アジアにおける陸域水循環・物質循環プロセス研究と展望；
陸域－大気相互作用研究を中心として
Hydrological processes and biogeochemical cycles in Asia :reviews and perspectives on land-atmosphere interaction studies
檜山 哲哉
Tetsuya HIYAMA

1＊

1＊

・三枝 信子 ・八木 一行
232, Nobuko SAIGUSA and Kazuyuki YAGI

3

名古屋大学 宇宙地球環境研究所
国立環境研究所 地球環境研究センター
3
農業環境技術研究所
1
Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University
2
Center for Global Environmental Research, National Institute for Environmental Studies
3
National Institute for Agro-Environmental Sciences
1

2

摘

要

BAHC と iLEAPS に関わるこれまでの世界的な動きや我が国の研究活動をレビューした後，今後の研究の方向性を展望する。iLEAPS が Future Earth に今後貢献するた
めには，大気化学的な物質循環研究とともに，25 年前に BAHC が目指した陸域水循環研究を発展させることが重要である。気候変動による水循環・物質循環の変動の定量評価とともに，緩和策や適応策の策定に貢献する学際・超学際研究の推進が不可欠である。

キーワード：炭素循環，地表面フラックス，統合陸域生態系－大気プロセス研究計画，
水循環，水循環の生物的側面，陸域生態系

Key words：carbon cycle, surface fluxes, iLEAPS, water cycle, BAHC,
terrestrial ecosystems

1．はじめにICSU（International Council for Science：国際科学会 議 ）の 1986 年 総 会 で 実 施 が 決 議 さ れ た IGBP
（International Geosphere-Biosphere Programme：地球圏－生物圏国際協同研究計画）は，我が国では日
本学術会議による 1990 年 4 月の勧告の後，同年 7 月
31 日に学術審議会で正式に建議されスタートした。
この建議は，人類の生存に大きな影響を与える地球環境問題に対し，地球システムの学術的な解明を通じて貢献することの重要性を示したものであり，我が国での研究領域は，1）大気微量成分と陸域生態系，2）物質循環と海洋生態系，3）陸域生態系と水循
環，4）地球環境のモデリング，5）地球環境変化のモ
ニタリング，6）古環境の変遷，7）地球環境に対する
人間活動の影響評価，の 7 領域であった。
IGBP 第 1 期のコアプログラムとして設定された
BAHC（Biospheric Aspects of the Hydrological Cycle：
水循環の生物的側面）は，上記 3）に対応した計画であり，その後継と位置づけられる iLEAPS（Integrated
Land Ecosystem - Atmosphere Processes Study：統合

陸域生態系－大気プロセス研究計画）
は，1）
，3）
，7）
が統合した研究計画に相当する。
本論では，BAHC と iLEAPS に関わる世界の諸活動を紹介するともに，アジアを含む我が国の研究活動を振り返り，今後の研究の方向性を展望する。
2．BAHC 研究と成果
BAHC は 1991 年に開始された陸域生態系と水循環に関わる研究計画である。開始時の SSC（Scientific
Steering Committee：科学運営委員会）
はドイツ・ベルリン自由大学気象研究所の Hans-Jurgen Bolle 教授
を委員長とし，第 1 期 10 年間（前期 5 年，後期 5 年）の活動を開始した。初期の BAHC には，4 つのテー
1）
マが設定された（表 1）。図 1 は時空間スケール別にBAHC の 4 つのフォーカスをまとめたものである。
BAHC 設立の翌年（1992 年）の 11 月 16～18 日，“BAHC Open Meeting and Scientific Conference” と題した国際会議がフランス・トゥールーズで開催された。その内容は上記 4 つのテーマに関する研究成果の公表であり，BAHC 開始直後
（初期）
の研究成果

受付；2015 年 3 月 23 日，受理：2015 年 8 月 10 日＊
〒 464 - 8601 名古屋市千種区不老町，e-mail：hiyama@nagoya-u.jp
2015 AIRIES163

檜山ほか：陸域水循環・物質循環プロセス研究

表1

BAHC 設立当初の 4 つのフォーカス．

Focus 1
フォーカス 1Plot scale*1 research on fundamental soil － vegetation － atmosphere interactions
土壌－植生－大気間の相互作用に関するプロットスケール研究

Focus 2
フォーカス 2

Aspects of scaling and aggregation to regional scales*2 as defined by the grid size of the mesoscale and global
circulation models（GCMs）
メソスケールモデルと大気大循環モデル（GCMs）のグリッドサイズを念頭に置いた，プロットスケールから領域スケールへのスケールアップ手法開発

Focus 3
フォーカス 3Long-term（seasonal to decadal）dynamics of coupling between biosphere, hydrology and climate
生物過程－水文過程－気候システム間の長期（季節から十年スケール）のダイナミクス

