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2015 年度 実績報告書

東シベリア・レナ河における加湿状態が森林の蒸発散・光合成に与える影響

研究課題

研究課題/領域番号 26252021
研究機関名古屋大学

研究代表者

太田 岳史  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20152142)

研究分担者 檜山 哲哉  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (30283451)
小林 剛  香川大学, 農学部, 准教授 (70346633)
飯島 慈裕  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 研究員 (80392934)
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 / 加湿状態 / 物質循環 / カラマツ林
研究実績の概要

本年度は,研究計画2年目であるので4つの各研究グループに分かれて調査を実施した.
森林生理学的反応グループは,日光のカラマツで,加湿環境下による個葉生理と地上部構造に関する実験を行った.地上構造に関しては,加湿環境により葉量は変化しないが主軸伸張量が小さく茎伸張も伴わない短枝を多く作ることが示され,伸張のコストを抑制し葉量を維持することが示された.光合成実験に関しては,加湿環境により最大光合成速度は低下し,気孔を開きにくくした.また,加湿環境により個葉の窒素含有量は,低下する傾向にあった.
森林生態学的反応グループでは,東シベリア・スパスカヤ・パッドとエレゲイにおいて,環境要因と蒸発散の関係に関して調査を行った.蒸発散量に関しては,2005~2008年の湿潤化以降土壌水分量が維持されても蒸発散効率は低下した.光合成量では,森林全体としては減少していたが,林床のみを見ると増加していた.これらの事から,樹冠部では光合成量は減少していたと考えられる.また,Path解析の結果,蒸発散量に関しては土壌水分量が大きく効いていた.また,2005~2008年の湿潤期の土壌水分量をはじめとする環境因子は,他の年度とは異なる関係を示し,湿潤化の影響が見られた.
凍土物理学的反応グループは,中央ヤクーチャにおいてサーモカルストの相違に関する研究を行った.試験地では段丘面に応じた永久凍土面が形成されており,アラス形成過程の差が見られた.そしてサーモカルストは,1990年代以降の温暖化から加速した可能性がある.また,チャラプチャ自然草地は,25年で平均380mm(年間15mm)のセンターポリゴンが見られ,これらにも最近の温暖化,湿潤化の影響が見られた.
河川水文学的反応チームは,2002から2015年のレナ河における加湿の影響を調べた.そして,2009年をピークとする流出量の増加現象が見られた.

現在までの達成度 (区分)
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,4つの研究グループ独自の調査を行った.
森林生理学的反応グループでは,個葉単位においては過湿条件下においても個葉の生理特性と地上部形態に変化が起きることが予想された.森林生態学的反応グループでは,環境要因と蒸発散,光合成の間の関係が調べられ,加湿条件においてもそれらの関係が平常時とは異なっており,特に土壌水分量との関係が異なっていることが注目された.また,凍土物理学的応答グループでは,これまでの2グループよりもう少し長い間隔で現象をとらえ,段丘面でのサーモカルスト地形と永久凍土の関係に関して解析が加えられた.そして,河川水文学的反応グループでは,東シベリアを形成するレナ河に注目し,2004~2009年にわたって続いた永久凍土帯での河川流量増加現象は地中水の流動であることが分かり,2010年以降は2003年以前の状態に戻っていることが示された.これらは,いずれも各研究グループの中では特筆すべき事柄である.
今年度以降は,4つの研究グループが1つ下,あるいは1つ上の研究グループの対象領域との共同研究で,それぞれの境界領域での研究を行っていきたい.

