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2016 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  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (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
キーワード環境変動 / 北方林 / 加湿状態 / カラマツ林 / 永久凍土
研究実績の概要

本年度は3年目であるために,4つの研究グループに分かれて研究を行った.
森林生理学的反応グループは,昨年,奥日光で行った湿潤条件のカラマツの枝・葉に関する研究を引き続き行った.その結果,湿潤条件下におかれることにより,枝・葉は短枝化,葉の黄化,早期落葉化が生じた.また,枝・葉に装着可能な道管流センサーを開発し,特許申請が可能となった.
森林生態学的反応グループは,東シベリアのカラマツ2林分において,乾燥年と湿潤年における蒸発散量の比較を行った.その結果によれば,森林が生育する地点の土質に蒸発散量は強く影響され,砂質に成林するカラマツ林では乾燥年では吸水深度が深くなり,シルト質に成林するカラマツ林では両者の差はほとんどなかった.同様の結果は,樹木の根系とその土壌水分利用に関する研究においても見られた.
凍土物理学的反応では,地点スケール,小領域スケール(10km),中領域スケール(100km)における活動層厚,サーモカルストの発達に関するデータが得られた.それによれば,活動層厚,サーモカルストの発達過程はサイズ,分布が場所によって異なり,森林では大きなサイズ,草地では小さなサイズとなることが推定された.また,サーモカルストの発達過程を定量化でき,平均沈降量から氷体の消失量が推定された.
河川水文学反応グループでは,レナ河全体の流出特性について検討を行った.その結果,流域植生がツンドラ帯である流域下流部の影響を強く受けることが分かった.これは流域上流部である森林帯(タイガ帯)においては影響が少ないことを意味する.その点で,森林生理学,森林生態学,凍土物理学とは違った影響を示すこととなった.流域上流部でのより小さな流域スケールでの解析が望まれる.

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

森林生理学的反応グループは,奥日光カラマツ林で湿潤状態によって枝における短枝化,葉の早期落葉化が認められた.これらは,林冠~林分レベルでの変化,林冠フェノロジーの変動予測を可能にするものである.また,湿潤年からのシュート構造の変化や葉の振る舞いの変動,水文過程を複雑化する可能性を示唆している.
森林生態学的反応グループでは,東シベリアのカラマツ林において,森林が湿潤状態にあるときと乾燥状態にあるときとで蒸発散量に利用される土壌水分の吸水深度が異なる事が推定された.これは,同じ林分で樹木の根系と土壌水分利用の研究からも,同じ結果となった.これは,湿潤・乾燥により土壌からの吸水深度が異なる点で注目される.
凍土物理学的反応グループでは,地点,小領域(10km),中領域(100km)における活動層厚,サーモカルストの発達状況を調べた.その結果,それらの分布特性と森林,草地といった地表面状態とに顕著な差があることが分かった.これは,結果をより大きな範囲に広げて行ける可能性を意味する.
河川水文学的反応では,レナ河全体での流出特性に関する検討をおこなった.その結果,レナ河ではツンドラ帯がその大部分を占める下流域がレナ河全体の流出特性の大部分を占めていることが分かった.これは,凍土物理学的反応以下のグループとは異なった反応を示しており,その解釈が期待される.

今後の研究の推進方策

来年度は最終年度にあたるために,森林生理学,森林生態学,凍土物理学,河川水文学で分けていた領域を少しくずして,それぞれの境界領域での研究をまとめの方向とする.
森林生理学的反応のグループは,枝・葉のシュート構造や,葉の振る舞い方が水文過程を複雑化するとの仮説を述べている.その仮説を立証し,森林生理学と森林生態学の相互作用があることを示して行く.そうすることが,加湿現象が生まれる状態とその変動過程が両分野で見られることになる.
森林生態学的反応の分野では,土壌水分が深度が思っていたよりも深いところからの水が消費されており,その反応が乾燥年と湿潤年で異なる事を理論的な立証が必要となる.また,活動層厚と植生調査の結果を組み合わせることにより,加湿に対するダメージを森林生態学,凍土物理学により解析することができるようになる.
凍土物理学的反応では,地点~中流域スケールで得られた解析をもとに,大流域(サハ共和国全体),環北極域へと解析を広げる予定である.これにより,森林生態学と凍土物理学が結びつけられる可能性がでてくる.
河川水文学的反応では,森林生理学,森林生態学,凍土物理学とは違い,東シベリアの森林帯では加湿の影響をあまり受けていないという推理を行っている.より小流域での解析が行われ,この結論がどうして生まれたのかを議論することが,河川水文学と森林生理学,森林生態学,凍土物理学を,水を1つの考え方で結びつける引き金となる.