Focus 4
フォーカス 4Development of methods to disaggregate output of GCMs in a dynamically, physically and biologically consistent
way to scales more appropriate for assessments of the impacts of global change on natural and man-madeecosystems
さまざまな陸域生態系に対する気候変動のインパクトの，より適切な定量評価のための，GCMs の出力結果のスケールダウン手法開発*1：森林，草地，水田など，同じ地表被覆と考えられる数十メートルから数キロメートルの空間スケール。
*2：ここで言う regional scale とは，全球を格子状に区切った場合の空間スケールを想定しており，百～数百キロメートルの空間スケール。

全球スケール

生物圏 （陸域）－大気結合系

長期的ダウンスケール
時空間内挿

空間

地表面プロセスと地表面パラメータ のGCM スケールへのスケールアップ

生物圏と水文・気候の長期的（季節～数十年）なダイナミクス

プロットスケール

単一地表被覆（一次元モデル）

温室効果ガス
汚染物質

大気

放射
熱
水蒸気

光
気温
水蒸気
風

地表面
水文過程
生理学的
応答

群落構造
種組成

光
降水
温室効果ガス
汚染物質

栄養分・水

栄養分・水

景観の変化

物質循環
水循環
農業

人間活動
秒

図1

時間

数十年

デトリタス

時空間スケール別の BAHC のフォーカス．

土壌（Hutjes ほか 1）の Fig. 1 を改変．）

0.01 ～ 1 時間
一ヶ月 ～ 百年が盛り込まれたものであった。この国際会議の内容は，その後の研究成果とともに Agricultural andForest Meteorology 誌の第 73 巻に BAHC 特集号と2）して出版されている 。同様に BAHC スペシャル
セッションが 1995 年の EGS（European GeophysicalSociety，1971 年から 2004 年まで存在。2002 年 9 月に European Union of Geosciences
（EUG）
と合併して
European Geosciences Union
（EGU）
に継承。
）
で企画・
開催され，BAHC に関する当時の最新の研究成果の公表とともに，上記 4 つのテーマと将来のキーテー
マについて議論された。これらの研究会を経て，オランダ・ワッハニンゲン大学の Pavel Kabat（当時）ら
によって，後述する BAHC 後期のサイエンスプラン
1）とキーテーマが設定された 。図 2 は，当時の議論によって生み出された BAHC 研究の概念図の一例である。
我が国では，1996 年 11 月 4～7 日，BAHC と同
じく IGBP 第 1 期のコアプログラムであった LUCC
（Land Use and Land Cover Change：土地利用と土地被覆変化）との合同国際会議が筑波大学の榧根 勇（当時）のリーダーシップのもと，京都市で開催され
164

栄養分
侵食

温度
水
温室効果ガス
汚染物質

一年 ～ 千年十年 ～ 一万年

図 2 BAHC‌
でフォーカスされた生物圏
（陸域）
－大気間
の水循環と物質（生物地球化学）循環過程．
（Hutjes ほか 1）の Fig. 2 を改変．）た。この時の講演記録は Proceedings of IGBP/BAHCLUCC Joint Inter-Core Projects Symposium on Interactions between the Hydrological Cycle and Land Use/
3）
Cover として出版されている 。
その頃（1980 年代後半～1990 年代半ばにかけて），
上記 4 つのテーマに関係し，海外では陸域－大気相互作用に関するさまざまな大規模野外実験が実施されていた。それらは，米国カンザス・草原地帯のFIFE（First ISLSCP（International Satellite Land Surface
4）
Climatology Project）Field Experiment）， フ ラ ン ス
西 部・ 森 林 地 帯 の HAPEX-MOBILHY（Hydrologic
Atmospheric Pilot Experiment - Modelisation du Bilan
5）
Hydrique），アフリカサヘル・半乾燥地帯の HAPEX6），7）
Sahel，カナダ中央部・北方林地帯の BOREAS
8）（Boreal Ecosystem-Atmosphere Study），スウェーデ
ン南部・森林－農耕地－住宅地からなる複雑地表面上で行われた NOPEX（Northern Hemisphere Climate-地球環境 Vol.20 No.2

Processes Land-Surface Experiment） 等，実に多種多様な気候帯・地表被覆で行われたプロジェクトであった。FIFE や BOREAS 等は WCRP（World Climate Research Programme：世界気候研究計画）のイ
ニシアティブのもとに実施された野外実験であったが，BAHC の目指すテーマと非常に重なっていたた
め，1990 年代には，WCRP と BAHC との合同ワー
クショップが頻繁に開催されていた。
これらの陸域－大気相互作用に関わる大規模野外
実 験 は，GCMs（Global（General）
Circulation Models：
大気大循環モデル）のグリッドスケールの広域地表面
フラックス（正確にはフラックス密度）の算定方法，
グリッドスケールよりも細かい空間スケール（サブグ
リッドスケール）を形成する地表被覆のフラックスの広域地表面フラックスへの aggregate（グリッドスケールにスケールアップするためのモデル化）についての方法論，これらを目指す上で欠かせない人工衛星データ利用と手法開発の 3 つを主たる目的とし11）ていた 。我が国でも上記の大規模野外実験に倣い，TABLE 92（Tsukuba Atmospheric Boundary Layer12）－ 15）が実施された。TABLE 92 は，Experiment 92）
我が国における BAHC の研究活動の一環として位置づけられた。TABLE 92 は，茨城県つくば市（筑波研
究学園都市）
をフィールドに，百メートル程度の空間スケールを有する 5 種（牧草地，アカマツ林，アス
ファルト面，芝地，水田）の地表被覆上で放射・熱
12）フラックスを測定し ，係留気球や気象研究所の高さ 213 メートルの鉄塔で得られた日中の大気境界層（混合層）
内の風速・気温・湿度の鉛直プロファイル
を同時期に測定することで，個々の地表被覆のフラックスから十キロメートルスケールの広域地表面
12），13），15）。
フラックスの算定方法について議論した
9），10）

