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2015 年度 実績報告書

北極域温暖化解明のためのメタン収支観測とそれに基づく広域的データベースの構築

研究課題

研究課題/領域番号 26281012
研究機関大阪府立大学

研究代表者

原薗 芳信  大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 客員研究員 (90137240)

研究分担者 岩田 拓記  信州大学, 理学部, 助教 (10466659)
植山 雅仁  大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (60508373)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード広域評価 / 炭素収支 / メタン収支 / 永久凍土 / クロトウヒ植生 / データベース / 品質制御 / グランドツルース計測
研究実績の概要

陸域生態系における炭素収支が地球環境変化に及ぼす影響が強い関心を集めている。陸域生態系において,二酸化炭素(CO2)の収支はかなり解明されてきたが,CO2より温室効果の強いメタン(CH4)については,その放出と吸収が生態系内で同時に生じるため観測による把握が困難であり,対象とする生態系自体が不均一で多様性に富むことからから,その動態解明は不十分である。このため,地球温暖化の関連研究分野の中で,全球的なCH4 収支の広域的評価とCH4収支にかかわるメカニズムの解明が要請されており,モデル研究の分野からは緊急な対応を迫られている。
2015年度はAlaska大学キャンパス内の永久凍土地域を対象に設定されているクロトウヒ植生で,メタンの発生や放出を融雪時の4月下旬から凍土が再凍結する10月下旬まで渦相関法を適用して生態系スケールで観測した。メタンフラックスに加えて,CO2収支,微気象など,広域評価やモデル構築に必要な要素を連続観測した。観測には代表研究者並びに分担研究者が現地滞在したほか,大阪府立大学の大学院生も長期滞在して,測器類の点検と保守を行い,エラーやノイズの少ないデータを可能な限り連続的に確保することに努めた。現地滞在時には,凍土融解層の深さ,LAI,植生高度などの生態情報のグランドツルース計測を随時行った。
これまでに蓄積されたデータの品質制御(QC,Quality-Control)を行い,その効率化を図った。さらに,既存データについて水蒸気補正の必要性を明らかにし追加解析を実施すると共に,水蒸気補正に関する内容を学術誌に投稿し論文掲載された。一部の解析結果を分担研究者が研究論文としてとりまとめ国際誌に掲載された。日本国内のみならずアメリカを初めとする海外のモデル研究者からデータ提供の申込があり,QC済みの提供可能なデータについては条件付きで提供し始めている。

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

Alaska大学に常駐するフラックス観測関係の研究者がいなくなったことで,長期連続観測態勢を維持するのに苦労したが,2015年6月の観測におけるトラブルと欠測を極小化できたこと,また,国際北極圏研究センター(IARC) との相互協力体制の元,大阪府立大学の院生が長期滞在して測定機器の保守管理を実施できた事などにより,データを順調に蓄積できた。
これまでのデータ蓄積をとりまとめて論文化したが,その過程でデータの品質チェックを一部ルーチン化できたので,データベース構築時のデータの品質制御(Quality-Control)をより効率的に実施できるようになった。さらに,CH4 フラックス評価における水蒸気補正の必要性,並びに具体的な補正手法を学術論文として提示できた。
海外のモデル研究者たちから寄せられる観測データの提供に条件付きながら応じる体制ができ,一部提供を始めた。

今後の研究の推進方策

データベースの構築とその内容充実のために,これまでのAlaskaにおける観測研究を継続する。科研費で実施中のAlaska大学構内のメタンフラックス観測研究は国際北極圏研究センター(IARC) との研究協力体制で支援されているが,文部科学省の補助事業,北極域研究推進プロジェクト(ArCS: Arctic Challenge for Sustainability 2015-2019) Theme 3: 北極気候にかかわる大気物質,Short-Lived Climate Pollutants (SLCPs) and Long-Lived Greenhouse Gases (LLGGs) in the Arctic Atmosphereの小課題としても支援を受けられることになり,2016年度以降,名古屋大学から特任助教が長期滞在できる見通しである。このため,2015年度以上に充実した観測ができるように本科研費projectでも大学院生の派遣などに努める計画である。
最終年度であることから,蓄積データの追加などデータベース化をさらに進めるとともに,これまでの知見(補正方法の改善)などを反映させたデータの品質の向上を図る。

