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Liang, N.*; Chiang, P.-N.*; Wang, Y.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Zhang, Y.*; Li, S.*; Fang, J.*; et al.
no journal, ,
Asian terrestrial ecosystems occupy vast areas from tropical forests and wetlands in Southeast Asia to boreal ecosystems in northeastern Asia, and as well as alpine ecosystems on the Tibet Plateau. These ecosystems make a significant contribution to the regional and global carbon budgets. Accurately quantifying CO
/CH
balances is critical for setting targets for their emission reductions and to identify and promote effective mitigation strategies. Since the mid-1990s, we have been installing multichannel automated chamber systems boreal ecosystems in Siberian and Alaska, temperate forests and grassland in East Asia, wetlands and permafrost on the Tibetan Plateau, and subtropical and tropical forests in Southeast Asia, for continuous measurements of forest floor CO budget as well as net ecosystem production. Among the sites, eight ecosystems are using for conducting soil warming experiments. This talk will present CO/CH fluxes and their controls of representative Asian terrestrial ecosystems with the chamber network.
Liang, N.*; 高橋 善幸*; 寺本 宗正*; Zhao, X.*; 冨松 元*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; et al.
no journal, ,
アジアの陸域面積は全陸域面積のわずか30%を覆うにすぎないが、世界人口の60%強の生活を支えている。近年、気候変動およびそれに伴う台風と干ばつなどが、人間社会だけではなく、自然生態系にも著しく影響を与えている。また、アジア諸国における経済発展によって、この地域の陸域生態系に対する撹乱の影響も、深刻さを増している。本研究では、(1)衛星データによるアジア熱帯域における森林火災の現状把握とモデルによる気候変動下の森林火災増加と熱帯泥炭流出を評価する。(2)GOSATなどの衛星観測により気候変動によるアジア陸域生態系サービス劣化をマクロ的に評価する手法を検討する。(3)世界最大規模のチャンバー観測ネットワークを用いて、北海道の最北端から赤道付近のマレーシアまでのアジアの広域トランセクトに沿って、代表的な陸域生態系における土壌呼吸等の観測により現行の気候変動と生態系機能の変化の関係を評価するとともに、10ヶ所の森林において人工的な温暖化操作実験を行い、気候変動に対する森林土壌環境への影響や応答を評価する。(4)これらから、アジアの森林への気候変動影響を評価し、適応策を検討する。
Liang, N.*; Zhang, Y.*; Chiang, P.-N.*; Lai, D.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Wang, Y.*; Li, S.*; et al.
no journal, ,
Asian terrestrial ecosystems occupy vast areas from tropical forests and wetlands in Southeast Asia to boreal ecosystems in northeastern Asia, and as well as alpine ecosystems on the Tibet Plateau. These ecosystems play important roles in regional and global carbon sink and global warming mitigation. Accurately quantifying CO/CH balances is critical for setting targets for their emission reductions and to identify and promote effective mitigation strategies. Since the mid-1990s, we have been developing an automated chamber network that covers the boreal ecosystems in Siberian and Alaska, temperate forests and grassland in East Asia, wetlands and permafrost on the Tibetan Plateau, and subtropical and tropical forests and wetlands in Southeast Asia, for continuous measurements of CO/CH budget as well as net ecosystem production. Among the sites, ten forests are using for conducting soil warming experiments. This talk will present long-term CO/CH fluxes and their response and feedback to climate change.
Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 平野 高司*; 高橋 善幸*; 高木 正博*; 石田 祐宣*; et al.
no journal, ,
欧米に比べ、有機炭素が豊富な日本を含むアジアモンスーン地域の森林土壌は、微生物呼吸の温暖化に対する長期的なCO排出量増進の応答が大きいことに加え、温暖化に伴う土壌の乾燥化でCH吸収能が上昇する可能性も、土壌の劣化でCH吸収能が低下する可能性も秘めている。しかし、CHを含めた土壌炭素動態の気候変動応答に関わる観測データの欠如は、将来予測の大きな不確実性の一因となっている。そこで本研究では、森林における土壌炭素動態の気候変動影響メカニズムの解明に加え、世界的に前例のない、アジア域を網羅する森林土壌におけるCH吸収能に関する多地点連続観測、広域推定及び将来予測を行う。国立環境研究所が開発した世界最大規模のチャンバー観測ネットワークを活用して、北海道からマレーシアまでの広域トランゼクトに沿って選定した代表的な森林生態系を対象に、観測,分析,モデリングアプリーチ等を融合した研究を展開し、アジア域における超高解像な土壌CH/COフラックスの広域推定と将来予測を目指す。
Sun, L.*; 平野 高司*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 矢崎 友嗣*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; et al.
no journal, ,
森林生態系は陸域生態系の約30%を占めており、炭素吸収源として大きな役割を担っている。近年の気候変動で頻発した台風や乾燥などの自然災害が森林生態系の炭素収支を大きく影響すると指摘されたが、攪乱後の植生遷移に伴って炭素動態の定量化及び変動特性に関してはまだ未解明の点が多い。そこで本研究では、2001年により苫小牧国有林にある45年生のカラマツ人工林における国立環境研究所が独自に開発した大型自動連続開閉式チャンバーシステムを用いて総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の炭素収支の連続観測を開始した。2004年に台風18号を受けた後にも、チャンバーシステムを更新しながら、攪乱後の植生遷移に伴って生態系炭素収支の各プロセスの長期動態を観測してきた。本発表は得られたデータに基づき台風攪乱前後の総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の長期変動とその要因を定量的に評価する。
市井 和仁*; 山貫 緋称*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高橋 善幸*; Zeng, J.*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
陸域生態系のCO等のフラックスの推定には、近年はAsiaFluxやFLUXNETなど観測ネットワーク網や衛星リモートセンシングデータの充実により、観測データに基づく推定(データ駆動型(data-driven)の推定)が可能になってきた。一方、「土壌呼吸」に関しては、様々な課題を抱えており、広域推定は十分には実現されていない。国立環境研究所らのグループでは統一された観測手法・データ処理手法によるアジア域のチャンバー連続観測ネットワークを構築しており課題を解決できる可能性がある。そこで、我々は、衛星データと機械学習を用いることで土壌呼吸の広域推定を試みている。まずは、日本を対象にした8観測サイトのデータを用いた解析を進めている。本発表では、(1)AsiaFluxやFLUXNETデータベースと衛星観測データを利用して機械学習法を適用することによるCOフラックス(総一次生産量,生態系CO交換量)推定手法の紹介と、(2)土壌呼吸ネットワークと衛星観測データと機械学習を用いた土壌呼吸の広域推定と既存のデータセットとの比較解析について紹介し、今後の課題についても議論したい。
山貫 緋称*; 市井 和仁*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高橋 善幸*; Zeng, J.*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
In this study, we updated our data-driven estimation of soil respiration (SR) across Japan with observation data (eight sites across Japan), remote sensing data (MODIS land products), and random forest regression. Our estimation shows a reasonable performance with R
=0.87 for remote sensing only model and R = 0.91 for remote sensing and in-situ combined model. Based on the established model, we also produced upscaled estimations of SR across Japan with 1km spatial resolution from 2000 to 2020. Intercomparison of our estimation with other available datasets was also conducted to understand advantages of our estimation. Our results show spatially more explicit variations compared with other global products. In addition, our advantage is to capture temporal variations (e.g. 8 days). We also confirmed that previous estimations do not reproduce our observation network datasets, indicating consistent observation approach is important to upscale soil respiration.
