the Arctic Research (ISAR-4)
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 年月日: 2015-04-28
  • 国際学会