窒素循環構造を有する生物地球化学モデルの作成および気候変動時の陸域炭素収支の推定

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本年度は、陸上生態系内の窒素循環を考慮した物質循環モデルを構築し、検証を行った。モデルの構築の際には、群落光合成速度や蒸発散速度、エネルギーバランスなどを考慮する地上部のサブモデルを新たに構築し、既存の物質循環モデルに結合することによりその作成を行った。この際、物質循環モデルの窒素循環構造と地上部のサブモデルがリンクするように、地上部サブモデルにおける光合成速度等の計算も葉内窒素量などの関数で表現した。具体的には、葉内窒素量の関数である個葉光合成式を群落レベルへとスケールアップし、これと気孔コンダクタンス式・エネルギー収支式・各種輸送式と連立させることにより、地上部サブモデルを構築した。地上部サブモデルと物質循環モデルを結合した後に、結合モデルの検証を行った。この際、異なる植生タイプ・気候帯に属する観測サイト(アメリカ、カナダ、ベルギー、ブラジルの4サイト)を選び、総光合成速度/潜熱顕熱/純生態系交換量といったフラックスや、植物・土壌に蓄積された炭素量を比較することにより検証を行った。各種フラックスの検証の際には、モデルによって推定される各種フラックスの日内変動・日変動・季節変動と、実際に観測されるそれらのフラックスを比較することにより、様々な時間スケールからの比較を行った。その結果、既存の陸上生態系モデルと比較して、様々な時間スケールにおける各種フラックスの再現性が向上する結果となった。本研究では窒素循環を考慮した陸上生態系モデルを構築するとともに、既存の陸上生態系モデルのフラックス推定精度を向上させるためのスキームを提示することが出来た。