(別紙様式１０)２０２０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【研究課題名】：□産学官連携課題設定集会

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【研究期間】：2020 年度～2020 年度【共同研究員】
共同研究員

氏名

研究代表者

古屋正人

所属・職名

専門分野

北海道大学理学研究院・教授

測地学・地球物理学

区分

（拠点内）
研究分担者 岩花剛

北海道大学北極域研究センタ 凍土学（拠点内）

ー・海外研究員
柳谷一輝

北海道大学理学院・大学院生 測地学・地球物理学（2020 年度 D2）

研究協力者

PetrP. 北東連邦大学ヤクーツク校・研 応用生態学

Danilov

究員

Alexander

メルニコフ凍土研究所・副所長

凍土学

Fedrov【研究の内容】(1) 北極圏の森林火災は温暖化と共にその規模も頻度も上昇しており，火災直後の大気や近隣住民への社会的影響は特に注目を集めるが，数年間にわたる顕著な凍土融解とそれに伴う地盤変動も起こす．凍土融解をきっかけとした土壌からの温室効果ガスの再放出が温暖化へ正のフィードバックをもたらすことも懸念されており，遠隔地であっても凍土融解量の定量的評価は重要である．一方で遠隔地で凍土融解量を直接掘削して測定することは極めて困難であり，衛星リモー
ト セ ン シ ン グ 手 法 の 一 つ で あ る 合 成 開 口 レ ー ダ ー 干 渉 法 (Interferometric Synthetic Aperture
Radar/InSAR)による凍土融解に伴う地盤変動の検出が有力な手段になる．Yanagiya and Furuya(2020, JGR-ES)はサハ共和国バタガイ周辺で 2014 年に発生した森林火災跡の地盤変動を報告したが，周辺では 2018/2019 年に加え 2020 年夏にも大規模な火災が発生した．InSAR 画像解析で得られる近年の火災跡地の地盤変動の時空間変化データをより実証的に解釈するために，火災後初期（1-2 年目）の植生状態や融解深度の空間分布の時間変化を知るための現地調査を2019 年 9 月に引き続き実施する計画だったが，コロナ禍で日本チームは参加できなかったた
め予定していた作業の一部をロシアチームに託した．また， JAXA の「だいち 2 号」の通常の観測計画には入っていない高分解能 SM1 モードによる有償による撮像を複数回実施して頂き，火災後初期の詳細な地盤変動の時空間分布を得ることが出来た．
1

(2) 図 1( 左 ) に 光 学 画 像
2019_fireSentinel-2 による 2018/2019 年の火災跡とクレータの位置関係を示す．2019 年 9 月に最初の現地調査を行い，図 1(右)のように両年の火災跡(B)と非2018_fire

火災跡(U)を跨るように水準路線を設置した．さらに B と U とで融解深測定を実施し，地温測定のためのデータロガーも設置

図 1: (左) 2018/2019 年火災の跡とバタガイクレータの位置関係．(右) 2019 年
火災跡南端の上空から北西方向をドローンによって撮像している．

した．2020 年 9 月にロシア側研究者に同地域の再測定を依頼した．水準測量の結果によると，
B19(2019 年火災跡)は約 1cm の沈下で，U19(2019 年非火災跡)と大きな差は無かった．ただし，この沈下量は火災跡の一部の一本の水準路線の結果で，火災跡地全体の変動を代表するわけではなく，InSAR の結果も大きな変動量を示していない．また，融解深は 2018 火災跡地で 2019 年の103cm(1σ9.5cm)から 130cm(1σ3.4cm)に，2019 火災跡地では 78cm(1σ12.6cm)から 117cm(1σ8.7cm)と深くなった．2019 年火災跡での 78cm は実は隣の非火災跡と大きな変化はなかったが，火災直後の測定値で，火災後 1 年を経て，融解深は深くなり，地下の温度構造が大きく変化していることは明らかである．
Yanagiya and Furuya (2020)では 2014 年火災後最初のデータが 2015 年 10 月からだったた
め初期の沈下量/融解量は明らかになっていなかった．2018 /2019 年のデータ解析によって 2018 /2019 年火災前後の地盤変動が検出された（図 2,3）
．従来の InSAR による凍土帯の火災後地盤変動検出で火災時期を挟むと干渉性の劣化で欠測になっていたが，図 2 はヤナ

図 2: 2019 年火災前後の異なる 2 画像から得られた 2 つの独立な InSAR 画像．左右で同じ空間パターンの変動を示し，最大約 15cm の沈降を示す．

