(別紙様式１０)２０２１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】：バタガイの 2018-2020 年森林火災に伴う凍土環境変化：リモートセンシングと現地調査【研究期間】：2021 年度【共同研究員】
共同研究員

氏名

研究代表者

古屋正人

（拠点内）
研究分担者

柳谷一輝

（拠点外）
研究分担者

岩花剛

（拠点内）
研究協力者

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

理学北海道大学理学院・大学院

測地学・地球物生（2021 年度 D3）

理学北海道大学北極域研究セ

凍土学

区分

ンター・海外研究員
Petr P. Danilov

北東連邦大学ヤクーツク

応用生態学

校・研究員
Alexander

メルニコフ凍土研究所・副所 凍土学

Fedrov

長【研究の内容】(1) 概要：サハ共和国バタガイ周辺には世界最大の凍土侵食地形として有名な「バタガイカクレーター」(バタガイカスランプ)が存在する．これは 1970 年台の森林伐採をきっかけとして 20-30 年をかけて発達したもので，厚さ 50m 程以上の地下氷が露出している．同じ斜面で 2018 年，2019 年に火図 1 (a)衛星画像の撮像範囲 (b)バタガイカクレータ周辺の Sentinel2 画像災が発生した(図 1b)．森林火災による表層植生の喪失をきっかけとして，融解深の深化と凍土融解が進行し，それは地盤変動の時空間変化をもたらすため，第二のバタガイカクレータの発生の可能1

性もある．我々はその初期過程を明らかにするため 2018 年および 2019 年の火災に伴う地盤変動を衛星リモートセンシング手法の InSAR を用いて検出した．さらに InSAR データを実証的に解釈・検証するために，火災後初期（1-2 年目）の植生状態や融解深度の空間分布を現地調査し，数年間に渡る環境変動を追跡するための基礎データを得ることを目的とした．コロナ禍ではあったが，2021 年
9 月には柳谷・岩花は現地調査に向かい，融解深の時空間変化(図２)を明らかにした．また昨年度以来，ALOS-2/PALSAR-2 の高空間分解能モード SM1 による新規撮像を有償で定期的に実施しており，火災跡地における 5m 未満の空間スケールの地盤変動の不均一性も検出し，局所的な地形との対応が明らかになってきた（図 3）．
(2) 研究内容と成果(2000 字)：
図 2 は、バタガイカクレータとその近傍で 2018 年、2019 年に発生した火災跡の内部と近傍の非焼失域における融解深データの時間変化を示している． 全て 9 月中旬以降に実施しており、概ね年間最大の融解深すなわち活動層厚を示していると考えられる．
2018 年火災跡と 2019 年火災跡は再近接点で 500m ほどしか離れていない．非火災跡での融解深は 2019 年跡の方で 20cm ほど深いが測定点数が少ないため有意差はない．一方，2018 年跡では１年後に融解深が有意に 50cm 以上深くなっている(図 2a)． 2019 年の火災後 2 ヶ月弱の火災跡とその周辺の融解深の差は有意ではないが，翌年には明らかに深い(図 2b)．2021
年は平均値では前年との差ははっきりしな
いが(図 2b)，図 2c を見ると１年後ほどではないが，少しは融解深が深くなっていることが分かる．
図 2：2019 年、2020 年、2021 年に実施した融解深測定の結果．(a)2018 年火災跡(赤)と近傍の非火災跡地における融解深の平均；エラーバ
ーは 2σを示す．(b)2019 年火災跡(赤)と近傍の非火災跡地における融解深の平均；エラーバ
ーは 2σを示す．
(c)2019 年火災跡の内部と外部を跨ぐ測線における融解深度の年々変化．(b)の Burn_19 とUnburn_19 はこれらのデータに基づいている。

2

コロナ禍により現地調査を縮小せざるを得なくなったことを受けて，ALOS-2 の通常運用である
SM3 モード(10m 分解能)以外に 3m 分解能の SM1 モードによる撮像を有償で実施した結果，地盤変動の微地形との対応が鮮明に分かるようになった．図 3 はその一例で 2019 年火災跡の中にあるガリーの周辺を拡大したものである．一年間の累積変位量はガリーの底で多少見られるが，その外側では殆ど沈降していない(図 3 左)．一方，地盤変動の季節変化振幅は±5cm 以上と非常に大きい（図 3 中，右）．ガリーの底にだけ見られる年間の累積沈下は凍土層そのものの沈下を示すものであろう．ガリーでの侵食によって Permafrost table までの物理的な距離自体が近くなっていると思われる．但し，沈降量自体は 2014 年火災跡(Yanagiya and Furuya, 2020, JGR-ES)に比べると小さい．
振幅の大きな季節変化は火災跡内で顕著に見られる現象であり，図 2 の融解深データからも土壌水分量の大小を反映していると考えられる．ガリーの縁から底部までの傾斜地では殆ど変位していないのは，水自体が流出しているためと解釈できる．