/CH fluxes in two cool-temperate forests in JapanSun, L.*; Liang, N.*; 平野 高司*; 高橋 善幸*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 井手 玲子*; et al.
no journal, ,
To investigate soil CO/CH fluxes, we installed multi-channel automated chamber measurement systems in two cool-temperate forests of Tomakomai (natural recovered forest following the typhoon in 2004) of Hakkaido and Fuji-Hokuroku (65-year-old larch plantation) of central Japan. Soil carbon fluxes were continuously measured at hourly and two-hour intervals during snow-free season. In both forests, soil CO/CH fluxes showed high seasonal variation. Soil respiration increased exponentially with changing in soil temperature, whereas soil CH uptake was negatively correlated with soil moisture. Though both the soil temperature and moisture were not significant difference between two forests, we found significant larger soil respiration as well as CH absorption in Fuji-Hokuroku larch forest as compared with that of Tomakomai natural forest probably due to the higher root biomass and soil organic carbon.
山貫 緋称*; 市井 和仁*; 山本 雄平*; 小槻 峻司*; Sun, L.*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; 平野 高司*; 高木 健太郎*; et al.
no journal, ,
Soil respiration (SR) is one of the most essential components of soil carbon cycles. Many observation stations directly measure SR using chambers. In this study, we updated our data-driven estimation of SR across Japan with observation data (eight sites across Japan), remote sensing data (MODIS land products), and random forest regression. As soil meteorological variables, we used soil temperature and moisture by a process-based model, the Simple Biosphere model including Urban Canopy (SiBUC). Our estimation shows a reasonable performance with R = 0.72 for the in-situ model and R = 0.73 for remote sensing and in-situ combined model on average. Based on the established model, we also produced upscaled estimations of SR across Japan with a spatial resolution of 1 km from 2000 to 2020.
emissions and CH uptake in Japanese forestsSun, L.*; Liang, N.*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; 寺本 宗正*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; Zeng, J.*; et al.
no journal, ,
Methane (CH) is the second most important greenhouse gas after carbon dioxide (CO), contributing to human-induced global warming. To investigate warming impacts on soil CO emission and CH uptake, we conducted warming experiment with multi-channel automated chamber measurement system in five forests from northern Hokkaido to Miyazaki. Both CO emission and CH uptake rates were generally higher under the experimental warming condition than under the control condition at almost all of the sites. The seasonal variation in CH flux was more sensitive to soil moisture than that in CO flux. Results demonstrated that both fluxes can be enhanced by changing microbial activity or soil surface moisture through warming treatment.
安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; Sun, L.*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
二酸化炭素とメタンは重要な温室効果ガスであり、大気中の濃度増加が懸念されている。森林土壌は、多量に蓄積する土壌有機物が微生物により分解されることで二酸化炭素を放出する(微生物呼吸)と同時に、微生物の酸化作用によりメタンの吸収源となることが知られている。温室効果ガスの収支の評価・推定のためには、森林土壌の微生物呼吸及びメタン吸収量を規定する要因を明らかにすることが必須である。本研究では、アジアモンスーン域の多様な森林を対象とした二酸化炭素及びメタンフラックスのチャンバー観測ネットワークサイトにおいて、森林土壌の土壌特性を測定し、微生物呼吸及びメタン吸収速度のサイト間の差異を説明することを目的とした。上記の観測サイトでは、大型自動開閉チャンバーシステムを用いて、地表面の二酸化炭素及びメタンフラックスの連続的な観測を実施している。同じサイトで土壌を採取し、密度や土壌鉱物(ピロリン酸抽出及びシュウ酸塩抽出Al, Fe)などの土壌特性や、有機炭素量・放射性及び安定炭素同位体比などの有機物特性を測定した。これらの結果と連続観測から求めた微生物呼吸及びメタン吸収速度の年平均値との関連を解析した。
uptake rate in forests in Western Honshu寺本 宗正*; Liang, N.*; Sun, L.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 山中 典和*; 平野 高司*; 高木 健太郎*; et al.
no journal, ,
Forest soil is an important sink of atmospheric methane (CH) in natural terrestrial ecosystems. However, there is still large uncertainty for the spatial variation of CH4 uptake rate in forest soils. In this study, we conducted field measurements for soil CH flux and environmental parameters in five forests in Western Honshu. There were significant negative relationships between soil moisture and soil CH uptake rate in the beech forest site and the red pine forest site, indicating that heterogeneity of soil moisture was one of the dominant factors for spatial variation of soil CH absorption in the sites. On the other hand, there was no significant relationship between soil moisture and soil CH uptake rate in the other three forests, suggesting that the dominant factors for the spatial variation of soil CH absorption might be different depending on the ecosystem.
Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Zhang, Y.*; et al.
no journal, ,
欧米に比べ、有機炭素が豊富な日本を含むアジアモンスーン地域の森林土壌は、温暖化に対する長期的なCO排出量(微生物呼吸)増進の応答が大きいことに加え、温暖化に伴う土壌の乾燥化でCH吸収能が上昇する可能性も、土壌の劣化でCH吸収能が低下する可能性も秘めている。しかし、CH収支と土壌炭素動態の気候変動応答に関わる観測データの欠如は、将来予測に大きな不確実性を与えている。本研究では、前例のないアジア域を網羅する森林土壌におけるCH吸収能の広域推定及び将来予測を行うために、世界最大規模のチャンバー観測ネットワークを活用した多地点連続観測を実施している。講演では、これまで得られた結果について報告する。
平野 高司*; 坂口 香帆*; 山下 隼平*; Cui, R.*; Hu, R.*; Sun, L.*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; et al.
no journal, ,
森林土壌が大気メタン(CH)の主要な吸収源であることは認識されているが、土壌CHフラックスの時空間変動は大きく、吸収量の定量化には観測データの蓄積が必要である。本研究では、自動チャンバーシステムによって観測された連続データを用いて、CHフラックスの小スケールでの変動要因を明らかにすることを目的にした。北海道苫小牧市の森林で実験を行った。このサイトはカラマツ林であったが、2004年の台風による風倒害の後、シラカンバが優占する植生に変わった。3処理区(対照,根切,植生)を設けCHフラックスを測定した。すべての処理区で土壌はCHの吸収源であったが、処理区間で吸収量に違いが見られた。土壌水分,地温,土壌のバル期密度がCH吸収量に影響を及ぼす要因であることが示唆された。
Sun, L.*; Liang, N.*; 高橋 善幸*; 寺本 宗正*; 平野 高司*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; et al.
no journal, ,
メタン(CH)は二酸化炭素(CO)の25倍の温暖化ポテンシャルを持つ重要な温室効果ガスであり、近年大気中のCH濃度の急増が懸念されている。森林土壌は全陸域土壌呼CH吸収量のおよそ50%を占めており、気候変動の将来予測やCH排出削減の方針を策定する際に森林土壌CH吸収量を正確に把握することが重要な課題となる。本研究は日本国内の土壌タイプの異なる3つの森林において、大型自動開閉式チャンバーシステムを用いて土壌CHとCOフラックスの長期連続観測を行ってきた。本発表では長期観測データに基づいて、土壌CHとCOフラックスの時空間的変動の要因について考察する。
高橋 善幸*; Sun, L.*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
日本は火山国であり、火山灰を母材とする土壌が広く分布している。土壌による微量ガス交換の特性は生物化学的プロセスや土壌の物理特性に強く依存するため、様々な土壌タイプでの観測データの集積が重要である。本発表では、約300年前の樽前山の噴火による比較的新しい火山放出物が堆積した土壌をもつ苫小牧フラックスリサーチサイトにおいて観測したCH等微量ガスの交換量の変動について報告する。チャンバーを用いた観測ではおよそ月に1度のサンプリングを行い、経時変化を観測するとともに、2回の集中観測において空間変動を観察した。CHについては全ての観測値が土壌による吸収を示しており、季節変動においては高温期に吸収量が大きくなる共通した特徴が見られた。また、空間変動も大きく、代表値を評価するために多点観測が重要であることが示唆された。
山貫 緋称*; 市井 和仁*; 山本 雄平*; 小槻 峻司*; Sun, L.*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; 平野 高司*; 高木 健太郎*; et al.
