(別紙様式１０)2019 年度 北極域研究共同推進拠点 共同研究等報告書
申請区分：□萌芽的異分野連携共同研究

共同推進研究□産学官連携フィージビリティ・スタディ□共同研究集会□産学官連携課題設定集会

研究課題名：東シベリアの森林火災跡地の現地調査と InSAR による地盤変動の時空間変化検出
研究期間：2019 年度～

共同研究員

氏名

研究代表者

古屋正人

2019年度

所属・職名

専門分野

北海道大学理学研究院・教 測地学・地球物
授

理学

研究分担者 柳谷一輝

北海道大学理学院・大学院 測地学・地球物（拠点外）

生（2019 年度 D1）

研究分担者 岩花剛

北海道大学北極域研究セン 凍土学（拠点内）

ター・海外研究員

研究協力者

Petr Danilov

区分

理学

北東連邦大学(ヤクーツク)・ 生態学
研究員

Alexander

メルニコフ凍土研究所・副所 凍土学

Fedorov長【研究の内容】(1) 温暖化に伴う永久凍土の融解が懸念されると同時に，森林火災の頻度と深刻度も増加している．
北極圏における森林火災は大気汚染の発生に留まらず，火災跡地での顕著な凍土融解の進行をもたらす．凍土にとって熱的絶縁体であった地表植生が剥ぎ取られ，直ちに回復もしないためである．
アラスカではその証拠が「地盤沈下」として検出されてきたが，沈下量と融解量との対応も含め，詳細な時空間変化やシベリアでの事例については明らかにされていない．本研究では，2014 年にサハ共和国バタガイで発生した森林火災に起因する顕著な地盤変動の時空間変化を合成開口レーダー干渉法(Interferometric Synthetic Aperture
Radar 以下 InSAR)によって捉えるとともに，当該地域の現地調査を 2019年 9 月に行なった．それぞれの概要を以下にまとめる．
Yanagiya and Furuya（2020, JGR-ES 改訂中）は Sentinel-1 と ALOS-2という独立な二つの衛星画像に基づく InSAR によって両衛星で整合的な地盤変動分布を検出し，詳細な時空間変化も明らかにした．長期的な時間変化については，ALOS-2 の 50 枚の InSAR 画像を用いた時系列解析により，火災後 4 年を経て沈降速度が鈍化しつつあることを示した
1

図 1：(上)2015-2019 年の累積変位．(下) 地点 b の時系列.

（図 1 上段は累積沈降量，図 1 下段は b 地点の時系列）．また，2017 年については Sentinel-1 衛星の高頻度観測データを用いて短期的な地盤変動を検出し，火9/20 - 9/22 火災跡地(2014 年)

災跡地の沈降/隆起が空間的に一様ではなく不均一であり，時間的にも linear ではなく episodic に変化することを明らかに9/20, 22 徒歩で移動した．
地盤の沈下量と凍土の融解量が実際にどう対応するかは，何らかの現地観測データで検証する必要がある．また 2018 年と 2019 年には車でアクセス可能な近傍地域で森林火災が発
9/23 火災跡地(2018,2019 年)生しており，今後の地盤変動の推移を InSAR で調べるにあたり，火災直後の地表状況を把握しておくことも重要である．ロジ

スティクスの予備的調査もかねて 2019 年 9 月 20-23 日にバタガイ現地に向かい(図 2)，2014 年火災跡地(テント泊 2 泊), 2018-19 年火災跡地は１日限りではあったが，ピット掘削(温度計設置，土壌水分測定,図 3a,c,f)，融解深測定(図 3b,d,e,f)，簡易水準路線の設置(図 3c)，ドローン撮影等を行なった．
「融解深」とはステンレス棒を地中に差し込んだときの限界

