植山雅仁

研究背景
メタンは二酸化炭素(CO₂)に次いで温暖化に寄与する気体であり、その地球温暖化係数はCO₂の21倍と非常に強力な温室効果気体です。 現在の大気中のメタン濃度は1774ppbであり、工業化以前の値の倍以上にまで上昇しています(IPCC, 2007)。 大気中のメタンの濃度の増加率は、1980年代初期までは年率1%強であったとされています。近年はその増加率が低下傾向にあるとされています。 大気中のメタン濃度は、人為起源により排出されたメタンの総量が除去量を超えたときに増加します。 メタンの主要な吸収源は大気中の化学反応（ハイドロキシラジカル(OH)による酸化）ですが、森林などの好気性土壌においても多くのメタンが酸化作用において分解されていると考えられています。

これまで、森林におけるメタンの吸収・放出量の定量的な評価については、チャンバー法や土壌ガス拡散法を用いたプロットスケールでの観測が実施されてきました。 これまでのそれらの研究から、森林土壌におけるメタンの交換量については、嫌気性土壌における放出と好気性土壌における吸収との微妙なバランスで決定しているため空間的に非常に非均一である事が明らかとなってきています。 また、近年では植物の葉からもメタンが放出されているとの研究報告もあり(Keppler et al., 2006)、プロットスケールでの計測から森林のメタン収支を評価することが難しいことが指摘され始めています。 そこで、当研究室では群落スケールでの森林におけるメタン収支を定量評価するために、微気象学的手法を用いてメタン交換量の連続的計測・評価を行っています。

富士北麓フラックス・リサーチサイト
メタンフラックスの計測は、国立環境研究所・地球環境研究センターとの共同研究において実施されています。 観測は、山梨県富士吉田市に位置する富士北麓フラックスリサーチサイトにおいて行っています。 この研究サイトでは、森林生態系のCO₂吸収機能、微気象、土壌・樹木等の調査が様々な研究グループの連携によって実施されています。 当研究室では、2006年よりこの研究施設において、メタンの交換量の計測手法の開発に関する研究を実施しています。

 

 

 

 

 

 

富士北麓フラックス・リサーチサイトからの風景

35 mの観測塔の頂上からは富士山を望むことが出来ます。 林床はシダ植物に覆われています。

微気象学的観測システム
メタンに関しては、CO₂などのように高精度に微気象学的手法の適用可能な分析計が開発されていません。 そこで当研究室では、分析精度が最適でない分析計を用いても交換量が計測可能な分析システムを開発しました(Hatmotani et al., 1996; Hatmotani et al., 2001; Ueyama et al., 2009)。 この手法は、簡易渦集積法(Relaxed Eddy Accumulation Method; REA法)という手法で、これまで測定が困難とされてきた微量気体の交換量を評価可能な手法として注目されています。

このREA法によるシステムに、最新のレーザー分光法を用いたメタンガス分析計を組み込み、群落スケールのメタン交換量、及び、群落上2高度、群落内2高度においてメタン濃度の鉛直プロファイルの計測を実施しています。

 

 

 

 

 

 

 

 

35 mの観測塔　　観測システムのメンテナンス風景

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

簡易渦集積法の計測システム (Ueyama et al., 2009)

これまでの研究成果

Hamotani, K., Monji, N. and Yamaguchi, K., 2001: Development of a long-term CO₂ flux measurement system using REA method with density correction. J. Agric. Meteorol., 57, 93-99.

Hamotani, K., Uchida, Y., Monji, N. and Miyata, A., 1996: A system of the relaxed eddy accumulation method to evaluate CO₂ flux over plant canopies. J. Agric. Meteorol., 52, 135-139.

Ueyama, M.,Hamotani, K.,and Nishimura, W., S. 2009: A technique of high-accuracy flux measurement by a relaxed eddy accumulation system with a new averaging strategy . J. Agric. Meteorol., 65, 315-325.

Ueyama, M., Hamotani, K., Nishimura, W., Takahashi, Y., Saigusa, N., and Ide, R. 2012. Continuous measurement of methane flux over a larch forest using a relaxed eddy accumulation method. Theor. Appl. Climatol., 109, 461-472.

Ueyama, M., Takai, Y., Takahashi, Y., Ide, R. Hamotani, K., Kosugi, Y., Takahashi, K. and Saigusa, N. 2013. High-precision measurements of the methane flux over a larch forest based on a hyperbolic relaxed eddy accumulation method using a laser spectrometer. Agric. Forest Meteorol., 178-179, 183-193.

Ueyama, M., Takanashi, S., and Takahashi, Y., 2014. Inferring methane fluxes at a larch forest using Lagrangian, Eulerian, and hybrid inverse models, J. Geophys. Res. Biogeosciences, 119, 2018-2031.

Ueyama, M., Takeuchi, R., Takahashi, Y., Ide, R., Ataka, M., Kosugi, Y., Takahashi, K., and Saigusa, N. 2015. Methane uptake in a temperate forest soil using continuous closed-chamber measurements. Agric. Forest Meteorol., 213, 1-9.

 

研究資金

科研費 若手研究A　H23.04～H26.03　, 「レーザー分光器を用いた高精度連続観測による森林におけるメタン交換量の評価」

科研費 若手研究A　H27.04～H29.03　, 「高精度観測ネットワークに基づく森林のメタン交換量とその時空間変動の解明」