表2

163−172（2015）TABLE 92 で得られた観測データにより，茨城県つくば市のような平坦でさまざまな地表被覆が混在する複雑地表面上の広域地表面フラックスは，大気境界層観測地点の風上側十キロメートル弱の地表被覆15）の影響を受けることが明らかとなった 。TABLE 92
によるこれら一連の研究は，広域地表面フラックスの aggregate に関わる我が国の実証的研究事例であり，我が国の BAHC の代表的研究成果である。
上述した BAHC の 4 つのテーマのうち，フォーカ
ス 1，2，3 については，観測的研究と平行してモデル化の研究が進み，1990 年代にはいわゆる陸面モデ
ルと呼称されるモデル開発が進展し，体系化した。
必ずしも BAHC のみに帰属した研究ではないが，
1960 年代後半に始まる陸面モデルの進展を詳細にレ16）ビューした Pitman の論文 は一読に値する。我が国でも複数の陸面モデルが開発・改良され，その流れは，植生をある気候条件のもとに静的に表現する
静的植生モデルから，種の変遷と群落構造の変化を表現でき，陸域と気候が相互作用することを表現できる DGVM（Dynamic Global Vegetation Model，動的17），18）。
全球植生モデル）へと受け継がれている
BAHC 後期のキーテーマは，表 2 に示す 8 項目で1）ある 。
これらを概観すると，ポイントスケールでの熱・水・エネルギー・炭素フラックス測定（フラックス
観測）から始まり，陸域－大気過程とそのパラメタ
リゼーション，領域スケールでの気候モデリング，
グローバルスケールでの植生－気候モデリングを含んでおり，今でも重要な研究テーマが並べられている。特に FLUXNET はアジアを含む世界各地で広く展開されているため，研究イニシアティブとしての機能が十分に果たされたと言っても過言ではない。

BAHC 後期の 8 つのキーテーマ．

1）

Energy, water and carbon fluxes at the patch scale*1 － FLUXNET *2
パッチ（プロット）スケールでのエネルギー・水・炭素フラックス

2）

Evaluation of the role of below ground processes
地表面下の水・物質循環過程の役割の定量評価

3）

Parameterization*3 of land-atmosphere interactions
陸域－大気相互作用のパラメタリゼーション

4）

Land use climate interactions at the regional scale*4
領域スケールでの土地利用と気候の相互作用

5）Global vegetation-climate interactions
全球での植生－気候相互作用

6）

Influence of climate change and human activities on mobilisation and transport through riverine systems
気候変化と人間活動の河川システム（陸－川－海の物質輸送）
への影響

7）

Mountain hydrology and ecology
山岳域の水文と生態

8）

Development of global data sets
全球データセットの構築*1：プロットスケールとほぼ同じ空間スケール。
*2：初期の FLUXNET の詳細については，Baldocchi ほか 19）を参照されたい。
*3：水や物質の流れを数式化し，輸送係数等を定量化すること。
*4：ここで定義される regional scale は，大陸スケールよりも小さい空間スケール。
例えば，アマゾン川や黄河などの河川流域スケールに相当する。

165

檜山ほか：陸域水循環・物質循環プロセス研究

この FLUXNET は，その後の iLEAPS における重要な研究課題（推進プロジェクト）の 1 つとなっている。
3．iLEAPS 研究と成果
iLEAPS は，IGBP の第 2 期に設定されたコアプロ
ジェクトの 1 つで，陸域－大気の境界で生じる諸過程の理解を目的とした研究計画である。IGBP 第 2 期においては，地球システムを構成する 3 つの重要な要素
である大気（IGAC：International Global Atmospheric
Chemistry Project：地球大気化学国際協同研究計画），
海洋（IMBER：Integrated Marine Biogeochemistry andEcosystem Research：海洋生物地球化学と生態系の
統合研究）
，陸域
（GLP：Global Land Project：全球陸域研究計画）
を対象とするコアプロジェクトに加え，それぞれの境界領域で起こる相互作用を対象とする
3 つのコアプロジェクトが設置された。それが，大気－陸域間を担う iLEAPS，大気－海洋間の SOLAS（Surface Ocean-Lower Atmosphere Study：海洋・大気間の物質相互作用研究計画），陸域－海洋間の LOICZ（Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone：陸域－
海域相互作用研究計画）である。
iLEAPS は，従来の BAHC がカバーしてきた陸域－大気間のエネルギーと物質の交換，およびこれらの変動に関連する物理的，化学的，生物学的過程を含むと同時に，IGBP 第 1 期の GCTE
（Global Change
and Terrestrial Ecosystems：地球環境変化と陸域生態系）で中心課題であった陸域生態系における炭素循環過程，IGAC に含まれていた陸域の温室効果関連ガス動態，同じく IGAC の中心課題であった陸域
起源エアロゾル粒子の発生過程とその雲・降水過程への影響，などを包括する内容になっている。この
表3