次年度使用額が生じた理由

Alaska大学構内の観測サイトにおける長期連続データの確保が最優先の研究課題であるので,現地に長期滞在して高品質のデータを確保する必要がある。現地滞在のために2016年度も多額の渡航旅費が見込まれた。しかし,2016年度の当初予算は200万円とこれまでの2年間に比べて少ない。過去2年間と同程度の渡航費用を確保するために,2015年度の物品購入をできるだけ減らし(他の研究費から充当),2016年度に使える旅費として次年度使用額を残した。

次年度使用額の使用計画

代表研究者,分担研究者,院生などの渡航,滞在旅費として使う。
長期にわたる連続観測のため,測器やセンサーの劣化が進んでいる。これらの修理や更新にあてる。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Optimization of a biochemical model with eddy covariance measurements in black spruce forests of Alaska for estimating CO2 fertilization effects.2016

    • 著者名/発表者名
      Ueyama, M., Tahara, N., Iwata, H., Euskirchen, E. S., Ikawa, H., Kobayashi, H., Nagano, H., Nakai, T., and Harazono, Y.
    • 雑誌名

      Agric. Forest Meteorol,

      巻: 222 ページ: 98-111.

    • DOI

      doi:10.1016/j.agrformet.2016.03.007

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Satellite-derived autumn phenology relies more on snowfall than on browning in the Alaskan boreal forest and tundra.2016

    • 著者名/発表者名
      Hideki Kobayashi, Ali P. Yunus, Shin Nagai, Brie Van Dam, Yoshinobu Harazono, Donie Bret-Harte, Kazuhito Ichii, Hiroki Ikawa, Hiroki Iwata,Yongwon Kim, Hirohiko Nagano, Walter C. Oechel, Konosuke Sugiura, Masahito Ueyama, Donatella Zona, and Rikie Suzuki.
    • 雑誌名

      Remote Sensing Environment

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.rse.2016.02.020

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Methane exchange in a poorly-drained black spruce forest overpermafrost observed using the eddy covariance technique2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroki IWATA, Yoshinobu HARAZONO, Masahito UEYAMA, Ayaka SAKABE, Hirohiko NAGANO, Yoshiko KOSUGI, Kenshi TAKAHASHI, and Yongwon, Kim
    • 雑誌名

      Agricultural and Forest Meteorology

      巻: 214-215 ページ: 157-168

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2015.08.252

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Understory CO2, sensible heat, and latent heat fluxes in a black spruce forest in interior Alaska.2015

    • 著者名/発表者名
      Ikawa, H., Nakai, T., Busey, R. C., Kim, Y., Kobayashi, H., Nagai, S., Ueyama, M., Saito, K., Nagano H., Suzuki, R., and Hinzman, L.
    • 雑誌名

      Agricultural and Forest Meteorology

      巻: 214-215 ページ: 80-90

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2015.08.247

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] メタンフラックスの微気象学的観測手法の比較と北方林におけるメタン交換2016

    • 著者名/発表者名
      岩田拓記
    • 学会等名
      信州大学テニュアトラック教員研究成果発表会
    • 発表場所
      信州大学(松本市)
    • 年月日
      2016-03-26 – 2016-03-26
  • [学会発表] 生態系スケールの連続観測からみた森林と湿原のメタン収支2016

    • 著者名/発表者名
      植山雅仁
    • 学会等名
      信州大学テニュアトラック教員研究成果発表会
    • 発表場所
      信州大学(松本市)
    • 年月日
      2016-03-26 – 2016-03-26
    • 招待講演
  • [学会発表] 北方林における森林火災からの遷移に伴う植物生理特性の変動2016

    • 著者名/発表者名
      田原成美・植山雅仁・岩田拓記・永野博彦・原薗芳信・市井和仁・伊川浩樹・Eugenie S. Euskirchen
    • 学会等名
      日本農業気象学会2016全国大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-17
  • [学会発表] Satellite and ground-based monitoring of terrestrial ecosystem structure and phenology in Arctic and sub-Arctic region2016

