2008年12月12日 KKRホテル東京
地球観測連携拠点（温暖化分野）平成20年度ワークショップ統合された地球温暖化観測を目指して‐温暖化影響観測の最前線‐

陸域の温室効果ガス
交換モデルと観測連携
伊藤 昭彦 1,2
1 国立環境研究所 地球環境研究センター
2 海洋研究開発機構 地球環境フロンティア研究センター

陸域炭素循環研究におけるモデルの目的・役割

モデル研究（グローバル）
BIOME-BGC

SDGVM

Univ. Montana

U Sheffield
U.

DayCent
CSU

TRIFFID-Jules
HCCPR

TOPS

ORCHIDEE
IPSL

LPJ
MPI・LU・PKI・BUMPILU PKI BU

DNDC

NASA/Ames

UNH

CASA
NASA/Ames, CI

TEM
MBL, U Alaska

NCAR CLM
NCAR-CLM
NCAR

ED2Harvard U

SORTIE
Princeton U

HｙLAND
LSCE

モデル研究（国内）
MINoSGIVISIT (Sim-CYCLE)

北大（原・渡辺・戸田）・農環研（横沢）・FRCGC（高田）国環研（伊藤）・FRCGC（稲冨）[ BIOME-BGC, CASA, LPJ, TOPS ]MATSIRO

福島大（市井）FRCGC（高田ら）・CCSR（大石）BAIM2
気象研（馬淵）

CEVSA
China

[ DayCent ]森林総研（橋本）・FRCGC（羽島）BEAMS
名大（佐々井）[ NCAR-CLM ]岐阜大（玉川・吉野・中田・岐阜大（玉川吉野 中田
斉藤・村岡ら）[ LPJ ]

SEIB-DGVM

CCSR（大石）（大石）FRCGC（佐藤・伊勢・加藤）FRCGC（佐藤伊勢 加藤）最近のモデル研究の動向● 広域シミュレーション（地域〜全球）の一般化→ より高精度な広域の入力＆検証データへのニーズ
より高精度な広域の入力＆検証デ タ のニ ズ
● 熱水収支＋物質循環＋植生動態の統合モデル化→ より多様な観測データの必要性（cf. スーパーサイト）● デデータ同化指向
タ同化指向→ フラックス観測データや衛星観測データの利用促進→ パラメータの直接観測は諦められつつある？
パラメ タの直接観測は諦められある？
アウトプットに関する観測から推定（例：ベイズ推定）→ NPP、NEP、バイオマス、SOCなどへの観測ニーズ← プロセス研究の危機？

モデルの使用データ（bottom-up）

渦相関法
NEE (GPP/RE)
ET

土壌調査

FACE実験
温暖化実験
CO2/温度応答

SW、RnPAR

土壌炭素・栄養塩
地温、土壌水分• 境界条件

放射観測

フェノロジー

植生調査• 検証
CO2/CH4/N2O交換

土壌ガス• データ同化
デ タ同化

現存量
NPP
NEP

リタートラップ

モデルの使用データ（top-down）
データアーカイブ• NOAA/AVHRR• Landsat, SPOT
• TRMM etc.

地形

植生指標・土地被覆

ＳＲＴＭ

MODIS

土地利用変化

cf. ASTER

LAI 植生タイプ,LAI,
植生タイプ etc.
t
標高ALOS
森林破壊• 境界条件温室効果ガス

• 検証

火災

災害
MODIS

• データ同化
デ タ同化
GOSAT

CO2 濃度・交換
CH4 濃度・交換

cf. SCIAMACHY, OCO

将来の衛星ミッション• GCOM etc.