ように現状の iLEAPS は，陸域－大気間の物理・化学・生物過程の相互作用を対象として，分子規模か
ら全球規模まで，また，過去から現在を経て未来に至る幅広い時空間スケールの現象について，地上観
測・航空機観測・衛星観測などの多様な観測と，素過程のモデルから地球システムモデルに至る広範な数値モデルを統合的に用いる研究を推進することを目指している。iLEAPS イニシアティブ（iLEAPS の推進研究課題：http://www.ileaps.org/ 参照）は，表 3に示す 8 項目となっている。
これらを概観すると，iLEAPS は第 1 期の BAHCから継続している陸域－大気間の熱・水・物質循環の観測や相互作用のモデリング，GCTE が取り組んできた陸域生態系への気候変化影響研究を基盤としつつも，新しい研究対象である生物起源・人為起源
エアロゾルの生成とその雲－降水過程への影響，気候変化，特に地球温暖化に伴う極端現象の変化予測などにも焦点を当て，気候適応研究を視野に入れたプログラムに進化してきたことがわかる。また，
GLP の主要なテーマの 1 つでもある人為的な土地利用・土地被覆変化の現状把握と地球システムへの影
響評価もカバーし，地球環境問題の理解と解決のため，社会・経済システムの在り方にも研究を広げていく方向に軸足を移しつつある。
2004 年からおよそ 10 年にわたるこれまでの iLEAPSの活動は，主に SSC での議論に基づいてイニシア
ティブごとに研究が推進され，およそ 3 年に 1 回世
界各地で開催する国際会議において，研究成果発表
や若手育成の取組を行うという方法で推進されてきた。初期の SSC は，IGBP 第 1 期に BAHC の研究を先導してきた Pavel Kabat と，IGAC を主導してきたドイツ・マックスプランク化学研究所の Meinrat
Andreae が共同議長を務め，彼らの強いリーダー

iLEAPS イニシアティブ（iLEAPS が推進する研究課題）．

1）

Aerosols, clouds, precipitation and climate（ACPC）
エアロゾル－雲－降水過程

2）

Climatic impacts of adaptation measures
気候影響と適応の指標開発

3）

ESA*1-iLEAPS biosphere-atmosphere-society index
生物圏－大気－社会間の指標開発

4）

Emission, exchange, and processes of reactive compounds
反応性エアロゾルの放出－交換過程

5）

Extreme events and environments（EEE）
極端気象と環境

6）

Bridging the gap between iLEAPS and GEWEX*2 land-surface modellingiLEAPS と GEWEX 間の陸域－大気モデリングに関する共同研究

7）Interdisciplinary biomass burning initiative（IBBI）
原野火災に関する学際研究8）Interactions among managed ecosystems, climate, and societies（IMECS）
人類管理下の陸域生態系と気候－社会間の相互作用研究*1：European Space Agency の略。
*2：GEWEX（Global Energy and Water Cycle Experiment：全球エネルギー・
水循環観測計画）は WCRP のコアプログラムの 1 つである。

