(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

永久凍土地表面の監視と凍土融解地盤沈下への適応【研究期間】：2020 年度～2021 年度【共同研究員】
共同研究員

氏名

所属・職名

専門分野

岩花剛

北海道大学・北極域研究セ 凍土学
ンター・海外研究員

研究分担者 河村巧

岩田地崎建設 執行役員
技術部長
北海道大学工学研究科・教授
Yakutsk
Permafrost
Institute・副所長
北海道大学理学研究院・教授

土木工学

研究代表者
（拠点内外）

区分

(注 2)

（拠点外）
(注 2)

研究分担者

蟹江 俊仁
AlexsandrFedorov
古屋 正人

（拠点内）

土木工学
永久凍土学
地球物理学

(注 2)

研究協力者

飯島 慈裕

三重大学・准教授

地理学

(注 2)

阿部 隆博

JAXA・EORC

地球物理学

田殿 武雄

JAXA・EORC

画像解析

(注 3)

北海道大学理学院・大学院 地球物理学
生（2019 年度 D1）
Anastasia
ヤクーツク国立建築計画 建築工学
Tseeva
科学研究所・元所長
Yuri Zhegusov
Institute of the Humanities 社会学
and the Indigenous People ofNorth(注 2) 拠点内外については、募集要項別添の北極域研究共同推進拠点を形成する３研究施設の柳谷 一輝

研究者リストをご覧ください。
(注 3) 計画申請書に含まれていなかった方でも結果的に本共同研究に参画された方（招へい者等）が居られれば、研究協力者として記述して下さい。
【研究の内容】(1) 概要を 400 字以内（文字のみ）で記載してください。
本課題では、北極陸域に広く分布する永久凍土が直面する融解地盤沈下（サーモカルスト）の監1

視技術の確立と土地破壊への対策ついて、日露の産学官が連携して共同研究を行った。対象地域
は、森林伐採や農地開発などによるサーモカルストが確認されているヤクーツク近郊および、大規模な森林火災が近年発生したバタガイ周辺である。マイクロ波リモートセンシング（InSAR）
により対象地域について広域的な地盤沈下分布を測定し、現地の共同研究者と共に現地検証調査を実施した結果、対象地域で進行中のサーモカルスト沈下の空間分布が評価できることが分かった。一方、InSAR 測定が示す沈下量の空間代表性とキャリブレーションについてはさらなる検証が必要である。サーモカルスト空間分布情報は、温暖化に伴う永久凍土融解がもたらす土地変化への対策が迫られる地元住人やステークホルダーに必要な基礎情報であることが、共同研究者間の情報交換から確認された。

(2) 図表や写真も交えて、研究の内容や成果等を 2000 字程度でまとめてください。
サーモカルストはジオハザードであり、地形変化を通じて北極陸域に影響を与える。特に高含氷率な永久凍土地域では、地上氷の融解によって生態系の変化やインフラの破壊を引き起こし、地域社会に影響を与える。ケース
スタディ対象地として、ロシアのサハ共和国マイヤとバタガイを選定して 2019 年度までに現地調査とマイクロ波リモートセンシング（ＩｎＳＡＲ）解析を実施した（図１）。マイヤは居住地全体が高含氷率永久凍土上の存立し、サーモカルストの影響を受ける地域であり、土地被覆変化と気候変動による地表面変位を評価した。
バタガイ近郊では、森林火災が最近 10 年間に

図１. Locations of candidate target areas inEastern Siberia. The background map is a
distribution of geohazard indices based onrisk assessment of thermokarst subsidence(Hjort et al., 2018; Karjalainen et al., 2018).

頻発し、森林生態系へサーモカルストの影響が危惧される地域である。火災によって引き起こされる地中の変化が地表面変位に及ぼす影響を評価した。
2019 年までに両対象地における現地測量調査を実施した。2020 年度は、予定していた現地調査がコロナ禍のために中止せざるを得なかったが、現地協力者へ業務を一部委託することで最低限の現地観測を実施することができた。今年度は、2020 年 12 月までに撮影された ALOS2 およびSentinel-1 のデータについてＩｎＳＡＲ解析を行い、新たに開発中の地下水流動モデルを導入して観測された地表面変位分布の説明を試みた。

