【研究分野】次世代の農資源利用

【研究領域課題番号】17KT0066 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大気汚染 / 森林火災 / 気候モデル / PM2.5 / 気候変動 / 農作物 / 経済分析 / 水循環 / シベリア / 陸面モデル / 温暖化実験 / 機械学習 / 灌漑 / 経済評価 / 環境経済 / 地球変動予測 / 自然災害 / 水資源 / 大気現象 / 経済政策

【研究成果の概要】

人類の持続可能性の観点から重要な，「災害」，「食（農）資源」，「水資源」，「大気汚染」に関連した研究を，気候モデル・衛星・再解析データ等を用いて解析し，経済分析を行った．大気汚染では，森林火災予測に直結する気候・環境要因を明らかにし，機械学習で火災予測の初期検討を行った．気候モデル実験では， シベリア森林火災が増加した際のPM2.5日平均環境基準を超える日数や若年性死亡数の変化を分析し，経済損失まで見積もった．また，MIROC最新版に改良版作物成長モデルMATCRO（作物4種）を導入した．水循環の観点から，日本では0.5K/100年間の気温上昇が存在で，実測降雨の新記録発生頻度が説明された．

【研究の社会的意義】

地球温暖化が進む中，人類の持続可能性に直結する「災害」，「食（農）資源」，「水資源」，「大気汚染」の変化が今後懸念される．本研究では，農作物4種を改良版MATCROとして最新版気候モデルMIROCに組み込み，今後の食資源と温暖化の関係の研究への貢献が期待される．さらに，シベリア森林火災が増加した場合に，大気汚染（PM2.5）がどの程度風下域へ運ばれ，人の健康と経済の観点から影響を与えうるかについて重要な知見を得た．また，温暖化時のこの森林火災増加の経済的影響まで評価ができた．これらは，初期的知見とは言え，将来の適応策を検討する際の重要な基礎データとなり，その社会的意義は大変大きいと考えられる．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-07-18 - 2020-03-31

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】15H04512 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植生遷移 / 炭素循環 / 水循環 / 環境応答 / 落葉広葉樹 / 葉群フェノロジー / 生態系機能 / 蒸散量 / 気候変動 / 環境応答特性 / 樹液流

【研究成果の概要】

本研究の目的は植生遷移に伴う落葉広葉樹林生態系機能の環境応答特性の変遷とその変動機構をフィールド観測と生態系モデルによって解明することである。ダケカンバ（遷移初期種）とミズナラ（遷移中後期種）を重点的に調査したところ、（１）両種の葉群フェノロジーの相違性が、植物生理特性や蒸散特性に影響を与えること、（２）ダケカンバ林からミズナラ林への遷移を想定した場合、水循環よりも炭素循環への影響が大きいことが示唆された。本研究により、生態系機能の現状診断と変動予測の高度化を図る上で、樹種別の葉群フェノロジーおよび水・炭素循環の環境応答特性と、優占種の変遷に着目することが重要であることが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】23340126 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

火星 / 水 / 海 / アウトフローチャネル / 水循環 / 生命探査 / 津波 / RSL / 火星探査 / 地下水 / 洪水 / メタン / 泥火山 / 流水 / 気候変動

【研究成果の概要】

火星にはかつて強い磁場があり、液体の水が大量に存在していたことなどから、生命が誕生していた可能性があると議論されている。本研究は将来の火星生命探査も視野に入れ、海や温暖湿潤気候という観点から火星固有の水循環の様式について多角的に検討した。特に海仮設の大きな矛盾点とかねてから指摘されていた海岸線の欠如という問題点については、へスペリア代に発生した巨大津波による地形改変の証拠を見つけることに成功し、長年続いた論争に終止符を打つことができた。地下に大量に蓄積された水（氷）がアウトフローチャネルの形成に本質的に重要であったことなども明らかにし、将来の探査計画における着地点候補もまとめることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】21255001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気候変動 / 環境変動 / 生物圏現象 / 水循環 / 炭素循環 / 自然現象観測・予測 / フラックス / ガス交換 / 光合成 / 呼吸 / 蒸発散 / フェノロジー / 環境撹乱 / データベース / 安定同位体 / 降雨

【研究成果の概要】

われわれは,東南アジアの熱帯林(熱帯雨林,熱帯季節林,熱帯泥炭林)の11ヵ所において,二酸化炭素(CO2)の吸収(光合成)・放出(呼吸)や蒸発散の連続観測を行っている。得られた長期の観測データを用いて,熱帯林のガス交換過程(光合成,呼吸,蒸発散)の特性を解析し,ガス交換過程を規定する要因を明らかにするとともに,降雨パターンがガス交換過程に与える影響を評価した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円)

【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】17380096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気候変動 / 森林生態系 / 森林動態 / 水循環 / 物質循環 / モニタリング / モデル / 演習林