川対岸の 2019 年火災(2019/06/09-26))，図 3 はクレータ周辺の 2018 年火災(2018/08/03-08)と2019 年火災(2019/07/12-22)の火災前後の SAR
画像から得られた地盤変動を示す．
図 2 のヤナ川対岸の 2019 年火災跡は最大で15cm ほどの沈降を示しているが，空間的には不均一性が高く，ほぼ変動していない所もある．一方図 3 のクレータ東側では 2018 年火災跡も 2019 年火災跡も火災五一年目は沈降よりは隆起(凍上)量の方が大きい．
火災を挟んだ画像でも InSAR が可能である
2

図 3: 左は 2018 年火災前後，右は 2019 年火災前後の画像から得られた InSAR 画像．左の 2018 年跡地は隆起が卓越している:2019 年跡では当然ながら殆ど変化ない．右で2019 年火災跡も最初の 1 年間は隆起が卓越しているが，2018 年跡は沈降が卓越し始めている．

ことは技術的にも新規性がある．また地域的な隆起と沈降の違いは，周辺の地形や地下水文環境の変化を反映していると考えられる．
JAXA の「だいち 2 号」は海外では空間分解能がやや劣るモード(10m)で観測が続けられてきたが，2020 年に現地作業が不可能になった代わりに，より空間分解能の高いモード(3m)による有償観測を(株)パスコを通じて要求し，JAXAにはこれまでに 3 回新規に撮像していただいた．図 4 に示
すのは予備的な結果で，2010/10/23-2021/03/12 の SAR 画像から得られた 2018/2019 年火災跡地の地盤変動である．
10 月から 3 月にかけた厳冬期の変動で 2018/2019 年火災跡で場所に応じた不均一な凍上シグナルが現れている．
2019 年火災跡ではガリーそのものでは変動は小さく，それに挟まれた領域で顕著な変動が見られている．また，北東

図 4: ALOS2 の 2020/10/23 と 2021/03/12 のSM1 画像で得られた地盤変動．黄色から赤にかけて、隆起のシグナルを示す．バタガイク
レータの紫色は DEM の誤差と思われる。に向かって緩やかに傾斜している地形の中間から下流部で振幅が大きい．2019 年の現地観測では滞在時間の制約もあったため図 1(右)の地域に限られ，図 4 で大きなシグナルが見えているところからは離れている．次年度以降に向けたより実効性のある現地観測の指針を得るためにも，高空間分解能 InSAR による火災域全体の地盤変動を調べておくことには大きな意義がある．
(3) 本共同研究に関する活動・実績等を下表に記入してください。
①研究打合せ、学会参加・集会(注 4)、調査等(注 4)

研究代表者、共同研究分担者、研究協力者、招へい者によるもの

日程(月日)

日数

活動内容

(日)

場所

研究代表者、共同研究分担者、研参加者

究協力者、招へい者の参加者名・部

数

署

(人)

2020.08.08 1

研究打合せ

Online 古屋正人、岩花剛、柳谷一輝

32020.10.26 1

研究打合せ

Online 古屋正人、岩花剛、柳谷一輝、阿部 4隆博

2021.3.11

1

研究打合せ

Online 岩花・古屋・阿部・柳谷・河村巧・蟹 8
江俊仁・飯島 慈裕 ・田殿健雄・田中雅人

2021.03.17 １

研究打合せ

Online 古屋正人、岩花剛、柳谷一輝

3

②研究論文
論文 1
項目

記入要項

回答(1)著者名(共著者名含む)、

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

発行年、論文タイトル、掲載

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

3

誌名、巻・号、ページ数、Geophys. Res. Earth Surface, 10.1029/2019JF005473

DOI、出版年月日③研究書等著書
著書名・著者名

出版年月

出版社名

該当なし
④特許等出願
特許、実用新案、商標<記入例> 特許第○○○号（特願○○○-○○○）「発明名称○○○○○○○○」

該当なし⑤研究発表(資料添付も可)
発表年月日

発表者名（共著者を含む）

発表タイトル

発表学会等名称

発表地

招待
講演
(〇)