図 2: バタガイ現地調査.2014 年火災跡
地が北西にある.2018,19 年火災跡地は車で近傍までアクセスできた．

深さのことである．本調査時期の 9 月 20 日過ぎは降雪期の直前であり，季節変化する「融解深」が最も深くなる時期で，「活動層厚」に対応している．図 3a,b は 2014 年火災跡での調査風景である．図3a では 113cm の深さでアイスレンズが現れた．また火災から 5 年経過して植生も回復しているが，周囲の木々はまだ回復してはいない．この地点や図 3d に示した火災跡の「融解深」は 120cm を超えていたのに対して，図 3d で明瞭なようにごく近傍でも焼失していない領域での融解深は 45cm 程度で，80cm も深くなっている．また，2018 年と 2019 年の火災跡地での融解深測定の結果を見ると，2018年火災跡は既に顕著に深くなっているのに対して，2018 年火災跡では焼失域とそれ以外の違いが明瞭ではなかった．2020 年度には，最新の InSAR 画像の結果を参照しながら，これらの地点での再(a)

(d)

(b)

(e)

(c)

(f)

図 3: バタガイ現地調査の様子. (a)2014 年火災跡でのピット掘削.113cm を超えたところでアイスレンズが出てきた．
2(b) 2014 年火災跡での融解深測定．120cm 超の深さ．(c)地温計の設置，土壌水分測定，水準路線の設置．(d)InSAR
画像で見つけていた 2014 年火災跡の植生の明瞭な境界．その付近での融解深測定にも顕著な差が現れた．(e)2018年の火災跡地と融解深測定の結果．(f)2019 年の火災跡地と周辺の非焼失域での掘削と融解深測定．

測による時間変化の有無の調査や新規観測点の構築を行う予定である．
(2) 本共同研究に関連する活動 (調査のみ記す)
日程(月日)

日数

活動内容

場所

共同研究員・研究協力者の参加者名

参加者

(日)

数
(人)

2019.9.16-18

3 移動と調査打合 ヤ ク 古屋正人、柳谷一輝、岩花剛、Petr
せ5ー ツ Danilov, Alexander Fedorov
ク2019.9.19-24 6

現地調査

バ タ 古屋正人、柳谷一輝、岩花剛、Petrガイ

6

Danilov, Alexander Fedorov, ErelStruchkov(現地ガイド)

2019.9.25-26 2

移動と調査打合 ヤ ク 古屋正人、柳谷一輝、岩花剛、Petr
せ5ー ツ Danilov, Alexander Fedorov
ク【研究論文や著書等】
著者名, 発行年, 論文タイトル, 掲載誌名, 巻・号, ページ, DOI

査読のIF

有無

Yanagiya, K. and Furuya, M. (2020): Post-wildfire surface deformation near 〇

分野
(注 3)

4.25

⑥

Batagay, Eastern Siberia, detected by L-band and C-band InSAR,

J. Geophys. Res., Earth Surface, (改訂中)(Preprint: https://www.essoar.org/doi/abs/10.1002/essoar.10501390.1 )(注 3) 分野：① 化学 ② 材料科学 ③ 物理学 ④ 計算機＆数学 ⑤ 工学
⑥ 環境＆地球科学 ⑦ 臨床医学 ⑧ 基礎生命科学 ⑨ 人文社会系【研究発表】
発表年月日

発表者名

発表タイトル

発表学会等名

発表地

称

招待
講演(〇)

2019.5.30

柳 谷 一 輝 （ 北 大 理 学 東シベリア・バ 日 本 地 球 惑 星 幕張メッセ、院）、古屋正人(北大理 タ ガ イ 周 辺 に 科学連合 2019 千葉学研究院)

おける森林火年大会

災に伴う永久凍土の融解沈
下と凍上量の時空間変化

2019.9.9

柳 谷 一 輝 （ 北 大 理 学 InSAR で検出 雪 氷 研 究 大 会 山 形 テ ル院）、古屋正人(北大理 し た 東 シ ベ リ 2019学研究院)

ア・バタガイ周3サ、山形

辺の森林火災後地盤変動と活動層厚の推定

2019.10.30

柳 谷 一 輝 （ 北 大 理 学 InSAR で検出

日本測地学会

富山国際会院）、古屋正人(北大理 した東シベリ

第 132 回講演

議場、富山学研究院)

会

アの森林火災後地盤変動：凍上の物理的解釈

2019.11.19

柳 谷 一 輝 （ 北 大 理 学 Batagay 現地

永久凍土の変極 地 研 究院）、古屋正人(北大理 調査報告と動とそのモニ所、立川学研究院)