2マイヤエリアでは、InSAR の結果を検証するために、約 35 測量点を含む 30 x 30m の 5 つのプロットにおいて 2017－2019 年の 9 月下旬から 10 月初旬に比高測量を実施した。2017 年から 2018 年の期間には、平坦地に設定されたプロットＢおよびＦにおいて、ほとんど変位が見られなかった。一方、サーモカルストの進行を示すポリゴン状の土地変形を伴うプロット A、C、E では 3—5cm/yr の割合で明確な沈下傾向を示した。現場で測定された沈下の全体的な傾向は InSAR の結果と定量的に調和している一方、プロット A と E の有意な沈下は InSAR によっては捉えられていない。2018－2019 年の期

図２. Estimated cumulative deformation using
間では、すべてのプロットで 3—10cm/yr の範囲 ALOS2 InSAR images
で沈下を測定し、地表面の沈下が進行していることがわかった。この沈下の進行は、対象地全体の平均値としてＩｎＳＡＲでも整合的な結果が得られたが、より詳細な検証には観測の継続と観測点の追加が必要であることが示唆された。これらの結果は Abe et al. (2020) として公表した。
バタガイエリアでは、2014 年の森林火災跡地を対象としてＩｎＳＡＲ解析によって火災によって引き図３. Preliminary results of change in thaw depth distribution based on a combined
3semi-3D hydraulic model.

起こされた顕著な地表面変位を捉えた（Ｙａｎａｇｉｙａ ａｎｄ Ｆｕｒｕｙａ，2020、図２）。2019 年 9 月下旬、2014 年の火災跡地で、フィールド調査(相対高、土壌水分、融解深、土壌サンプリング) を実施した。
火災 5 年後の融解深度は火災の有無で明確な違いを示した(例えば、未燃および焼失地域で平均45cm と 123cm) 。一方、2014 年の焼失現場での土壌ピット調査では、最近の燃焼した部位での増粘が活発な層を示す土壌プロファイルにおける炭素蓄積の変化が確認された。火災地の体積土壌水分量のプロファイルは、対照区よりも約 10〜20%高かった。2019 年 9 月下旬にはまた、2018 年および2019 年 8 月の火災跡地において 2014 年の火災区と同じ調査を行った。2020 年は、9 月の相対高および融解深測定を継続した。
本年度はさらに、InSAR 解析によって得られた火災後の融解沈下量の空間分布について、複合型疑似三次元水理モデルを導入して検討した（図３）。モデルによる検討の結果、火災による地表面有機層の消失によって地表面熱収支が変化して融解深が増大することに加え、活動層中の水分の分布変化が森林火災後の融解深分布に大きな影響を与え、InSAR で観測された地表面変位の分布について説明できる可能性が見いだされた。
これまでのＩｎＳＡＲ解析結果は共同研究者 A. N. Fedorov 氏を通じて地域コミュニティーに提示された。その中で永久凍土研究所主導で進められる予定のヤクーツク―マガダン、ヤクーツク―アムガ幹線道路沿いの永久凍土変化調査への協力をＺｅｌｅｚｎｙａｋ所長から要請された。2020 年度は、これらの要請に応える活動が制限されたが、来年度以降に本 FS の継続として実施する予定である。ＩｎＳＡＲの情報から今後長期の現地モニタリング実施地の選定が期待されており、永久凍土研究所からは、現場検証作業に対する全面的な協力が提示された。
(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

場所

(日)
2020.4.1–2020.10.1 4

研究打ち合わ Online

研究代表者、共同研究分担者、参加者

研究協力者、招へい者の参加者

数名・部署

(人)

岩花・阿部・Fedorov・Zhegusov

4

岩花・古屋・阿部・柳谷

4

岩花・Fedorov・Zhegusov 他

50

せ・複数回
2020.10.26

1

研究打ち合わ Online
せ2020.11.12-13

2

ワークショップ

Online2021.3.11

1

研究打ち合わ Online

岩花・古屋・阿部・柳谷・河村・蟹 8

せ江・飯島・田殿・田中②研究論文
研究代表者並びに、研究分担者あるいは研究協力者が著者の関連論文がありましたら可能な限り記載ください。
論文が複数ある場合は、そのフォーマットとして論文 1 の分をコピーして記載してください。
4

項目

記入要項

回答

(1)著者名(共著者名含む)、

Abe, Takahiro, Go Iwahana, Petr V. Efremov, Alexey R.