2020.7.12-

柳谷一輝（北大理学院），古東シベリアのJpGU-AGU

16

屋正人(北大理学研究院)，

2014, 2018,

Joint Meeting

岩花剛(北大北極域センタ2019 年森林火ー / ア ラ ス カ 大 ) ， Petr

災跡地におけDanilov(北東連邦大学)，る凍土融解凍Alexander Fedorov （メルニ結過程の観測Onine

コフ凍土研究所）
2020.10.21

柳谷一輝，古屋正人，岩花

InSAR に よ る日本測地学会

オンラ剛，Petr Danilov

森林火災直後第 134 回講演

インのサーモカル会

スト開始過程の研究
2020.11.17

柳谷一輝，古屋正人，岩花

InSAR で 検 出

雪氷研究大会オ ン

剛，Petr Danilov

した森林火災ラ イ

直後のサーモンカルスト開始過程
2020.12.8

Kazuki Yanagiya, Masato

Thermokarst

AGUFuruya, Go Iwahana, Petr

initiation

Meeting

Danilov

process

after

wildfire:casestudies of the4Fallオ ンラ イン

2018, 2019 and2020 fires near
Batagay,Eastern Siberia
2021.3.9

柳谷一輝，古屋正人，岩花InSAR で 検 出ISOP( 日 本 国オ ン

剛，Petr Danilov

した森林火災内の凍土研究ラ イ

跡地における者による研究

ン

2020 年の季節

集会)

的地盤変動

⑥国際シンポジウム等への参加状況(資料添付も可)参加をした主な国際シンポジウム等
開催時期（年月）

国際シンポジウム等名称

2020.2.22

招待講演/議長の有無

第 35 回北方圏国際シンポジウム

招待講演⑦本共同研究に関し実施(主催、共催、後援等)したシンポジウム・集会(注 6)等(資料添付も可)(注 6) 研究代表者、共同研究分担者、研究協力者、招へい者以外を含む参加募集によるもの
開催日

実施

形態

シンポジ

地(注 7)

ウム・集（国、県、会等名市など）

称

目的及び概要対象者

参加人数(注 7)(海外(注 8))

該当なし⑧本拠点共同研究に係る成果が科学研究費などの外部資金の応募(予定を含む)やプロジェクトに発展した例があればご記入ください。
・プロジェクト名・プロジェクトの主な プロジェクト期間

・プロジェクト概要

・代表者・関係者(所属) 財源(目的・期待効果、規模、参加・関係研究者国等)

・金額

・予定の場合は、(予・これまでの本共同研究との関定)と記載してください

連性(300 字程度)

Permafrost degradation Belmont Forum — 2021～2024

本拠点の共同推進研究で実impacts on soils, human Sustainabilityof

施してきた InSAR 画像解析を

societies,

andバタガイ以外のシベリア・ヤク

water Soils

resources and carbon Groundwater

ーチアにおける永久凍土地表

cycle・代表 者:Antoine 各参加国約 500－

面の監視と凍土融解地盤沈

Sejourne（University of 3000 万円/年

下の検出にも発展させ、凍土Paris）、古屋 正人(北融解による土壌含有有機物の5海 道 大 学 ) 、 Go水系への影響を評価する。

Iwahana (University of

参加国：フランス・日本・アメリ

AlaskaFairbanks) 、カ・ロシア（ただし日本の予算

NikitaTananaev(YakutskPermafrostはフランスから補助される）.

Institute)⑨研究成果が一般社会産業界などに還元（応用）された事例や新しい研究分野の開拓や教育活動に反映された事例(資料添付も可）
該当なし⑩その他国際研究協力活動事例
事業名

概要

受入人数

派遣人数

該当なし
⑪学会賞等受賞、アウトリーチ、取材、その他年月日

所在・出典・新聞名等受賞者・関係者(所研究課題名・賞名・内容等属)2020.5.11

2020.10.4

NHK 制作局 第 1 制

古屋正人、柳谷一輝

シベリアの永久凍土の調査研究

作センター 科学・環について、Zoom で取材を受け境番組部 福原暢介

た。未放映。

Вести岩花剛・古屋正人・柳ロシア・バタガイにおける森林火Верхоянья

谷一輝

災および永久凍土の現地調査に(News Verkhoyaniya)

ついて地元新聞からインタビューを受け、その内容が掲載された。

2020.12.5

雪 氷 研 究 大 会 2020

柳谷一輝(北大理学 学生優秀発表賞（口頭発表部門・(2020.11/16-18)

院自然史科学専攻)優秀賞）, 公益社団法人日本雪氷学会

2020.8.31

EOS (AGU の機関紙)

古屋正人、柳谷一輝

下記 URL1 を参照ください。

1: https://eos.org/articles/wildfires-trigger-long-term-permafrost-thawing⑫コロナ禍の影響と対策
本共同研究へのコロナ禍の影響と対策(改善・代替策、計画変更、工夫等)、助成金執行率(%)について記述してください。
影響の事象

対策の有無と内容(計画変更・中止、改善・代替策、工夫等)

現地調査に日本チームは行けなかった。

ロシアの共同研究者に一部の作業を代替してもらった。また、新規の高分解能レーダー画像6

の有償観測を要求した。

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