リモートセンシングとプロセスモデルを用いた森林炭素監視システムの開発

山形与志樹
国立環境研究所 地球環境研究センター

森林炭素監視システムの概要（環境省地球環境研究総合推進費）
成果① 森林/非森林の分布と炭素収支の高分解能マッピング

人工衛星による観測
ALOS/PALSAR

グローバルな森林マッピングへ放出

吸収

成果② 土地利用転換に伴う炭素収支
シミュレーション

陸域生態系モデル
現地観測に基づく高度化

森林→アブラヤシ園
炭素循環

窒素循環

インベントリに基づく
検証

SAR/光学 森林減少・森林劣化検出（シベリア）
The target
Icha-Tara test site
South of boreal region

ALOS/PALSAR-based study:- Forest biomass estimation- Boreal forest monitoring (land-cover change analysis)- Tracking Carbon

Spatial distribution of groundobservation plots (440) at
ALOS/PALSAR, scene
2007/07/16:
R-HH
J-HVB-HH/HV地上部観測によるバイオマス分布（シベリア）
Upland deciduous forest

Mixed forest

440 observations:Average biomass 73 (SD±44) tons/ha.
Middle range biomass values dominate in the data set.

Peat swamp forest

Wet grassland (reed bush)

All analyses performed excluding open water fraction.
70

62

Forested peatland

Open peatland (fen)Dry grassland (meadow)

Ridge-hollow-pool bog

Number of observetion plots

60

50
50

45403329303132
2920172014131612910573 30010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190

Wooden biomass, tons/ha

180
200
160
140120100
Ground measured
tons/ha2007_07_16
2008_07_18
2008_0(HV(HV)biomass,)

ALOS/ PALSARの後方散乱：生態系ごとの寄与（シベリア）

ボルネオ島の森林/非森林面積マップ

面積: 743,330 km
国：インドネシア・マレーシア・ブルネイ

インドネシアは、2000年から2010年における森林の減少面積が、ブラジル、オーストラリアに次ぐ世界第三位 （FAO, 2010）マレーシアとインドネシアの2カ国で、世界のパーム油生産量の80％以上のシェアを誇る
パーム油生産のためのアブラヤシプラン
テーションの面積増加が著しい森林/非森林面積のマッピング
1983年から2008年までのボルネオ島における森林/ 非森林のマッピングを
PALSAR、MODIS、AVHRR、SPOT Vegetation の画像を用いて行った。

ALOS /PALSAR L-band データの有効性の検証

PALSAR から得られた13次元のデータを使った土地被覆分類
は、従来よりも高精度であったボルネオ島における森林・非森林の割合
1982

1988

1989

1996

1997

2003

2004

2008
% non-forest
0(data by W. Takeuchi of IIS, University of Tokyo)

50

100

ボルネオ島における森林減少面積の抽出結果
1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

森林面積：増加
森林面積：減少Time-series of forest cover
ボルネオ島における森林減少面積の抽出
2007

2008

森林面積：増加
森林面積：減少

ボルネオ島における森林伐採による炭素放出量推定
Estimation of carbon budget
1983

2008

森林面積の時間変動(RS obs.)

モデルによる炭素収支変動予測

ボルネオ島における森林伐採による炭素収支の空間分布（1983- 2008年）(Yamagata et al., 2010, Earthzine )植生攪乱と陸域生態系モデルに関する研究
陸域炭素循環モデル

目的：森林減少・劣化に伴う炭素放出量を推定するモデル開発代表的な植生タイプにおける調査
天然林

既存モデルによる試行

アブラヤシ林

観測データ

主要プロセスに関する感度実験

残存率：高残存率：低

伐採：アブラヤシ園に転換

例： 伐採時の残渣残存率が土壌炭素量に与える影響

陸域生態系モデルVISIT
陸域生態系モデル：
VISIT
VISIT (Vegetation Integrative SImulator for Trace gases)

空間レベル

日射、気温、降水量、風速、気圧など14項目の日単位の気象データ

VISIT

プロセスの詳細レベル
炭素循環

窒素循環

温室効果ガス(CO2, CH4, N2O)の発生量
生態系純生産量(NEP)、生態系一次総生産量（GPP)
地上部バイオマス量、土壌炭素量、土壌呼吸量

VISIT は植物-土壌の相互作用を検証できるモデルである

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炭素蓄積量(tC ha-1)

タイとマレーシアの熱帯林の炭素蓄積量(a) タイ
地上部バイオマス
地下部バイオマス
腐植リタ－(b)マレーシア

炭素蓄積量（tC ha-1 ）アブラヤシプランテーションの炭素蓄積量
森林伐採

アブラヤシ
森林伐採がなかった場合の炭素蓄積量

地上部バイオマス

残渣
地下部バイオマス
リタ－腐植

陸域生態系モデルVISIT によるマレーシアの森林伐採が炭素蓄積量に与える影響（伐採は1976年と仮定）

アブラヤシ移植後30年の炭素蓄積量は、森林の約35％と非常に小さいことが推定された。
Adachi et al.(2011) Biogioscience土壌からの炭素放出量 (tC ha-1 year-1)

残渣量が土壌からの炭素放出量に与える影響(a) 残渣量: 100%(b)残渣量: 60%(d) r残渣量: 0%(e)残渣量: 33%(c)残渣量: 20%

森林を伐採した際にどれくらい残渣を残すかによって、土壌からの炭素放出量が変化した。

森林伐採による炭素放出量
2-yr period (1977–1978) 10-yr period (1977–1986)

伐採の際の残渣量と、生態系外に持ち出されて消費された炭素を考慮に入れると、どの割合であっても森林に比べて大きな炭素の放出源になっていることが示唆された。

今後の課題：フラックス観測とプロセスモデルを組合せた
炭素蓄積量変化の推定●森林劣化の影響評価●多様なデータと比較検証●高度なデータ利用法の検討（同化）