図 3:ALOS-2 SM1 モード画像の InSAR による 2019 年火災跡の内部の地盤変動．(左)2020 年 10 月23 日から 1 年間の累積変位量．(中)2020 年 10 月 23 日から 2021 年 3 月 12 日までの変位量．負の値は凍上による隆起を示す．(右)2021 年 3 月 12 日から 8 月 13 日までの変位量．ガリーの外側の正の値は沈降を示す．底部は夏季の融解によって干渉度が低下している．

(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(月日数日)

(日)

活動内容

場所

研究代表者、共同研究分担者、研究参加者

協力者、招へい者の参加者名・部署

数
(人)

3

2021.9.10

14

現地調査-9.23

サハ

柳谷一輝、岩花剛、Fedorov、Erel

4人

古屋正人、柳谷一輝、岩花剛、飯島8人

共和国

2022.3.3

1

研究打合せ

札幌

慈裕(三重大)、阿部隆博(三重大)、河村巧(岩田地崎)、蟹江俊二(北大工)、
田殿武雄(JAXA)
②研究論文
執筆中
③研究書等著書『リモートセンシング事典』 (分担執筆/印刷中) 7-11 氷河流動・氷河変動（担当:古屋正人）④特許等出願該当なし⑤研究発表(資料添付も可)
発表年月日

発表者名（共著者発表タイトル

発表学会等名称

発表地を含む）招待
講演(〇)

2021.4.

Kazuki Yanagiya,

Thaw subsidence andEuropean Geoscience

Masato Furuya（北大frost heave caused byUnion General Assembly理）,2018-20 forest fires

Go Iwahana(北大北around Batagay:極域), Petrvalidation with multiple

Danilov(北東連邦大)InSAR data and fieldOnlineobservation

2021.6.

Kazuki Yanagiya,

The initial process ofInternational Association

Masato Furuya（北大post-fire groundof Geodesy 2021

理）,

deformation in

Go Iwahana(北大北Northeastern Siberian極域), Petr

permafrost areas

Danilov(北東連邦大)detected by L-band

Onlineand C-band InSAR

2021.6.

柳谷一輝、古屋正Thaw subsidence and人、岩花剛、Peter

frost heave after 2018-

Danilov

20 wildfires around
Batagay detected by
InSAR and fieldobservation

4

JpGU Meeting 2021

Online2021.11.18

柳谷一輝、古屋正

東シベリアの火災跡地に

日本測地学会第 136 回人、岩花剛、Peter

おける永久凍土融解の講演会

Danilov

空間的不均一性：

OnlineALOS2 高分解能干渉
画像と現地調査による検証

2021.12.

Kazuki Yanagiya,

High-resolution

frost

Masato Furuya, Go

heave map

fire

Iwahana, Petrscarsin Batagay,

Danilov

NE

Siberia, derived

byL-band InSAR

atand validation withfield

observation⑥国際シンポジウム等(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

招待講演/議長の有無2021.10.27

RCOP (Regional Conference on Permafrost) 2021

無(下に Spatial chat の画面コピーを添付)

2022.2.

The 36th International Symposium on the Okhotsk Sea &無Polar Oceans 2022

2022.3.

PAWCs (Pan-Arctic Water -Carbon Cycles and TerrestrialChanges in the Arctic: For resilient Arctic Communities)
international symposium

5無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)
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。
プロジェクト期間

・プロジェクト概要

・プロジェクト名・プロジェクトの主・代表者・関係者(所な財源(目的・期待効果、規模、参加属)・金額

国等)

・関係研究者

・これまでの本共同研究との関・予定の場合は、(予連性定)と記載してください(300 字程度)
令和 4 年～5 年

・北東シベリアの凍土帯の・北東シベリアの森林

科学研究費補助金

火災に伴う凍土融解リ

学術変革領域研究

森林火災跡に注目し，火災モートセンシングと現(A)(公募研究)

後の地盤変動を InSAR によ

地調査

670 万円（審査中）って広域的・系統的に検出・代表者:古屋正人

し，凍土融解量をマッピン(北海道大学)グし，InSAR データに含まれる現地サイトにおいて，地温，融解深，土壌水分，植生変化，温室効果ガス濃度等の現地調査を実施し，時空間変化を抽出する.
・本共同研究の延長と拡張である．

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）柳谷一輝氏の学位論文(博士(理学)R4.3.25 授与予定)の主要部分に貢献している。
⑩その他国際研究協力活動事例
事業名概要

ベルモントフォーラム

フランス、アメリカ、ロPRYSMARCTIC

シアの極域の土壌に受入人数
30 名

関する国際共同研究プロジェクト。日本は協力者として参加．

6

派遣人数
未定

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)
該当なし⑫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)

現地調査実施の一部取りやめ、日程の縮小

・ロシアの協力研究者に一部の作業を依頼
・高分解能衛星画像データの購入

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