Simulating the effect of carbon starvation on terrestrial ecosystem by using earth system model

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樹木個体の成長を機械的にグローバルスケールで表現することができる動的植生モデルSpatially Explicit Individual-Based Dynamic Global Vegetation Model (SEIB-DGVM; Sato et al., 2007)に炭素飢餓の要因となる非構造性炭水化物(NSC)が貯蓄される機能を追加した。炭素飢餓は干ばつ時，光合成かつ炭水化物の生産が停止することで、樹木内に貯蔵された糖やデンプン等が枯渇することで起こる現象であり、今回新しく開発したSEIB-DGVM-NSC ver. 1.0により炭素飢餓による枯死を明示的に表現することを可能にし、そのCO2吸収量への影響をも定量化することが可能にした。SEIB-DGVMは各グリッド内に16種類の植物機能性タイプが割り当てられ，それぞれの樹木が入力気候データに応じ，定着・競争・枯死を繰り返すことでそのグリッドの炭素量が計算される。従来のモデルにはNSCが器官内に蓄積する機能が科学的根拠を基に作られていなかった。そこで本研究で樹木の各部位(葉，茎，根)にNSCが蓄積されるコンパートメントを設け，観測データを基に貯蓄されるNSC量を気候帯・器官別ごとの光合成量によって決定するように新しい機能を構築した。樹木に含まれるNSC量の観測を行った既往研究を集めメタ解析したデータを用いて，モデルにより計算されたNSC動態をカナダ、スイス、オーストリア、パナマの気候帯が異なる4つのサイトでポイントスケールで検証を行い、次にそれをグローバルスケールに拡張し追加した機能の精度を確認した。新しいモデルSEIB-DGVM-NSC ver. 1.0のモデル概要は現在Geoscientific Model Development誌に投稿中である。