166

地球環境 Vol.20 No.2

シップのもと，陸域－大気間の物理・化学・生物過程を広範に扱う iLEAPS の基本方針がつくられた。
第 1 回 iLEAPS 国際会議は，2006 年 1 月，米国・ボルダーにて開催された。この時に併設して開催されたのが “Flux Measurements in Difficult Conditions”
20）という専門家向けのワークショップ であり，熱・水・二酸化炭素フラックス観測の難しい場所
（複雑地
形地など）
でどのように質の高い観測をするかといった問題が議論された。iLEAPS が陸面プロセスから
雲・エアロゾルまで広範にカバーすると称しても，初期の段階では，個々の観測技術の高度化や精度向上も大きな課題であったことがわかる。
続いて第 2 回 iLEAPS 国際会議は，2009 年 8 月 24
～28 日， 第 6 回 GEWEX（Global Energy and Water
Cycle Experiment：全球エネルギー・水循環観測計画）会議と合同で，オーストラリア・メルボルンにて開催された。iLEAPS は陸面モデリングを重要課
題の 1 つと位置づけており，それが WCRP/GEWEXのテーマおよび研究者コミュニティーと重なる。
この会議のテーマは “Water in a Changing Climate:
Progress in Land-Atmosphere Interactions and Energy/
Water Cycle Research” であったため，陸域－大気相
21）
互作用の研究者が数多く参加した 。
この頃までに，iLEAPS の重要な国際共同研究であるアマゾン川流域での LBA（Large-scale BiosphereAtmosphere Experiment in Amazonia：生物圏－大気圏大規模相互作用実験）が大きな科学的成果を挙げた。例えば，従来の仮説では，森林伐採の影響を除
く天然の熱帯林においては大気からの二酸化炭素吸収量と森林からの二酸化炭素放出量はほぼ同じ（平衡）状態になっているのではないかと予想されたが，実際には，エルニーニョ等の気候変動の影響を受け，特に 2005 年や 2010 年には強い乾燥が起こり，樹木の大量枯死に続いて大気への二酸化炭素放出量が大幅に増加するなど，大気と生態系の間の二酸化炭素交換は予想以上にダイナミックに変動している
ことがわかった。このほか，森林火災やエアロゾル
生成過程を含む森林－大気間フィードバックの研究，社会システムや森林管理の変革と持続的資源利用など，多岐にわたる新しい研究が数多く生まれ22）た 。しかし，同時にいくつかの疑問も示された。
研究が多岐に発展するのは成功の証であり，実際に成果を挙げた個別研究の数も多いが，当初設定された課題は本当に解決したのか？ 熱帯林で，広域炭素
収支・水収支の観測精度は格段に向上し十分に検証されたのか？ 植物の生理生態プロセス，大気境界層の物理プロセス，エアロゾル生成等の大気化学プロセス，そして降水プロセスは，本当に一連の現象として捉えられ，そこから新たに重大な発見があったのか？ こうした疑問は，その後も iLEAPS 特有の課題として議論され続けることになる。
第 3 回 iLEAPS 国 際 会 議 は，2011 年 9 月， ド イ

163−172（2015）

ツ・ガルミッシュパルテンキルヒェンにて開催された。この頃までに，各種生態系での BVOCs（Biogenic
Volatile Organic Compounds：生物起源揮発性有機化合物）の交換・輸送過程に関する観測技術が進展し，特に熱帯生態系起源の BVOCs の役割がエアロ
ゾル前駆物質としても重要視され，実態解明に多く23）の研究者が取り組むようになっていた 。一方，
BAHC 時代から継続して推進されてきた世界各地の生態系における熱・水・二酸化炭素フラックス観測は，世界に数百点もの観測点を抱えるネットワーク（FLUXNET）に拡大し，そのデータベースは全球炭素
24）
循環や全球蒸発散量の評価に重要な研究 に成長させると同時に，陸域プロセスモデルの検証にも利用され，モデルを用いた気候変化や土地利用変化の影
25）
響評価研究
（図 3） を発展させた。こうした中，2010 年頃までに，Pavel Kabat と，Meinrat Andreae に替わって共同議長に就任したフィンランド・ヘルシンキ大
学の Markku Kulmala と米国・ワシントン州立大学の Alex Guenther らは，さらに長い時間スケールでの生態系の応答を理解するために，FLUXNET のような世界規模の観測点ネットワークを基盤としつつ，世界のいくつもの重要な生態系において，生
物・物理・化学的手法による研究を複合的に重ね，長期的にモニタリングする観測点を整備することが
26）
－ 28）
重要であると提唱するようになっていた（図 4） 。
アマゾン川流域で実施された LBA の頃に呈された個々の疑問が解決されたわけではないが，世界各地の観測点が協力して，気候変化に伴う生態系の複合的な応答を長い時間スケールで観測すべきという考え方が定着し，その一部は，米国の National Ecological Observation Network（NEON），欧州の Integrated
Carbon Observation System（ICOS）の開始にも生かされていると考えられる。
最後に，第 4 回 iLEAPS 国際会議は，2014 年 5 月，
中国・南京市にて開催された。会議のテーマは，“Terrestrial Ecosystems, Atmosphere, and People in the
Earth System” である。この頃までに，iLEAPS SSCの現在の共同議長 Alex Guenther とスウェーデン・
ス ト ッ ク ホ ル ム 大 学 の Hans-Christen Hansson の
リ ー ド に よ り，iLEAPS が Future Earth や Global
Sustainability Studies にどのように貢献できるかについて何度も議論が重ねられた。例えば，これまでの欧米中心だった科学研究を真に地球規模の活動に拡大するための取組についても意見交換が行われ，アジアやアフリカにも向けて研究コミュニティーを強化しようという努力が続けられている。これまで
長く欧州に IPO
（International Project Office：国際事務局）
を置いて活動してきた iLEAPS が，2015 年 1 月
より中国の南京大学に IPO を移設することを決定したのも，こうした背景が関与していると思われる。
真に地球規模の科学研究をどこまで育成できるか，
アジアから持続可能な社会のための研究をどこまで167

