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

利用地球系统模型模拟碳饥饿对陆地生态系统的影响

• 批准号: 22KJ0103
• 负责人: 二宮 秀輝
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0103/
• 关键词: 気候変動; 非構造性炭水化物; 炭素飢餓; SEIB-DGVM; 森林動態

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。

基于空间的基于个体的动态全球植被模型（SEIB-DGVM; Sato等，2007），该模型允许在全球范围内机械地表达单个树木的生长，已添加到存储非结构性碳水化合物（NSC）的功能中，这是碳饥饿的因素。碳饥饿是一种现象，在干旱期间停止光合作用和碳水化合物的产生时发生，导致糖，淀粉等耗尽。存储在树木中。新开发的SEIB-DGVM-NSC VER。 1.0允许碳饥饿引起的死亡表达，也可以量化其对CO2吸收的影响。在SEIB-DGVM中，将16种不同的植物功能类型分配给每个网格，并且通过根据输入气候数据重复建立，竞争和死亡来计算网格的碳含量。常规模型没有基于科学证据在器官中积累的能力。因此，在这项研究中，建立了一个新的功能来建立隔室，其中NSC在树的每个部分（叶，茎和根）积累，并基于观察到的数据，存储的NSC量取决于每个气候区和器官的光合作用量。使用先前研究的荟萃分析数据观察到树木中包含的NSC量，我们检查了使用该模型在四个地点的模型计算出的NSC动力学，在加拿大，瑞士，奥地利和巴拿马具有不同气候区域的点，然后将其扩展到全球尺度，以确认附加功能的准确性。新模型SEIB-DGVM-NSC VER的模型概述。 1.0目前已发布在地球模型开发杂志上。

项目成果

Simulating the effect of carbon starvation on the terrestrial ecosystem by using individual-based vegetation model SEIB-DGVM

利用基于个体的植被模型SEIB-DGVM模拟碳饥饿对陆地生态系统的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 徳山 芳樹;岡田 萌子;黒木 健;古村 翔也;佐藤 萌子;梨木 聡人;増田 佳苗;松尾 宏樹;山森 晃一;Ji Xiaoton;Yuta Kido and Masanori Takezawa;貴堂雄太・竹澤正哲;貴堂雄太・竹澤正哲;二宮秀輝
• 通讯作者: 二宮秀輝