2020 Fiscal Year Annual Research Report
Effects of land conversion from tropical peat swamp forest to oil palm plantations on ecosystem functions and the atmospheric environment
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19H05666
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
平野 高司 北海道大学, 農学研究院, 教授 (20208838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷 晃 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 教授 (50240958)
伊藤 雅之 兵庫県立大学, 環境人間学部, 准教授 (70456820)
林 真智 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 第一宇宙技術部門, 主任研究開発員 (50776317)
平田 竜一 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (10414385)
佐藤 友徳 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (10512270)
小嵐 淳 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主幹 (30421697)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 熱帯泥炭 / オイルパーム農園 / 温室効果気体 / 大気環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インドネシアの熱帯泥炭林の炭素収支と蒸発散量の変動を解析し，火災の影響が撹乱履歴や気象条件によって異なることを明らかにするとともに，蒸発散量を蒸発と蒸散に分離することに成功した。また，泥炭の嫌気条件下での培養実験により，酸性から中性へと土壌を中和することでメタンの生成量がオーダーレベルで増加した。さらに，熱帯泥炭の放射性炭素（14C）同位体比を分析するための前処理法として，溶液試料から溶存有機炭素を固体試料として回収することに成功した。オイルパームのからのイソプレン放出能を簡易に評価するため簡易測定法を開発し，測定に最適なインキュベーション時間や温度，光照射時間等を明らかにした。
ボルネオ島南部の熱帯泥炭林の実測データを用いて改良を行った陸域生態系モデルを，ボルネオ島西部の熱帯泥炭林のデータを用いて検証を行った結果，観測とモデル出力値には剥離があり，特に呼吸量の推定に問題があることが判明した。また，2000～2019年の衛星画像（MODIS）を収集し，各年の土地被覆図を作成した。森林のバイオマス分布を把握するため，衛星ライダーGEDIの地上部バイオマス・プロダクトを収集した。さらに，泥炭湿地林をオイルパーム農園に転換したエリアで合成開口レーダPALSAR-2（Lバンド）とSentinel-1（Cバンド）の時系列干渉SAR解析を実施し，地盤沈降量分布の時間変化を把握した。
前年度に実施した領域気候モデル実験の空間解像度を9 kmから3 kmへと向上させた。これにより土地利用変化に対する地域気候応答の評価における不確実性の主要因の一つである積雲対流スキームを用いることなく，対流活動を再現できた。実験結果をもとに水循環に対する熱帯雨林の寄与を評価したところ，熱帯雨林は蒸発散を増加させることに加えて風の変化を通じて水蒸気フラックスの収束を強めることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
サラワク州における新しいフラックス観測サイト（オイルパーム農園の更新地）の立ち上げに向け，協力機関（MPOB）の現地スタッフとオンラインで打ち合わせをしながら準備を進めている。また，オイルパーム農園の更新による土壌炭素貯留への影響を把握するため，上述の観測サイトにおいて土壌コア試料を採取し，日本国内に輸入した。これらの試料の炭素量及び14C同位体比の分析を進めている。さらに，有機物分解によって大気中に放出されるCO2の起源を推定するための調査手法を確定し，必要な調査機材を製作・準備している。この調査を現地の研究者の協力を得て実施できるように議論を重ねており，来年度に開始できる目処が立った。
作成した土地被覆図の一部に誤分類があったため，分類に使用する教師データを再判読することで高精度化をはかった。GEDIの地上部バイオマス・プロダクトの初版を収集した後に改良版のVer.2.0がリリースされたため，改めてデータ収集を実施中である。また，干渉SAR処理については，対象期間を拡大して2014～2021年とし，PALSAR-2とSentinel-1のそれぞれで時系列干渉SAR解析を実施した。
領域気候モデルの空間解像度を3 kmへと向上したことにともない，ネスティングした第3ドメインでは積雲対流スキームを用いず，モデル中の降水は雲微物理過程のみによって表現されることになった。この結果，雨季の降水量の過大傾向が改善したものの，乾季の降水量が過大に転じたため，現在，原因を調査中である。土地被覆データの更新やアルベド等の地表面パラメータの季節変化を取り入れることを検討しており，試験的な実験を実施中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
サラワク州の観測サイトでは，準備が整い次第，観測を開始する。現況では渡航の見通しが立たないために，観測立ち上げ，維持管理およびデータ回収において，密に連絡を取りながら現地スタッフの協力を得ながら遂行する。また，観測ネットワークを活用した広域での統合研究を進める。泥炭の培養実験については，メタン生成に関わる微生物群集の変化を継続して調査する。なお，サラワク州での現地観測の準備がほぼ整い，観測機器を現地に輸送することで速やかに観測が開始できる状況にある。先行して，協力機関（MPOB）のみで観測を始める予定でだが，渡航制限が解除され次第，日本側研究者が観測に加わる。土壌試料の14C分析については，自機関所有の加速器質量分析装置の故障が長引いているため，外部への分析委託も含めて検討していく。
改良した教師データを利用することで2000～2020年の各年の土地被覆図の高精度化をはかり，土地被覆の変化，特に森林からオイルパーム農園への転換の分布状況を把握する。GEDIやPALSAR-2など衛星データを利用した森林バイオマス地図を作成し，土地被覆図と組み合わせて炭素動態を評価する。干渉SAR解析では，LバンドとCバンドの特徴比較や地盤沈降にともなう炭素排出量の算定を行う。
3 kmメッシュの通年実験において，より現実的な土地利用分類を採用するとともに，アルベド等の地表面パラメータの季節変化を考慮した実験に改良することで，降水量変動の再現性の向上を図る。この実験結果を解析し，雲解像モデル実験による地域気候応答の評価を行う。また，大気陸面相互作用の強弱の変動が雨季・乾季やマデン・ジュリアン振動などの季節～季節内の時間スケールで見られる循環場の変動とどのように対応しているのか解析を進める。
アウトリーチ活動として本研究に関するシンポジウムを一般向けに開催する。
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[Journal Article] Tropical Peatland Hydrology Simulated With a Global Land Surface Model2022
Author(s)
Apers S.、De Lannoy G. J. M.、Baird A. J.、Cobb A. R.、Dargie G. C.、Pasquel J.、Gruber A.、Hastie A.、Hidayat H.、Hirano T.、Hoyt A. M.、Jovani‐Sancho A. J.、Katimon A.、Kurnain A.、Koster R. D.、Lampela M.、Mahanama S. P. P.、Melling L.、Page S. E.、Reichle R. H.、Taufik M.、Vanderborght J.、Bechtold M.
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Journal Title
Journal of Advances in Modeling Earth Systems
Volume: 14
Pages: e2021MS002784
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Decomposition of coarse woody debris produced through land conversion from a forest to an oil palm plantation2021
Author(s)
Takashi Hirano, Shoko Murata, Guan Xhuan Wong, Joseph Wenceslaus Waili, Kim San Lo, Frankie Kiew, Edward Baran Aeries, Ryuichi Hirata, Tomohiro Shiraishi, Masato Hayashi, Masayuki Itoh and Lulie Melling
Organizer
JpGU 2021年大会
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