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 8件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 12件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] IBPC, SB(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      IBPC, SB
  • [国際共同研究] VU University Amsterdam(Netherlands)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      VU University Amsterdam
  • [雑誌論文] 東シベリア・カラマツ林における水・エネルギー・炭素循環-GAME,CREST,RIHNの成果より-2016

    • 著者名/発表者名
      太田岳史,檜山哲哉,小谷亜由美,山崎 剛,Maximov TC
    • 雑誌名

      水文・水資源学会誌

      巻: 29 ページ: 294-312

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 東シベリアカラマツ林における下層植生と全生態系からの蒸発散量の年々差2016

    • 著者名/発表者名
      飯田真一,太田岳史,松本一穂,中井太郎,Knonov AV,Maximov TC,van der Molen MK,Dolman AJ,矢吹裕伯
    • 雑誌名

      日本水文科学会誌

      巻: 45 ページ: 109-121

    • DOI

      http://doi.org/10.4145/jahs.45.109

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The GRENE-TEA model on counter comparison project. Stage 1 forcing data set2016

    • 著者名/発表者名
      Sueyoshi T, Saito K, Miyazaki S, Mori J, Ise T, Arakida H, Suzuki R, Sato A, Iijima Y, Yabuki H, Ikawa H, Ohta T, Kotani A, Hajima T, Sato H, Yamazaki T, Sugimoto A
    • 雑誌名

      Earth Syst. Sci. Data

      巻: 8 ページ: 1-14

    • DOI

      10.5194/essd-8-1-2016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The influence of meteorology and phenology on net ecosystem exchange in an eastern Siberia boreal larch forest2016

    • 著者名/発表者名
      Xue BL, Guo Q, Gong Y, Hu T, Liu J, Ohta T
    • 雑誌名

      J Plant Eco.

      巻: 9 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/jpe/rtv075

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The effect of assimilating satellite-derived soil moisture data in SiBCASA on simulated carbon fluxes in Boreal Eurasia2016

    • 著者名/発表者名
      van der Molen, de Jeu RAM, Wagner W, van der Velde IR, Kolari P, Kurbatova J, Varlagin A, Maximov TC, Kononov AV, Ohta T, Kotani A, Krol MC, Peters W
    • 雑誌名

      Hydrol. Earth Syst. Sci.

      巻: 20 ページ: 605-624

    • DOI

      10.5194/hess-20-605-2016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Response of larch root development to annual changes of water condition in eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Takenaka C, Miyahara M, Ohta T, Maximov TC
    • 雑誌名

      Polar Science

      巻: 20 ページ: 160-166

    • DOI

      10.1016/j.polar.2016.04.012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Satellite gravimetry-based analysis of terrestrial water storage and its relationship with run-off from the Lena River in eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki K, Matsuo K, Hiyama T
    • 雑誌名

      International Journal of Remote Sensing

      巻: 37 ページ: 2198-2210

    • DOI

      10.1080/01431161.2016.1165890

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent interdecadal changes in the interannual variability of precipitation and atmospheric circulation over northern Eurasia2016

    • 著者名/発表者名
      Hiyama T, Fujinami H, Kanamori H, Ishige T, Oshima K
    • 雑誌名

      Environmental Research Letters

      巻: 11 ページ: 065001

    • DOI

      10.1088/1748-9326/6/065001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Climate-induced extreme hydrologic events in the Arctic2016

    • 著者名/発表者名
      Sakai T, Matsunaga T, Maksyutov S, Gotovtsev S, Gagarin L, Hiyama T, Yamaguchi Y
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 8 ページ: 971

    • DOI

      10.3390/rs8110971

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Difference in behavior and distribution of permafrost-related lakes in Central Yakutia and their response to climate drivers2016