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, H., Yang, W., Yunus, A., Nagai, S., Ono, Y., Sugiura, K., Nasahara, K., Kim, Y., Van Dam, B., Nagano, H., Zona, D., Harazono, Y., Bret-Harte, M. S., Ichii, K., Ikawa, H., Iwata, H., Oechel, W., Ueyama, M., and Suzuki, R.:
    • 学会等名
      Arctic Science Summit Week 2016
    • 発表場所
      IARC/UAF(Fairbanks, AK, USA)
    • 年月日
      2016-03-12 – 2016-03-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Successional change in photosynthetic capacities after wildfires across the North American boreal forests.2015

    • 著者名/発表者名
      Tahara, N., Ueyama, M., Iwata, H., Nagano, H., Harazono, Y., and Ichii, K.
    • 学会等名
      AGU 2015 Fall meeting
    • 発表場所
      Mosconi 国際会議場 (SanFrancisco, USA)
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Empirically constrained estimates of Alaskan regional net ecosystem exchange of CO2, 2012-2014.2015

    • 著者名/発表者名
      Commane, R., Lindaas, J., Benmergui, J. S., Luus, K. A., Chan, R. Y. –W., Miller, S. M., Henderson, J., Karion, A., Miller, J. B., Sweeney, C., Miller, C. E., Lin, J. C., Oechel, W. C., Zona, D., Euskirchen, E. S, Iwata, H., Ueyama, M., Harazono, Y. 他5名
    • 学会等名
      AGU 2015 Fall meeting
    • 発表場所
      Mosconi 国際会議場 (SanFrancisco, USA)
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Long-term observations and synthesis for evaluating carbon dioxide fluxes over Alaska.2015

    • 著者名/発表者名
      Ueyama, M., Iwata, H., Ichii, K., Nagano, H., Harazono, Y., Euskirchen, E. S., Zona, D., Rocha, A. V., Nakai, T. and Oechel, W. C.
    • 学会等名
      Fourth International Symposium on the Arctic Research,(ISAR-4)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2015-04-27 – 2015-04-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Changes in photosynthetic capacities of early successional ecosystems after wildfires in interior Alaska.2015

    • 著者名/発表者名
      Tahara, N., Nagano, H., Ueyama, M., Iwata, H., and Harazono, Y.
    • 学会等名
      Fourth International Symposium on the Arctic Research,(ISAR-4)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2015-04-27 – 2015-04-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Methane exchange in a poorly-drained black spruce forest over permafrost observed with the eddy covariance technique.2015

    • 著者名/発表者名
      Iwata, H., Harazono, Y., Ueyama, M., Sakabe, A., Nagano, H., Kosugi, Y., Takahashi, K., and Kim, Y.
    • 学会等名
      Fourth International Symposium on the Arctic Research,(ISAR-4)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2015-04-27 – 2015-04-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Regional CO2 uptake estimation applying the light use efficiency model with MODIS and field data to examine wildfire effects in Alaskan boreal forest.2015

    • 著者名/発表者名
      Otsuki, M. Iwata, H., Iwata, T., Nagano, H., Harazono, Y., Iwama, C. and Ueyama, M.
    • 学会等名
      Fourth International Symposium on the Arctic Research,(ISAR-4)
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2015-04-27 – 2015-04-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Changes in photosynthetic capacities of early successional ecosystem after wildfires in interior Alaska.2015

    • 著者名/発表者名
      Tahara, N., Ueyama, M., Nagano, H., Iwata, H., and Harazono, Y.
    • 学会等名
      Workshop on the ecosystem carbon/water cycling research in the changing climate,
    • 発表場所
      科学技術交流センター(つくば市)
    • 年月日
      2015-04-23 – 2015-04-25
    • 国際学会
  • [備考] Real-Time Monitors,

    • URL

      http://www4.iarc.uaf.edu:8080/uaf-north-campus/

  • [備考] Eddy covariance data in Alaska

    • URL

      http://atmenv.envi.osakafu-u.ac.jp/data/uaf_data/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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