データ利用可能性
これまで使用してきたデータベース
・ UNEP GRID – Tsukuba & Geneva
・ NASA/Global Change Master Directory（メタ-メタデータ）
・ 米国Oak Ridge National Laboratory/DAAC=> NPP
NPP, Soil Collection,Collection etc.
etc
・ 米国Oak Ridge National Laboratory/CDIAC=> 大気CO2濃度 etc.
・ 米国Wisconsin大学/SAGE
米国Wi
i 大学/SAGE・ ISLSCPデータセット
・ WMO/World Data Center for Greenhouse Gases（気象庁）
・ AsiaFluxデータベース
デ タベ[最近数年]

問題点
・ 利用できる観測データが期間・種類・範囲・信頼性で不十分
・ 多数のデータが分散し利用しきれていない温暖化予測のための生態系モデルと観測気候モデルの概念図（IPCC AR4）
大きな不確実性–> より信頼性の高い予測が必要

FRCGC地球システムモデル- MIROC AOGCM- 陸面過程: MATSIRO- 炭素循環: Sim-CYCLE- 植生動態: SEIB

観測データ
高度化

生態系モデルによる予測の不確実性
気候シナリオ間相互比較：Ito (2005)

DGVMs相互比較：Sitch et al. (2008)

予測不確実性の低減

予測不確実性の低減

データ同化
デタ同化
現状データ

予測不確実性の低減

生態系の環境応答（プロセス）
・CO2、温度、水分、光、栄養塩・植生動態、馴化、土壌応答
植生動態 馴化 土壌応答

温暖化による生態系影響

IPCC AR4 WG2

炭素循環への温暖化影響検出
CO2フラックス観測データと生態系モデルを用いて温暖化が炭素収支に与える影響を早期検出する手法を検討

LTER & FluxNet
Global – Asia - Japan
世界〜500サイト
日本：高山、富士北麓など

・観測期間が不十分→統計の難しさ（例：回帰直線の傾きの検定）

・自然/撹乱変動

陸域生態系モデル
感度実験（要因分離）
・感度実験（要因分離）
・将来予測予測生態系への温暖化影響
Rosenzweig et al. (2008)
物理＆生物プロセスへの温暖化影響検出→ 生物季節（開花、落葉、、）、年輪など→ 数十年以上の長期データ
陸域炭素収支は難しい！
→ フラックス観測は最長でも20年未満→ ほとんどのサイトは数年→ 複合的な影響要因で変動

アジアのデータが少ない

本研究では…
→ 今後データが蓄積されると期待→ 早期検出のため事前に手法検討→ 変動要因の分離にはモデルが必要→ 将来の変動に関する予測と提言

フラックスサイトでの長期シミュレーション

炭素収支変動の要因解析
岐阜高山サイト
0.32(16.5%)

1.37(71.0%)

0.24(12.6%)

将来予測
シナリオ間の不確実性

観測精度±0.3Mg Cなら…
2013〜年に有意な変化検出

葉量過多 よる
葉量過多による呼吸放出

観測精度±0.3Mg Cなら…
2010〜2027年に2010
2027年に有意な変化検出将来予測
NetよりもGrossの変化が顕著
呼吸も同程度に増加

岐阜高山
光合成がより増加

岐阜高山

温暖化によ
温暖化
よる呼吸増加青海草原

青海草原

今後の陸域炭素循環研究：観測-モデル連携

今後の観測への期待
 各バイオームに[スーパー]サイトを！
- 照葉樹林、湖沼・海岸、砂漠、、、

 「普通」の景観にサイトを- 人為がない場所を選ぶのでなく、自然/人為の要因分離

 データベースの整備- プロジェクト毎でなく横断的に集約できないか？

 モデル推定の不確実性を減少させるための観測
推定
実減少
観測
- 初期値：データ同化向け観測- 予測性：生態&生物地球化学プロセス研究 温暖化影響検出のための長期観測- IPCC WG2（影響）への貢献

ご静聴
ありがとうございました参考文献• Ichii, K., H. Hashimoto, M. A. White, C. Potter, L. R. Hutyra, A. R. Huete, R. B. Myneni, and R. R. Nemani.
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Integrated Numerical model of Surface physics - Growing plants interaction (MINoSGI). Global Change
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