分光反射特性による森林の構造および生理特性の評価と水・熱・炭素循環モデルへの適用

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本研究では極東域のシベリアから日本にかけて存在する複数の異なる5ケ所の森林において、水・熱交換量の観測を行い、相互比較を行った。その結果、低緯度地域に存在する森林ほど潜熱フラックス(蒸発散量)が多くなるという傾向が認められ、この地域間差は、主に森林の生態生理学的な蒸発散制御特性の違いによってもたらされていることが分かった。この生態生理学的な制御を表すパラメータである、群落コンダクタンスについては、様々な森林での値の変動を、共通の環境応答関数で表現できる新たな概念の提案を提案することができた。観測を行った各森林では、群落表面の分光反射率や葉面積指数(LAI)、葉内葉緑素濃度の測定も同時に行うとともに、人工衛星による分光指標データの取得も行った。今後、これらのデータを用いて、分光指標による森林の水・熱交換量の評価手法について解析を進めていく予定である。群落スケールでは葉緑素濃度の変化とLAIの変化が同期的に起こるため、それぞれの変動が分光指標にどのように影響するのかが不明瞭であるという問題点があった。本研究では仮想森林群落模型を作製し、LAIと葉緑素濃度を人為的に変動させることによって、これらの変動が分光指標の値にどのように表れるのかを検討した。その結果、正規化植生指数(NDVI)は、樹冠が疎になるとLAIのみに依存し、逆に樹冠が閉鎖すると葉緑素濃度のみに依存するという興味深い特徴を有していることが分かった。また、近年個葉スケールでの葉緑素濃度の評価のために開発された分光指標であるmND_<705>は、群落スケールでもLAIの影響を受けずに葉緑素濃度の変動を評価できる指標であることが分かった。今後はこの実験によって得られた知見を、実際の森林群落にも適用することで、分光指標による葉の生理特性とLAIの個別評価手法を確立し、様々な森林の水・熱交換特性の時空間分布のモデル化へと発展させていく予定である。