発行年、論文タイトル、掲載

Desyatkin,

誌名、巻・号、ページ数、

Zhegusov, Kazuki Yanagiya, and Takeo Tadono. “SurfaceDOI、出版年月日

Displacement Revealed by L-Band InSAR Analysis in the Mayya

TakumiKawamura,Alexander

Fedorov,Yuri

Area, Central Yakutia, Underlain by Continuous Permafrost.”

Earth, Planets and Space 72, no. 1 (September 22, 2020): 138.
https://doi.org/10.1186/s40623-020-01266-3.
(1)著者名(共著者名含む)、

Zhegusov, Yu., I., Maximov, T. Kh., Iwahana G., Perception of

発行年、論文タイトル、掲載

climate change by the population of the Republic of Sakha

誌名、巻・号、ページ数、(Yakutia). Vestnik of North-Eastern Federal University.

DOI、出版年月日

2020;2(18):30-35.https://doi.org/DOI:
10.25587/y2679-8480-5611-d. (英文要旨付きロシア語文献)③研究書等著書
著書名・著者名

出版年月

出版社名

④特許等出願
特許、実用新案、商標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)

2020.6.17

Go Iwahana

Responsesof ACCAP (Alaska

Permafrost

CenterLandscapeto Climate

forSurface

Assessment

Disturbances –Policy) Webinar

Case studies inSiberian forest
and
5Alaskan&Online〇tundra–2020.7.16

Go Iwahana, Robert Busey,
Reginald

Muskett,

HiroshiOhno, Ji-Woong Yang, Jinho
Ahn, Simon Zwieback, FranzMeyer,

Masao

Uchida,Kazuyuki Saito

Permafrost

JpGU 2020

Onlinedegradationandpotential

carbon release
after a tundra
wildfire in an
ice-richpermafrost
regionofAlaska

2020.11.13

Go Iwahana

Permafrost

The

Environment

Workshop on

Changes"FoodandConsequences

1st Online
Life

History of theNorth"
Incubation
Study, ResearchInstitutefor

HumanityandNature2020.12.8

Kazuki

Yanagiya,

Furuya,Go

MasatoIwahana,

Danilov,

Petr

Thermokarst

AGU

initiation

Meeting 2020

process

afterwildfire:case

Fall Online

studies of the2018, 2019 and2020 fires near
Batagay,
Eastern Siberia
2020.12.8

Takahiro Abe, Go Iwahana, Long-term and AGU
and Takeo Tadono

Fall Online

seasonal surface Meeting 2020
displacement
after wildfires inMayya, Central
Yakutia,revealed
6by〇ALOS-2

andSentinel-1 SARInterferometry⑥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

招待講演/議長の有無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)(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・集目的及び概要

対象者

参加人数

(注 7)

(海外(注 8))

会等名称

（国、県、市など）(注 7)
形態:シンポジウム、セミナー、公開講座、ワークショップ、その他
対象：一般、地域、学生、研究者(注 8) 海外機関に所属するもの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・金額

国等)

・予定の場合は、(予定)

・これまでの本共同研究との関と記載してください

連性(300 字程度)

Permafrost degradation Belmont Forum — 2021～2024 年

本拠点の産学官フィージビリテ

impacts on soils, human Sustainabilityofィースタディー(2019-2021)の枠

societies,and組みで実施したシベリア・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下

Sejourne（University of 3000 万円/年への適応課題を軸に、凍土融Paris）、古屋 正人(北解による土壌含有有機物の水
7海道大学)、Go Iwahana

系への影響を評価する。参加(University of Alaska

国：フランス・日本・アメリカ・ロシ

Fairbanks)ア

Tananaev、

Nikita(Yakutsk

Permafrost 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）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

⑪学会賞等受賞、アウトリーチ、取材、その他
年月日
2020.10.4

所在・出典・新聞名等受賞者・関係者(所属)Вести

岩花・古屋・柳谷

研究課題名・賞名・内容等
ロシア・バタガイにおける森林火災Верхоянья

および永久凍土の現地調査につ(News Verkhoyaniya)

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。（記事を添付）

記事コピ－等を添付してください。
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)

現地調査および現地研究集会の中止

代替策として、現地協力者に最低限の現地調査を依頼した。

8