檜山ほか：陸域水循環・物質循環プロセス研究

図3

熱帯雨林を伐採してアブラヤシを植栽した場合の（a）炭素ストック，および（b）炭素フラックスの経年変化．

GPP は Gross Primary Production（総一次生産量），NEP は Net Ecosystem Production（純生態系生産量），SR は Soil Respiration（土壌呼吸量）である．これらは陸域生態系モデルを使った計算結果である．（Adachi ほか 25）の Fig. 7 を引用，一部改変．）

雲 エアロゾル
オキシダント
境界層過程

水・エネルギー循環
太陽放射
顕熱 潜熱（蒸発散）

炭素循環
CO2
CO VOC
粒子状物質

窒素循環
N2O 反応性窒素
粒子状物質 オゾン

生態学－水文学－
微気象学的
諸過程

図4

168

陸域－大気相互作用と階層的観測ネットワークの概念図．

（Guenther ほか 27）の Fig. 1 を改変．）

地球環境 Vol.20 No.2

先導できるか，iLEAPS の IPO をアジアに移設したこと自体が大きな実験であるとも言えるかもしれない。
このように，我が国を含むアジア域の iLEAPS コ
ミュニティーには，これまで以上に大きな期待と成果が求められている。これまでの我が国の iLEAPS 諸
活動は，関連コミュニティーの協力と連携によって着実に，堅実に実施されてきたと言えるが，今後はヨーロッパ主導の意識から脱却し，日中韓が連携してアジア主導の iLEAPS に移行していく必要がある。
幸い，この機運を世に示すかのように，日本土壌肥料学会の英文誌 Soil Science and Plant Nutrition：
SSPN に，“Soil and plant aspects in the Integrated Land
Ecosystem-Atmosphere Processes Study（iLEAPS）”と題した特集号（スペシャルセクション）が企画され，
29）
本年 2 月に出版された 。この特集号にはアジアを含む我が国の iLEAPS のアクティビティーが 9 本の論文として掲載されている。それらは，主に土壌－
植生系の温室効果ガスフラックスと陸面モデルに関する論文群であり，耕作地における土壌－植生系に30）
おける CH4 や N2O 放出に関するレビュー ，DGVMを含む最近の陸面モデルの現状と将来展望に関する
31）
レビュー の他，モンゴル・草原地帯における総一次生産量と生態系呼吸量の観測結果とそのモデル化
32）についての論文 等が掲載されている。是非一度ご覧頂きたい。
4．Future Earth 時代の iLEAPS 研究と今後の展望
Future Earth は，地球環境問題の解決を目指して，自然科学者と人文・社会科学者間の学際研究（interdisciplinary research）
を推進するとともに，研究者とさまざまなステークホルダー間の超学際研究（transdisciplinary research）
を推奨している。iLEAPSのイニシアティブ（表 3）のうち，2）
，3）
，7）
，8）
は，
Future Earth が目指す学際研究・超学際研究に沿ったものである。これらは「社会のための科学」を実践するものであり，文字通り，社会からの要請に応えるための iLEAPS の目玉である。一方，本論の副題にある「陸域－大気相互作用研究」が関わるのは，6）iLEAPS と GEWEX 間の陸域－大気モデリン
グに関する共同研究のみである。このイニシアティ
ブは「科学のための科学」に立脚したテーマであり，直接的に「社会のための科学」を目指していない。実は，筆者らは「社会のための科学」を今後推進すべきと考えながらも，「科学のための科学」の要
素は研究の基本であるとも考えている。すなわち，「陸域－大気相互作用研究」がすでにその役目を終えたとは考えておらず，益々重要な研究になってくるものと考えている。Future Earth への参画を表明している iLEAPS は，「社会のための科学」をさまざ
まなステークホルダーと共に計画（co-design）
・実践

