安定炭素同位体比を導入した炭素循環モデルによる陸域生態系炭素収支の解析

使用包含稳定碳同位素比率的碳循环模型分析陆地生态系统碳平衡

• 批准号: 14740315
• 负责人: 伊藤 昭彦
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (2003)National Space Development Agency (2002)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740315/
• 关键词: 大気-陸域相互作用; 同位体分別効果; グローバル炭素循環; 気候変動; スケーリング; モデル解析; 陸域生態系; 安定炭素同位体のスウス効果; 安定炭素同位体; 数値シミュレーション; 経年変動; 地球環境変動

大気-陸上生態系間のCO_2交換を全球スケールでシミュレートするモデル(Sim-CYCLE)に安定炭素同位体要素を導入して数値実験と解析を行った。それにより、従来の研究では不確定性が大きかった大気-陸域間の正味交換の推定に同位体的な制約条件を加えることが可能になり、定量的評価に大きく寄与することができた。特に、約50年間の長期気候時系列データを入力とした数値実験では、大気CO_2変動に伴う大気-陸域間の安定炭素同位体的非平衡を定量化することができた。また、植物生理生態学的なモデルをベースとしたことで、個葉から群落スケールでの安定炭素同位体分別効果を明示的にモデル化することができた。つまり、個葉レベルの拡散・酵素反応による効果、キャノピー内でのCO_2再固定による効果、さらにC_3/C_4植物の地理的分布による効果を複合的に評価することに初めて成功した。結果的に、陸上植生による光合成(CO_2同化作用)における安定炭素同位体分別効果は、グローバルスケールで時間的に均一でなく、長期的な低下傾向に加えて相当幅の年々変動を示すことが示唆された。これは、大気CO_2観測に基づく海洋・陸域の正味交換に関する逆推定で用いられる仮定の見直しを迫る重要な知見であると考えられる。今後の課題としては、土壌炭素の平均滞留時間をより高精度で推定する土壌過程モデルの開発などが挙げられる。なお、本研究費で購入した計算機はプログラム開発、数値解析、および研究発表において活用された。また、本課題で得られた成果を発表するための旅費および英語論文の校閲に研究費が使用された。

CO_2 exchange between large and terrestrial ecosystems is a global process for the analysis of stable carbon isotopes. The uncertainty of the future study is large, and the constraints on the positive exchange between large and small land areas are increased, and the quantitative evaluation is large and small. A long-term climate series of about 50 years has been developed to quantify the nonequilibrium of stable carbon isotopes in the atmosphere. In plant physiology and ecology, the results of stable carbon isotopes in individual leaf communities are expressed separately. The results of CO_2 remobilization in the leaves and the geographical distribution of C_3/C_4 plants were evaluated successfully. The results show that the photosynthetic activity (CO_2 assimilation) of carbon isotopes in terrestrial and terrestrial vegetation is stable, and the carbon isotopes have a uniform and long-term tendency to decrease. The relationship between the atmospheric CO_2 concentration and the atmospheric CO_2 concentration in the ocean and the atmospheric CO_2 concentration in the land is discussed. Future challenges include the development of soil process models that can estimate the average residence time of soil carbon with high accuracy. The cost of this study was spent on computer development, data analysis, and research. The cost of research and the cost of proofreading English papers are all used.

项目成果

Ito, A.: "A global-scale simulation of the CO_2 exchange between the atmosphere and the terrestrial biosphere with a mechanistic model including stable carbon isotopes, 1953-1999"Tellus Series B. 55. 596-612 (2003)

Ito, A.：“使用包括稳定碳同位素的机械模型对大气和陆地生物圈之间的 CO_2 交换进行全球规模模拟，1953-1999”Tellus Series B. 55. 596-612 (2003)

伊藤 昭彦: "陸上生態系機能としての土壌有機炭素貯留とグローバル炭素循環"日本生体学会誌. 52・2. 189-227 (2002)

伊藤明彦：“作为陆地生态系统功能的土壤有机碳储存和全球碳循环”日本生物科学学会杂志 52・2（2002 年）。

Ito, Akihiko: "A global-scale simulation of the CO_2 exchange between the atmosphere and the terrestrial biosphere with a mechanistic model including stable carbon"Tellus Series B. (in press). (2003)

Ito, Akihiko：“使用包括稳定碳的机械模型对大气和陆地生物圈之间的 CO_2 交换进行全球规模的模拟”Tellus Series B.（正在出版）。