no journal, ,
Soil respiration (SR) is one of the most essential components of soil carbon cycles. However, large uncertainties remain in its temporal and spatial variations. In this study, we refined our model to estimate SR across Japan with observation data (eight sites across Japan), remote sensing data (MODIS land products), and random forest regression. We newly added soil temperature and moisture by a process-based model, the Simple Biosphere model including Urban Canopy (SiBUC). Our estimation shows a reasonable performance with R=0.72 for the in-situ model and R=0.73 for remote sensing and in-situ combined model on average. Based on the established model, we produced upscaled estimations of SR across Japan with a spatial resolution of 4 km from 2000 to 2020.
近藤 俊明*; 寺本 宗正*; Sun, L.*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 市井 和仁*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
土壌はメタン(CH)の重要な吸収源となっており、その吸収能はCHの分解に寄与するメタン資化細菌や、COを基質としてCHを合成するメタン生成細菌などの土壌微生物によって強く影響を受ける。そのため、温暖化や植生の違いがこれら土壌微生物に及ぼす影響を評価し、そのメカニズムを解明することは気候変動予測の不確実性の低減や、植林や森林管理等によるメタン削減の実現において重要である。本研究では、温暖化操作が施されたサイトを含め国内の8つの森林において、メタン生成細菌やメタン資化細菌を含む土壌微生物を対象に、遺伝解析手法を用いて生物量や種組成を把握した。その結果、(1)温暖化に伴う土壌の乾燥により、嫌気性細菌であるメタン生成細菌量が減少すること、(2)メタン生成細菌量の減少によって温暖化サイトではメタン吸収能が高まること、(3)こうした傾向はサイト間で大きく異なることなど、土壌メタン吸収能の温暖化応答メカニズムの一部が明らかとなった。
石田 祐宣*; Sun, L.*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 平野 高司*; 高木 健太郎*; 高木 正博*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; et al.
no journal, ,
温室効果ガスであるCHは高い温室効果を持つため、その動態を把握することは将来の気候変動予測にとって重要な課題である。特に森林土壌はCHの重要な吸収源となっているが、土壌の物理化学的性質や気候によってその吸収能がどの程度変わり得るのか、実測ベースで理解する必要がある。本研究では、冷涼かつ多雪地帯である白神山地の広葉樹林を対象とし、土壌CO/CHフラックスの変動要因となる環境因子に対する感度を明らかにすることを目的とした。対照区,根切区,温暖化区の3処理区を設け、無雪期に自動開閉式チャンバーシステムで土壌CO/ CHフラックスの連続観測を実施した。解析の結果、各区のCO排出速度およびCH4吸収速度と地温および土壌水分との間には、全てに有意な相関関係が見られたが、温暖化区で環境因子に対するCO排出速度およびCH吸収速度への感度が弱まる傾向があった。CH吸収速度は一般的に土壌水分との相関が強いが、調査対象期間は降水量が少なく、地温と土壌水分に強い相関があり、見かけ上の関係である可能性がある。よって、観測を継続し特性を見極める必要がある。
高木 健太郎*; 平野 高司*; Sun, L.*; Liang, N.*; 高橋 善幸*; 寺本 宗正*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 石田 祐宣*; et al.
no journal, ,
森林土壌は、空間的・季節的な土壌の湿潤度の変化により、メタンを吸収する場合も放出する場合もあることが報告されている。しかし自然生態系において、大気-土壌間のメタン交換量を連続測定した例は限られており、温度上昇がメタン交換量に与える影響を明らかにしている研究も少ない。本研究では、土壌水分が通年で高く維持されている、北海道北部の泥炭地に成立する植林地において、土壌-大気間の二酸化炭素とメタンの交換量を連続測定し、根の有無や地温上昇処理が交換量に与える影響を明らかにした。