163−172（2015）（co-production）
しつつ，「科学のための科学」を包含した枠組みで推進されるべきものなのである。
我が国では，大学共同利用機関法人 人間文化研究
機構 総合地球環境学研究所（略称：地球研）
が地球環
境問題の解決に資する学際研究・超学際研究を展開している。これまでに終了した 25 の研究プロジェ
クトのうち，研究計画策定段階で iLEAPS が大きく関わった研究プロジェクトは無いものの，黄河プロ
ジェクト（正式名称：近年の黄河の急激な水循環変化とその意味するもの）やシベリアプロジェクト（正式名称：温暖化するシベリアの自然と人－水環境をはじめとする陸域生態系変化への社会の適応）など，BAHC や iLEAPS に密接に関わるものは多い。黄河
プロジェクトは，黄河の河川水が 1990 年代に下流や河口域に達しなくなった現象（黄河断流）の原因解明とともに，その渤海湾への生態学的影響を調査したプロジェクトである。またシベリアプロジェクト
は，温暖化が顕著に進行している東シベリアの水循
環変化（降水量，融雪時期，河川・湖沼の凍結融解
時期の変化）
が永久凍土と陸域生態系の変化を介し，どのようにトナカイ牛馬飼育や野生動物の狩猟などの生業に影響を与え，人々がそれらの変化にどのように適応しているのか，そして今後の適応策はどうあるべきについて検討したものである。両プロジェ
クトとも最終ゴールは問題解決型の政策提言に向けた研究（設計科学）であったものの，問題発見型の研究（認識科学）としての「陸域－大気相互作用研究」が包含されたプロジェクトであった。
さて，表 3 に示した iLEAPS の研究課題にいわゆる水文学的研究はほとんど無い。今後の iLEAPS は，
BAHC が実施した水循環研究の推進を引き継ぐと同時に，シベリアプロジェクトのような学際研究をさらに発展させ，気候変動による水循環変動とそれによる人類への影響を見極め，適応策の策定に貢献す
る研究を推進すべきである。今後，iLEAPS が Future
Earth に貢献する活動を展開するには，大気化学的な物質循環研究とともに，25 年前に BAHC が目指した陸域水循環研究を発展させる必要がある。そして，気候変動による水循環・物質循環の変動の定量評価とともに，緩和策や適応策の策定に貢献するような学際・超学際研究を推進すべきである。
5．おわりに
上述のように，iLEAPS の IPO は，2015 年 1 月，
フィンランドのヘルシンキ大学から中国の南京大学に移った。今後の IPO の牽引と活動にご期待頂きた
い。また，iLEAPS の詳細については iLEAPS ホーム
ページ（http://www.ileaps.org/）をご参照頂きたい。
我が国では，日本学術会議に設置された iLEAPS
注 1）
小委員会 を司令塔として，国立研究開発法人 農業
環境技術研究所と国立研究開発法人 国立環境研究所
169

檜山ほか：陸域水循環・物質循環プロセス研究をはじめとする研究機関の人材と機能を活用しなが
注 2）
ら，名古屋大学宇宙地球環境研究所 で事務局機能を担っていく予定である。今後益々，我が国を含む
アジアでの iLEAPS 諸活動が広く深く展開できるよう，努力していきたい。関係各位には，ご協力とご鞭撻を頂戴できれば幸いである。
謝辞4）Sellers, P. J., F. G. Hall, G. Asrar, D. E. Strebel and
R. E. Murphy （1992） An overview of the FirstInternational Satellite Land Surface Climatology
Project（ISLSCP）Field Experiment（FIFE）. Journalof Geophysical Research: Atmospheres, 97, D17, 18,345- 18,371.
5）Andre, J.-C., J.-P. Goutorbe and A. Perrier（1986）
HAPEX-MOBLIHY:

Ahydrologic

atmosphericexperiment for the study of water budget and

我が国の BAHC 研究を牽引された筑波大学名誉教授の榧根 勇先生，総合地球環境学研究所名誉教授の福嶌義宏先生に感謝申し上げます。日本土壌肥料学会の英文誌（SSPN 誌）の iLEAPS 特集号では，国立研
究開発法人 農業環境技術研究所 物質循環研究領域の林 健太郎主任研究員に大変お世話になりました。また図 3 は，東京大学生産技術研究所の安立美奈子博
士にご提供頂きました。ここに記して感謝申し上げます。

evaporation flux at the climatic scale. Bulletin of theAmerican Meteorological Society, 67, 138 - 144.
6）Goutorbe, J.-P., T. Lebel, A. Tinga, P. Bessemoulin, J.
Brouwer, A. J. Dolman, E. T. Engman, J. H. C. Gash,
M. Hoepffner, P. Kabat, Y. H. Kerr, B. Monteny, S.
Prince, F. Said, P. Sellers and J. S. Wallace（1994）
HAPEX-Sahel: a large-scale study of land-atmosphereinteractions in the semi-arid tropics. Annales ofGeophysicae, 12, 53 - 64.
7）Prince, S. D., Y. H. Kerr, J.-P. Goutorbe, T. Lebel, A.

注

Tinga, P. Bessemoulin, J. Brouwer, A. J. Dolman,
E. T. Engman, J. H. C. Gash, M. Hoepffner, P. Kabat,

注 1）日本学術会議 環境学委員会・地球惑星科学委員会

B. Monteny, F. Said, P. Sellers and J. Wallace（1995）

合同 IGBP・WCRP・DIVERSITAS（An International

Geographical, biological and remote sensing aspects

Programme of Biodiversity Science：生物多様性科

of the hydrologic atmospheric pilot experiment in

学国際共同研究計画）
合同分科会 iLEAPS 小委員会

the Sahel （HAPEX-Sahel）. Remote

注 2）名古屋大学の太陽地球環境研究所，地球水循環研

SensingofEnvironment, 51, 215 - 234.

究センター，年代測定総合研究センターが統合し，

8）Sellers, P. J., F. Hall, H. Margolis, B. Kelly, D.

2015 年 10 月 1 日に発足した新しい附置研究所。

Baldocchi, G. den Hartog, J. Cihlar, M. G. Ryan, B.