【研究成果の概要】

気候の異なる4つの大学演習林(九州大学:北海道,宮崎,福岡;宮崎大学:田野)で気象,水・炭素・窒素循環,樹木等の動態をモニタリングし,この観測結果に基づいて森林動態モデルと水・物質循環モデルを構築し,これを統合化して気候変動の影響評価・予測が可能なプロセスベースドモデルを構築することを目的とした.森林動態においては,長期生態研究に資する7つの森林動態モニタリングプロットを(北海道,2;宮崎,3;福岡,1;田野,1)を設置し,統一した調査方法(環境省モニタリング1000)でモニタリングを開始し,森林動態の基礎データを整備した.さらに,森林動態モニタリングに資するリモートセンシング技術を開発した.水循環においては,各種林分(スギ,ヒノキ,常緑広葉樹,竹)の蒸発散に関して樹液流計測に基づくプロセス研究を実施し,蒸発散プロセスを解明すると共に,各林分における樹液流計測に関する指針を提示した.また,国内外の長期水収支研究およびフラックス研究の成果を精査し,日本における樹木の生長・林分密度・樹種の変化が流域の水収支に及ぼす影響を明らかにするとともに,簡便な蒸発散プロセスモデルを構築した.物質循環においては,日本で観測例がほとんどない蛇紋岩帯の試験流域で総合的な水・物質循環観測を実施し,従来日本で常識とされていた水・物質循環プロセスは,基岩が異なる場合適用できないことを明示すると共に,出水時と低水時の窒素・リンの流出形態の違いを明らかにし,実用的で精度の高い窒素・リン流出モデルを構築した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,310千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】気象・海洋物理・陸水学

【研究領域課題番号】17540413 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

梅雨 / 気候変動 / 環境変動 / 水循環 / 地球変動予測 / 経年変動

【研究成果の概要】

本研究計画では、我が国の夏季水資源管理にとって重要な梅雨降水の年々変動特性、関連する大規模大気循環場、そして西太平洋における大気海洋相互作用の役割を議論する。主な研究成果は、(1)黒潮域の大気海洋相互作用が10 年規模の梅雨前線活動に及ぼす影響を明らかにした点、(2)エルニーニョ/南方振動現象が梅雨前線の北進中にその活動度をいかに変質させるか、を解明した点、そして(3)梅雨前線活動に2-3 年周期、3-4 年周期、そして新たに6 年周期変動の卓越を見出し、各時空間変動特性を明らかにした点、の3 点である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】3,770千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 570千円)

【研究分野】水工水理学

【研究領域課題番号】13895008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アジアモンスーン / 気候変動 / 水資源 / 国際共同研究プロジェクト / 水循環 / 東南アジア

【研究成果の概要】

世界の安定的な発展のためには、必要な質の充分な量の水を必要な地域に供給できるかどうかを的確にモニタリングし、あらかじめ知ることが極めて重要である。そのためには、降水、蒸発散、浸透、流出等各流域における水循環の的確なモニタリングとデータ解析によるその変動メカニズムの解明、そしてモデル化による将来予測など、自然科学的な観測と理解が欠かせない。これに対し、大陸スケールの水とエネルギー循環の観測研究を主な目的として、文部省科学研究費特定領域研究(B)「アジアモンスーン地域におけるエネルギー・水循環(通称GAME)」(代表:安成哲三、筑波大学教授)が実施され、アジアモンスーン領域全体での広域スケールにおけるエネルギー・水循環過程のこれまでにない詳細な観測と実態解明が行なわれ、本研究計画のメンバーの多くはその成果に貢献してきた。しかしながら、そうした観測や実態解明とアジアモンスーンの季節変化や経年変動の予測、あるいは水資源・水災害に関わる季節予報のためのモデリングとの間には依然として断絶がある。この溝を埋めるためには、地域スケールにおける人間社会と自然との相互作用環の解明に焦点を絞り、上記プロジェクトに限らず、IGBP-BAHC(世界地球圏生物圏プログラム/植生に関わる水循環研究プロジェクト)等によって得られた観測データや成果等を生かしつつ、新たな国際共同研究プロジェクトを行なう必要があると考えられる。
また一方で、従来の日本とアジア諸外国との間での国際共同研究プロジェクトは、主に日本側の科学的興味によって提案、実施されることが多かったのに対し、上記のような共同研究の積み重ねにより、インドシナ半島諸国をはじめとする東南アジアモンスーン地域の国々の研究者が、はじめに述べたような水危機研究に対する社会的意義と科学的興味とを認め、自発的に研究テーマを日本側に提案する様になりつつある。相手国によってはこれは極めて画期的なことであり、日本のみならずアジアにおける水循環研究の学問的発展のためにも新たな国際共同研究プロジェクトの確立は意義深いと考えられる。こうした状況に鑑みて、従来大陸スケールで行なわれしてきたアジアモンスーン地域のエネルギー・水循環観測研究とは一線を画し、東南アジアモンスーン域における気候と水循環の変動に関する観測調査研究を、計画の初期段階から東南アジア諸国の研究者と真の共同研究として新たに立案をすることが本研究の目的であった、GAMEを母体とした、日本・東南アジア両方の、数多くの若手研究者による熱心な討論の数々と、その成果としての特定領域研究への申請、報告書として提出される東南アジア気候・水循環データ資料集の作成によって、本研究の目的はほぼ達成されたといえる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)