    • 著者名/発表者名
      Urlich M, Matthers H, Schirrmeister L, Schutze J, Park H, Iijima Y, Fedoraov AN
    • 雑誌名

      Water Res. Res.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      0.1002/2016WR019267

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Active layer thickness measuments using a handheld penetrometer at boreal and turdra sites in eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Iijima Y, Park H, Konstantinov PYa, Pudov GG, Fedorov AN
    • 雑誌名

      Permafrost and Periglacial Processes

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/ppp.1908

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 高等植物の道管流・師管流の計測技術と生態学における研究展開2016

    • 著者名/発表者名
      小林 剛・種子田晴彦
    • 雑誌名

      日本生態学会誌

      巻: 66 ページ: 439-446

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MEMS技術を用いた超小型道管流センサ2016

    • 著者名/発表者名
      越智 誠・矢野裕也・寺尾京平・鈴木孝明・高尾英邦・下川房男・小林 剛・片岡郁男
    • 雑誌名

      日本生態学会誌

      巻: 66 ページ: 465-475

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 炭素安定同位体パルスラベリングを用いて樹木の師液流を測定する2016

    • 著者名/発表者名
      檀浦正子・種子田晴彦・小林 剛
    • 雑誌名

      日本生態学会誌

      巻: 66 ページ: 501-513

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 書評 檜山哲哉、藤原潤子編『シベリア 温暖化する極北の水環境と社会(環境人間学と地域)』2016

    • 著者名/発表者名
      飯島慈裕
    • 雑誌名

      東北アジア研究

      巻: 20 ページ: 147-151

  • [学会発表] グラニエ型小型センサによる草本種茎内の道管流測定2017

    • 著者名/発表者名
      中田匡祐・下川房男・吉村英徳・石塚裕己・小林剛・市橋隆自
    • 学会等名
      第64回日本生態学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2017-03-24
  • [学会発表] HyARCrio: Hydrology of pan-ARCtic rivers and its impact on the ocean2017

    • 著者名/発表者名
      Hiyama T, Yamamoto-Kawai M, Georgiadi A, Prokushkin A
    • 学会等名
      Russia-Japan Workshop on Arctic Research 2017
    • 発表場所
      モスクワ
    • 年月日
      2017-03-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Permafrost Changes in Siberia in the past and future based on projections of climate warming2017

    • 著者名/発表者名
      Iijima Y
    • 学会等名
      Russia-Japan Workshop on Arctic Research 2017
    • 発表場所
      モスクワ
    • 年月日
      2017-03-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 東シベリアカラマツ林の水・二酸化炭素交換量と下層植生の役割2016

    • 著者名/発表者名
      小谷亜由美
    • 学会等名
      第7回極域科学シンポジウム
    • 発表場所
      立川
    • 年月日
      2016-12-02
  • [学会発表] Microscale phloem sap dynamics measurement sensor device for monitoring the transport of nutria substances in plant shoots2016

    • 著者名/発表者名
      Ono A, Yano Y, Terao K, Takao H, Ichihashi R, Kobayashi T, Kataoka I, Shimokawa F
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2016-11-20
    • 国際学会
  • [学会発表] サハ共和国チュラプチャにおける永久凍土融解地形(サーモカルスト)2016

    • 著者名/発表者名
      飯島慈裕
    • 学会等名
      日本シベリア学会第2回研究大会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2016-11-19
  • [学会発表] Microscale phloem sap extraction sensor device for measuring biological information in plant branches2016

    • 著者名/発表者名
      Ono A, Yoneda A, Tao Y, Terao K, Takao H, Ichihashi R, Kobayashi T, Kataoka I, Shimokawa F
    • 学会等名
      IEEE Sensors 2016
    • 発表場所
      オーランド
    • 年月日
      2016-11-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Difference response of larch forest and its understory vegetation on wetness variability of permafrost active layer in eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Kotani A, Ohta T, Maximov TC
    • 学会等名
      IXth International Symposium on "C/H2O/Energy Balance and Climate Over The Boreal and Arctic Regions With Special Emphasis on Eastern Eurasia"
    • 発表場所
      ヤクーツク
    • 年月日
      2016-11-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent changes in the atmospheric water cycle and the terrestrial water storage in eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Hiyama T, Fujinami H, Suzuki K
    • 学会等名
      IXth International Symposium on "C/H2O/Energy Balance and Climate Over The Boreal and Arctic Regions With Special Emphasis on Eastern Eurasia"
    • 発表場所
      ヤクーツク
    • 年月日
      2016-11-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermokarst subsidence detected by satellite and field survey in central Yakutia2016

