アラスカ・高緯度生態系における陸域炭素循環の解明
植山雅仁
研究背景
北極域では地球温暖化が低緯度と比べて2倍のスピードで進行しており、温暖化の影響が強く表れる地域です。高緯度生態系は温度により生育が制限されているため、温暖化により生育期が長期化し、生産量が増加してきていることが分かってきています。高緯度生態系は寒冷な気候のため有機物の分解が遅く土壌に大量の有機炭素を蓄積し、これまでCO2の大きな吸収源として機能してきました。 この長い年月をかけて蓄積された土壌炭素が、温暖化が進行することで急激に分解されることが懸念されています。 有機物分解の促進は、温室効果ガスであるCO2やメタン(CH4)の放出を促進させます。温暖化に伴って、生産量と分解量のいずれの増加のより強く表れるかは今日の科学では分かっていません。このような評価は、10年程度の短い観測では明らかにできません。そこで、私たちの研究グループでは、高緯度生態系の温室効果ガス収支が温暖化によりどのように変化していくかを20年に渡って長期でモニタリングしています。
共同研究の歩み
アラスカにおける陸域生態系における炭素循環解明に関する研究は、アラスカ大学・国際北極圏研究所(IARC)(左写真)において2002年から実施されており、 現在までに、アラスカ大学、大阪府立大学、信州大学、宇宙航空研究開発機構(JAXA)などの研究機関と共に共同研究が進められています。 これまでも、日本の研究者はもとより、学部生、院生などが多数参加し、幅広い成果が得られています。現在は、「ArCS II 北極域研究加速プロジェクト」におてい、野外観測の継続と国内外の研究者との共同研究を進めています。
現地観測
老齢 クロトウヒ林
観測は、米国アラスカ州のフェアバンクスにおいて実施しています。 観測サイトは、アラスカ大学フェアバンクス校内の演習林において実施しています。 この森林は、北米大陸の北方林を優先する種であるクロトウヒ林です。 このサイトでは、2002年秋より気温、地温、降水量やCO2交換量、蒸発散量などの微気象観測が連続的に実施されており、高品質なデータが蓄積されています。
左の写真は、観測値の風景です。森林内に、観測用のタワーを設置して、20年に渡ってCO2交換量などを通年観測しています。
夏季の気温は最高で30度程度、冬季は-50度近くまで気温が下がります。このクロトウヒ林は、永久凍土の上に生育しています。地下50 cm以下は、年間を通して氷点下の地温となっています。
この森林は植物生育期に大気からCO2を吸収し、冬季に呼吸によりCO2を放出しています。年間では、CO2吸収となる年と正味放出となる年があります。また、永久凍土があり水はけが悪いため、土壌が嫌気状態となることが多く、CH4を放出しています。
現地の気象条件は、「Web Monitor」から見ることができます。
森林火災の焼け跡
北方林では、大気が乾燥する夏に度々、森林火災が起こります。 森林火災は、老齢で活性が弱くなった森林を燃やし、新たな植物が生育するチャンスを作るという意味では森林を若返らせる機能があると考えられています。 将来の温暖化において大気が乾燥することで森林火災が頻発することがいくつかの研究で指摘されており、頻繁な火災は逆に生態系を疲弊させる恐れがあることが懸念されています。
私たちの研究グループでは、2004年の大規模火災によって消失したクロトウヒ林の焼跡において、植物の回復過程に森林のCO2収支のモニタリングを2008年夏季よりCO2交換量の連続測定を開始しました。 これまでの研究から、森林火災後10年程度で森林は年間で正味のCO2放出からCO2吸収へ変化することが分かってきました。これは、植生が回復していくためで、2022年現在は、幼齢なシラカバ林に二次遷移が進んでいます。
観測サイトとオーロラ
データ公開
観測データは、このリンクからダウンロードできます。 より最新のものは、以下のAmeriFluxのサイトからもダウンロードすることができます。
これまでの研究成果
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研究資金