基盤研究部門の他に，国際連携研究センター，統Goodison, P. Crill, K. J. Ranson, D. Lettenmaier and合データサイエンスセンター，飛翔体観測推進セ

D. E. Wickland （1995） The Boreal ecosystem-

ンターがある。このうち国際連携研究センターは，

atmosphere study （BOREAS）: an overview and

今後の iLEAPS 国内事務局を担う。

early results from the 1994 field year. Bulletin of theAmerican Meteorological Society, 76, 1549 - 1577.

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170

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16）Pitman, A. J.（2003）The evolution of, and revolution25）Adachi, M., A. Ito, A. Ishida, W. R. Kadir, P. Ladpala

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正多・及川武久（2004）
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model and field measurements. Biogeosciences, 8,2635 - 2647.
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18）佐藤 永（2008）生物地球化学モデルの現状と未来－
静的モデルから動的モデルへの展開．日本生態学
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27）Guenther, A., M. Kulmala, A. Turnipseed, J. Rinne,19）Baldocchi, D., E. Falge, L. Gu, R. Olson, D. Hollinger,

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S. Verma, T. Vesala, K. Wilson and S. Wofsy（2001）

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28）Saigusa, N., H. Muraoka and K. N. Nasahara（2012）

FLUXNET: A new tool to study the temporal andCross-disciplinary

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〈http://www.ileaps.org/sites/ileaps.org/files/news20）Reissell, A. ed.（2006）Boulder, CO, January 2006,
1st iLEAPS science conference, iLEAPS specialist

letters/NL12_5MB.pdf〉
29）Hiyama, T., N. Saigusa and K. Yagi（2015）Preface toworkshop on flux measurements in difficult conditions,the special section “Soil and plant aspects in theiLEAPS Newsletter, 2, 36pp.

Integrated Land Ecosystem － Atmosphere Processes21）萬 和 明・ 山 崎 大・ 吉 田 龍 平・ 新 田 友 子・Yadu
Pokhrel・辻本久美子・平林由希子・田中賢治・檜山
哲哉（2010）GEWEX/iLEAPS 合同国際会議参加報
告．水文・水資源学会誌，23, 83-91.
andGlobal61, 1.
30）Hayashi, K., T. Tokida, M. Kajiura, Y. Yanai and M.
Yano （2015） Cropland soil-plant systems control22）Keller M., M. Bustamante, J. Gash and P. S. Dias
eds. （2013） Amazonia

Study（iLEAPS）.” Soil Science and Plant Nutrition,

Change,Geophysical Monograph Series, 565 pp., （Online）
ISBN: 9781118670347. doi: 10.1029/GM186
23）安立美奈子（2011）
iLEAPS（統合陸域生態系－大気プ
ロセス研究計画）：第三回会議報告．地球環境研究センターニュース，22, 2-3.

production and consumption of methane and nitrous
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Science and Plant Nutrition, 61, 2 - 33.
31）Sato, H., A. Ito, A. Ito, T. Ise and E. Kato（2015）
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Soil Science and Plant Nutrition, 61, 34 - 47.
32）Nakano, T. and M. Shinoda（2015）Modeling gross〈http://www.cger.nies.go.jp/cgernews/201112/253

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171

檜山ほか：陸域水循環・物質循環プロセス研究

檜山

哲哉／Tetsuya HIYAMA名古屋大学宇宙地球環境研究所・教授。
名古屋大学大気水圏科学研究所・助手，
同 地球水循環研究センター・助教授および准教授，総合地球環境学研究所・准教授，名古屋大学地球水循環研究センター・教授を経て，2015 年 10 月から現職。専門は水文学，気候・気象学，地球環境学。主な著書に『新しい地球学－太陽 - 地球 - 生命圏相互作用系の変動学』（共編著，
名古屋大学出版会），『水の環境学－人との関わりから考える』（共編著，名古屋大学出版会），『環境人間学と地域 シベリ
ア－温暖化する極北の水環境と社会』（共編著，京都大学学術出版会）等がある。

三枝

信子／Nobuko SAIGUSA

国立環境研究所地球環境研究センター・副センター長。筑波大学生物科学系・助手，通商産業省資源環境技術総合研究所・研究員および主任研究員，産業技術総合
研究所・主任研究員を経て，2008 年 4 月
より国立環境研究所地球環境研究センター・
陸域モニタリング推進室長。2013 年 4 月から現職。専門は微気象学，陸域の生態学。主な著書に『陸域生態系の炭素動態－地球環境へのシステムアプローチ』（分担執筆，京都大学学術出版会），『水環境の気象学－地表面の水収支・熱収支』（分
担執筆，朝倉書店）等がある。

172

八木

一行／Kazuyuki YAGI

農業環境技術研究所・研究コーディネー
タ。農業環境技術研究所・主任研究官，
国際農林水産業研究センター・主任研究官を経て，2007 年 4 月より農業環境技術
研究所・上席研究員。2010 年 10 月から現職。専門は土壌学，生物地球化学。主な著書に『土壌圏と大気圏－土壌生態系のガス代謝と地球環境』（分担執筆，朝倉書店），『シリーズ 21 世紀の農学 地球
温暖化問題への農学の挑戦』（分担執筆，養賢堂）等がある。