    • 著者名/発表者名
      Iijima Y
    • 学会等名
      IXth International Symposium on C/H2O/Energy Balance and Climate over the Boreal and Arctic Regions with Special Emphasis on Eastern Eurasia
    • 発表場所
      ヤクーツク
    • 年月日
      2016-11-01
    • 国際学会
  • [学会発表] 永久凍土の熱・水特性の変化が東シベリア・カラマツ林の森林水環境に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      中坪 稔・小谷亜由美・太田岳史・Maximov TC・Kononov AV
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-10-26
  • [学会発表] 東シベリアにおける夏季の大気水循環変動と陸水貯留量変動2016

    • 著者名/発表者名
      檜山哲哉・藤波初木・鈴木和良
    • 学会等名
      2016年度日本水文科学会学術大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-10-16
  • [学会発表] Water and CO2 flux observation at larch forests in eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Kotani A
    • 学会等名
      International Russian-Japanese conference of young polar scientists
    • 発表場所
      モスクワ
    • 年月日
      2016-10-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of larch tree transpiration in two forests in eastern Siberia with different active layer condition2016

    • 著者名/発表者名
      Nakatsubo M
    • 学会等名
      International Russian-Japanese conference of young polar scientists
    • 発表場所
      モスクワ
    • 年月日
      2016-10-11
    • 国際学会
  • [学会発表] モンゴルの寒害(ゾド)に関係したユーラシア寒気形成過程2016

    • 著者名/発表者名
      飯島慈裕・堀正岳・篠田雅人
    • 学会等名
      日本地理学会2016年秋季学術大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-09-30
  • [学会発表] 北極域における大気水循環変動と東シベリア永久凍土域における陸水貯留量変動2016

    • 著者名/発表者名
      檜山哲哉・藤波初木・鈴木和良
    • 学会等名
      水文・水資源学会2016年度総会・研究発表会
    • 発表場所
      福島
    • 年月日
      2016-09-15
  • [学会発表] Climate Warming- and Human-Induced Thermokarst Activity in Central Yakutia and Its Social Response2016

    • 著者名/発表者名
      Fedorov AN, Konstantinov P, Basharin N, Desyatkin R, Iijima Y, Park H, Ulrich M, Sejournen A, Costard F, Grenier C, T. Hiyama T, Iwahana G
    • 学会等名
      XI. International Conference on Permafrost
    • 発表場所
      ポツダム
    • 年月日
      2016-06-21
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial characteristics of expanding water body and damaged boreal forest under permafrost degradation in entral Yakutia by ALOS images2016

    • 著者名/発表者名
      Iijima Y, Abe K, Ise H, Masuzawa T, Fedorov AN
    • 学会等名
      XI. International Conference on Permafrost
    • 発表場所
      ポツダム
    • 年月日
      2016-06-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 森林生態系の水・二酸化炭素交換における下層植生の役割2016

    • 著者名/発表者名
      小谷亜由美・斎藤淳志・太田岳史・Maximov TC
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会2016
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2016-05-25
  • [学会発表] 「永久凍土と文化」からみる、環境変動研究の協働2016

    • 著者名/発表者名
      飯島慈裕・檜山哲哉・高倉浩樹
    • 学会等名
      地球惑星連合大会
    • 発表場所
      幕張
    • 年月日
      2016-05-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Role of understory vegetation in decadal wariation of water and carbon dioxide exchange over larch forest of eastern Siberia2016

    • 著者名/発表者名
      Kotani A, Ohta T, Iijima Y, Maximov TC
    • 学会等名
      EGU general assembly 2016
    • 発表場所
      ウイーン
    • 年月日
      2016-04-20
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] IX Internatioal Symposium C/H2O/Energy Balance and Climate over the Boreal and Arctic Regeions with Special Emphsis on Eastern Siberia2016

    • 発表場所
      Yakutsk, Russia
    • 年月日
      2016-11-01 – 2016-11-04

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-31  

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