今後の研究の推進方策

平成28年度以降は,それぞれの境界領域での研究を推し進めたい.
森林生理学-森林生態学境界領域では,樹木の中を流れるSap flowについて,焦点を当てる.そして森林生理学の分野では,Sap flowと個葉生理特性の関係を求める.森林生態学の分野では,Sap flowと気象現象の関係を求める.そして,これら2つの現象が相互に関連性があるとすれば,森林生理学と森林生態学の分野で相互作用があることになり,加湿現象が生まれる状態とその変化過程が両分野で見られることとなる.
森林生態学-凍土物理学境界領域では,活動層厚の分布とSap flowのデータからの蒸散量データへのアップスケールを考える.活動層厚,植生調査を組み合わせることによる蒸発散量の推定から,加湿によるダメージを推定する.また,本調査には,スパスカヤ・パッド,エレゲイの他にユケチにおけるデータも活用する.
凍土物理学-河川水文学境界領域では,レナ河中流域は,2つの段丘面で水域の拡大が続く一方で,土壌水分量は湿潤年(2009年)以降減少している.この境界領域においては,この現象を理解したい.そして,観測・衛星・モデルの共同利用を検討する.
このように,3つの境界領域において,それぞれ4つの領域から共通の議論すべき点がまとめられている.今年度は,以上の議論すべき課題について研究を行っていく.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 8件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Spatial and seasonal variation of CO2 flux and photosynthetic and respiratory parameter of larch forests in East Asia2015

    • 著者名/発表者名
      Takagi K, Hirata R, Ide R, Ueyama M, Ichii K, Saigusa 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: 2015 ページ: 61-75

    • DOI

      DOI:10.1080/00380768.2014.990349

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Canopy conductance in a two-storey Siberian boreal larch forest, Russia2015

    • 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

      DOI: 10,1002/hyd.10213

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The GRENE-TEA model intercomparison project (GTMIP): overview and experiment protocol for Stage 12015

    • 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, Ito A, Kotani A, Matsuura Y, Niwano M, Nitta T, O’ishi R, Park H, T Sasai, Sato A, Sato H, Sugimoto A, Suzuki R, Yamaguchi S, Yoshimura K, Ichii K, Ikawa H, Ohta T, Tanaka K
    • 雑誌名

      Geoscientific Model Development

      巻: 8 ページ: 2841-2856

    • DOI

      DOI:10.5194/gmd-8-2841-2015

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Use of Landsat TM/ETM+ to monitor the spatial and temporal extent of spring breakup floods in the Lena River, Siberia.2015

    • 著者名/発表者名
      Sakai T, Hatta S, Okumura M, Hiyama T, Yamaguchi Y, Inoue G
    • 雑誌名

      International Journal of Remote Sensing

      巻: 36 ページ: 719-733

    • DOI

      doi:10.1080/01431161.2014.995271

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [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 Atmospheres

      巻: 120 ページ: 3043-3062

    • DOI

      doi:10.1002/2014JD022489

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [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

      doi:10.4145/jahs.45.61

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [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 / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Snowmelt and the hydrological interaction of forest-grassland ecosystems in Central Yakutia, eastern Siberia2015

    • 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

      DOI: 10.1002/hyp.10424

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Climatological conditions of enhanced Arctic storm activity in relation to permafrost degradation in eastern Siberia2015

    • 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
      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 Siberia2015

    • 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
      Hokkaido University
    • 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
    • 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
    • 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
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 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年度研究発表会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-11
  • [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
    • 年月日
      2015-05-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Evapotranspiration and carbon dioxide fluxes over larch forests with different soil water condition at eastern Siberia2015

    • 著者名/発表者名
      Kotani A, Ohta T, Maximov TC
    • 学会等名
      ISAR-4
    • 発表場所
      富山県民会館
    • 年月日
      2015-04-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of hydroclimatic impacts on permafrost environment in eastern Siberia2015

    • 著者名/発表者名
      Iijima Y, Park H, Fedorov AN
    • 学会等名
      ISAR-4
    • 発表場所
      富山県民会館
    • 年月日
      2015-04-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Size and frequency distribution of thermokarst lakes in the eastern Siberia2015

    • 著者名/発表者名
      Saito H, Iijima Y, Ulrich M
    • 学会等名
      ISAR-4
    • 発表場所
      富山県民会館
    • 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
      Suzuki K, Matsuo K, Hiyama T
    • 学会等名
      ISAR-4
    • 発表場所
      富山県民会館
    • 年月日
      2015-04-28
    • 国際学会
  • [図書] The species biology of bamboos in Japan: from gene to landscape2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi T, Fukushima K, Hisamoto Y, Inoue A
    • 総ページ数
      115
    • 出版者
      Wiley

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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