2021 Fiscal Year Annual Research Report
Permafrost degradation and greenhouse gas fluxes in a boreal forest: how the soil and biological processes affect the surface-atmosphere interactions
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20H00640
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
小林 秀樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), グループリーダー代理 (10392961)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊川 浩樹 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 主任研究員 (10754393)
滝川 雅之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), グループリーダー (30360754)
野口 享太郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70353802)
斉藤 和之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 主任研究員 (70419133)
酒井 佑槙 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), ポストドクトラル研究員 (80862523)
永野 博彦 新潟大学, 自然科学系, 助教 (40758918)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 北方林 / 永久凍土 / 温室効果ガスフラックス / 土壌動態 / 北極域温暖化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、現地協力者や研究協力者の支援を得つつ昇温実験装置を開発した。土壌の加熱実験については、文献調査等により先行研究を調査し、北米ミネソタ州の針葉樹林で行われているSPRUCE実験を参考にした。本実験では1.5m（直径約5cm）の棒状のヒーターを実験区周辺に円状に数十センチ間隔で取り囲むように埋設し、円状の実験区内部の土壌の昇温を行うこととした。今年度はヒーターシステムの試作と予備実験を行った。このシステムでコントロール区に比較して平均２－３℃地温を上昇するシステムの開発が終了した。また、自動開閉チャンバー8台についても、赤外線ガス分析計を４台のチャンバーに接続し、ガス濃度の変化計測できるシステムを２セット開発した。2021年度にこの自動開閉チャンバーによる温室効果ガスフラックス自動計測システムが完成して、2022年度にその稼働試験を実施した。
テーマ２の景観スケールの解析については必要な入力データの整備を進めた。数値モデル解析では、昇温実験の主目的である林床のエネルギー・ガス収支過程の評価にとって重要となるトウヒ林の林床における放射収支の正確な把握を目的とした。本研究では、現地の高解像度航空写真により画像解析でサイト周辺の樹木の位置や樹冠形状を抽出した。さらに、写真の影の長さから樹高の評価を行った。この解析結果を30m×30ｍ区画の毎木調査のデータと比較し、規定の補正項を乗じることで樹高を評価できることが明らかとなった。さらにこの航空写真で抽出した樹木情報を、研究代表者らがこれまで開発を進めてきた放射伝達モデルに入力して解析を行い、林床の日射分布の推定を試みた。また、渦相関法による観測を継続し生態系CO2交換量の季節変化のデータを得た。テーマ３では、広域モデルと衛星データを利用した陸域光合成モデルを用いて、アラスカ州のCO2吸収量マップを施策した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2021年度までに現地で実施する、温暖化による永久凍土融解を再現する土壌昇温実験のシステム（昇温システムと温室効果ガス計測チャンバーシステム）が完成した。研究申請時の予定では、2021年度中に測器を設置してシステムの稼働を開始する予定であったが、2020年度に引き続きCOVID-19の影響で海外渡航が困難であったことから、2021年度は当初目標をシステムを完成させるところまでに変更し、2021年度の当初予定通りシステムを完成させることができた。なお、自動開閉チャンバーシステムについては、新たに北海道大学・低温科学研究所に科研費の研究協力者として関わっていただき共同研究として技術支援を受けることで開発することができた。現地への渡航が困難であったことから、渦相関法の観測など、現地で計測している観測は現地協力者の支援を受けて実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度までに開発したシステムを次年度アラスカの観測サイトに輸送し、春先の雪解け後直後に設置して観測を開始する。申請書作成当初の予定よりは1年遅れとなってしまったが、本研究の中心となる昇温実験による実験を研究終了年度である2023年度までできるだけ長く継続させるため、速やかな観測開始に務める。
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