InSAR によるタリングに関火災後地盤変する研究集会

動の時系列解析2019.12.2

古屋正人(北大理学研 Postwildfire究院)、柳谷一輝（北大 surface

AGU

FallSanFrancisco,Meeting理学院）、岩花剛（アラ deformation atUSAスカ大学/北大北極域 Batagay,
セ ン タ ー ） ,Alexander Eastern Siberia:
Fedorov

detection by Land

C-bandInSAR

andpreliminary
report of fieldobservation

2019.12.8

柳 谷 一 輝 （ 北 大 理 学 Postwildfire

1stSouthern院）、古屋正人(北大理 surface

Hemisphere学研究院)

deformation at

Conference onBatagay,

Permafrost

Queenstown,
New ZealandEastern Siberia,detected by L
bandandC

band InSAR

2020.1.23

古屋正人(北大理学研 ALOS2究院)

The Joint PI

TKP 新橋カ

InSAR

Meeting

ンファレンス

applications

JAXA

4ofEarthセンター、

to climate andObservation

weather:

Missons

post-wildfire

FY2019東京

grounddeformationin Eastern
Siberia andtroposphericdispersive
phase during
heavy rain

2020.2.18

岩花 剛 (北大北極域 Monitoring of

北極圏国際シ 紋別市文化研セ/アラスカ大学), 阿 permafrost

ンポジウム「オ 会館、部隆博 (JAXA), 柳谷 land

ホーツク海と海 北海道

一輝 ( 北大院理 ), 古 deformation

氷」2020屋 正 人 , Petr Danilov and adaptation
Federal to related(Nort-Eastern

Univ. Yakusk, Russia), subsidence 河 村 巧 ( 岩 田 地 崎 ), 2017-2019
Petr Efremov (Yakutsk case studies in
Permafrost

Inst., the Sakha

Russia),Alexey Republic,

Desyatkin(Yakutsk Russia -Permafrost Inst., /Inst.
Biological

Problems

Cryolithozone, Russia),
蟹江俊仁 (北大工院),
飯 島慈 裕 ( 三重大 生物資源), Yuri Zhegusov(Inst.

Humanities

IndigenousPeople

North,Russia),

Anastasia

Tseeva(YakutState

DesignRes.

Inst.

Constr.,Russia),

田 殿雄(JAXA),

AlexsandrFedorov(Yakutsk5PermafrostInst.,

Russia)【本共同研究の発展】(1) 応募中：2020 年度北極域研究共同推進拠点研究者コミュニティ支援事業 共同推進研究 「バタガイ近郊の 2018-2019 年森林火災に伴う凍土融解過程の現地調査」（代表者：古屋正人）(2) 応募中：2020 年度-2022 年度：基盤研究（B） 「理学・工学の融合的視点による永久凍土地帯の地形生成と温暖化による地形変形機構解明」（代表者：蟹江 俊仁）(3) 進行中：2019 年度-2021 年度基盤研究（C） 「永久凍土地帯における森林火災後の地盤変動:時空間変化の検出とモデリング」（代表者：古屋正人）(4) 2020 年 6 月開始: ArCSⅡ「温暖化する北極域から見るエネルギー資源と食に関わる人間の安全保障（代表:高倉浩樹）」サブテーマ 1「生態・水環境変化を想定した凍土荒廃影響評価」（サブ代表：飯島慈裕）【アウトリーチ、取材、その他】(1) 現地調査でバタガイに滞在中，現地のベルホヤンスク新聞から取材を受け，別紙(添付)のように後日新聞発表された．見出しには「日本の科学者：我々はまた来ます」と書いてある．
(2) 2019.9.9 の「雪氷研究大会 2019」では学生優秀発表賞ポスター部門で優秀発表賞, 2019.10.30の「日本測地学会第 132 回講演会」においても「学生による講演会優秀発表賞」を受賞した．
（参考） https://sites.google.com/view/2019jcsir/学生優秀発表賞
http://www.geod.jpn.org/contents/gakusei.html

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