森林火災煙の移流と凍土層の融解が北方林の栄養塩循環やオゾン放出に及ぼす影響の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26550100
• 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)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 微量栄養塩 / 火災煙沈着 / 北方林 / エアロゾル / 森林火災 / 多段式フィルタ / 沈着速度

研究実績の概要

永久凍土地帯の高緯度生態系では土壌圏からの栄養塩加給性に制約があるため，栄養塩の動態が生育を律速するとされている。一方，北方林では森林火災の発生件数と規模が地球温暖化に伴なって増加しており，これら森林火災由来のエアロゾルや微量栄養塩の生態系への沈着は，北方林での栄養塩循環に影響していると考えられた。そこで，火災煙の生態系への沈着が北方林の炭素収支や生育に影響しそれが温暖化の進展に伴って変化しているとの仮説をたてて，観測的データと既往モデルの改良により，これらを明らかにしようとした。
森林火災に伴う微量栄養塩の沈着と火災煙の移流との関係を明らかにするために，Alaska大学キャンパス内クロトウヒ林のフラックス観測タワーに設置した多段式フィルター装置で火災煙に含まれるエアロゾルなどをサンプリングした。2014年度に集中してフィルタの収集を行ったが，火災煙が観測サイトに直接の到達することは少なかった。2015年度は常駐観測が困難となったので，フィルタ装置によるサンプリングはせず，これまでに収集したフィルタの分析と火災煙の通過コースなどの解析を行った。フィルタから求めた微量栄養塩の沈着速度は火災煙の移流が観測サイトに達する流跡線の場合に大きくなることがわかった。フィルタ分析から得られる絶対的な濃度が小さいため，2週間に一度の沈着速度しか出せないことがわかり，火災煙の到達毎に微量塩の沈着量を定量的に評価することは困難であることがわかった。定性的には妥当な結果が得られたが，当初挑戦課題とした火災煙に含まれる微量栄養塩の加給量を求めるまでにはいたらなかった。

研究成果

• [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: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 222 ページ: 98-111
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2016.03.007
  • 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] Methane exchange in a poorly-drained black spruce forest overpermafrost observed using the eddy covariance technique (2015)
  • 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 / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature regimes and turbulent heat fluxes across a heterogeneous canopy in an Alaskan boreal forest (2015)
  • 著者名/発表者名: Derek Starkenburg, Gilberto J. Fochesatto, Jordi Cristbal, Anupma Prakash, Rudiger Gens, Joseph G. Alfieri, Hirohiko Nagano, Yoshinobu Harazono, Hiroki Iwata, and Douglas L. Kane
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: doi: 10.1002/2014JD022338
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of water vapor dilution on trace gas flux, and practical correction methods (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu HARAZONO, Hiroki IWATA, Ayaka SAKABE, Masahito UEYAMA, Kenshi TAKAHASHI, Hirohiko NAGANO, Taro NAKAI and Yoshiko KOSUGI
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 巻: 71 ページ: 66-75
  • DOI: 10_2480/agrmet.D-14-00003
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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] 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] 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] 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