Ⅱ 基盤的な調査・研究の年度評価
研究課題名　地球環境研究

実施体制

※所属・役職は年度終了時点のもの。また、*)印は過去に所属していた研究者を示す。

基盤研究の展望と研究実施内容

基盤研究の展望と当面の課題

今中期計画においては、「長期的な視点に立って、先見的な環境研究に取り組むとともに、新たに発生する重大な環境問題及び長期的、予見的･予防的に対応すべき環境問題に対応するため、環境研究の基礎となる研究及び国環研の研究能力の向上を図るため、基盤的な調査･研究、創造的･先導的な研究及び手法開発（以下、「基盤的な調査･研究」という）を行う」こととしている。そして、地球環境にかかわる基盤的な調査･研究として、特に「地球環境の実態把握及びその変化機構の解明に向けた観測とデータ利用研究の強化を図るため、新たな地球環境の監視・観測技術やデータベースの開発・高度化に関わる研究を行う。特に、衛星観測、航空機・船舶等の移動体を利用した直接観測やリモートセンシングに関する研究を推進する」としている。

地球環境研究センターでは、これらの方針に沿って地球環境にかかわる基盤的な調査･研究を進めるため、
(1)地球環境の監視・観測技術およびデータベースの開発・高度化に関わる研究、(2)将来の地球環境に関する予見的研究や新たな環境研究技術の開発等の先導的･基盤的研究の2つの分野で研究を進めてきた。その他、 (3)地球温暖化防止に向けた技術開発研究を前中期計画期間からの継続課題として実施した。地球環境研究センターにおいては、4重点研究プログラムのひとつである「地球温暖化研究プログラム」を中心的に担うと同時に、地球環境研究センター設立以来実施している地球環境（大気、海洋、陸域）モニタリング、地球環境データベースの構築、地球環境研究の総合化･支援などの地球環境研究センター事業を「知的研究基盤の整備」として担当している。センターの構成員のほとんどすべては、これらの研究プログラム及びセンター事業の推進に深く関わり、その多くのエフォートを傾注している。これら以外の研究活動として、「基盤的な調査･研究」に位置づけて平成18年度以降に取り組んできた課題は以下の通りである。研究プログラム･センター事業とは異なり、いずれも基本的には個々の研究者の興味と発想を尊重した個人ベースの研究として実施している。

(1) 地球環境の監視・観測技術およびデータベースの開発・高度化に関わる研究
・ 氷晶非球形散乱を考慮したCO₂気柱量推定アルゴリズムの高精度化（H17-18）
・ 陸域生態系炭素収支総合データベースシステムの構築と運用に関わる技術的検討（H17-18）
・ 生物多様性情報の統合的利用に関する研究（H18）
・ 衛星利用の温室効果ガス全球分布観測に関する先導的研究（H18-19)
・ 海洋生物資源情報と地球環境研究情報の統合化に関する基礎的研究(H18-19)
・ 次世代アジアフラックスへの先導研究(H18-19)
・ アジア陸域炭素循環観測のための長期生態系モニタリングとデータのネットワーク化促進に関する研究(H19)
・ 分光法を用いた遠隔計測に関する研究(H15-20)
・ Intracavityレーザー吸収法と結合した時間分解フーリエ分光法の開発と応用(H18-20)
・ 光通信用波長可変光学フィルタを用いた大気微量成分の高精度分光装置の開発(H19-20)
・ 森林・草地・湖沼生態系に共通した環境監視システムと高度データベースの構築(H19-20)
・ 遠隔計測データ中の地形及び分光特徴の自動認識に関する研究（H17-22）
(2)将来の地球環境に関する予見的研究、環境研究技術の開発等の先導的･基盤的研究
・ 熱帯森林生態系における炭素収支研究（H14-18）
・ 土壌炭素収支におけるプロセスの相互作用と時空間変動に関する研究（H14-18）
・ 大気海洋結合系の気候感度決定メカニズムに関する研究(H15-18)
・ 地球温暖化による極端現象の変化に関する気候モデル研究（H16-18）
・ Kuバンド合成開口レーダーによる国土森林バイオマスモニタリングのための基礎研究（H17-18）
・ ラジオゾンデ･ゴム気球搭載用の湿度計を用いた上部対流圏の水蒸気観測に関する研究（H17-18）
・ 根圏炭素貯留速度の解明にむけた地中分光画像計測装置の開発（H17-18）
・ 上部対流圏から下部対流圏における水蒸気分布の変動要因の解明と気候への影響評価（H17-19）
・ 台風18号による自然攪乱が北方森林の炭素交換量及び蓄積量に与える影響の評価（H17-19）
・ 東シベリアにおける森林火災による大気環境影響とその日本への越境大気汚染の解明(H17-19)
・ 大気−陸域間の生物地球化学的相互作用を扱うモデルの拡張と温暖化影響評価への適用(H19)
・ 根圏の有機物組成・分解過程の非破壊モニタリング手法の開発（H20）
・ ガス交換的視点による東南アジア熱帯雨林の機能評価（H20）
・ 成層圏突然昇温現象が熱帯対流圏に及ぼす影響（H20-21）
・ 大気・陸域生態系間の炭素収支研究における化学トレーサーの利用に関する基礎的研究（H20-22）
・ グローバルな森林炭素監視システムの開発に関する研究（H20-23）
(3) 地球温暖化防止に向けた技術開発研究
・ 情報通信機器の消費電力自動管理システムに関する技術開発（H16-18）
・ 建築物における空調･照明等自動コントロールシステムに関する技術開発（H16-18）

上記のうち、19年度までに終了した課題は20課題あり、それらのうちのいくつかについては20年度以降、地球温暖化研究プログラムを構成する中核研究プロジェクト（1〜4）に組み込み、プロジェクト研究と一体化させた。

研究の実施内容

平成20年度中に実施した基盤的な調査･研究の課題（10課題）とその概要は以下の通りである。

(1)地球環境の監視・観測技術およびデータベースの開発・高度化に関わる研究

1)遠隔計測データ中の地形及び分光特徴の自動認識に関する研究
衛星や航空機から取得された遠隔計測データから、地形及び分光特徴を自動的に認識・抽出する技術を開発する。

2)分光法を用いた遠隔計測に関する研究
人工衛星、地上等からの分光遠隔計測によって地球大気中の微量成分の存在量及びその変動を把握するとき、より精度良く必要な情報を得るためには、遠隔計測法、放射伝達の取り扱い及びデータ解析法に関する検討と微量成分の分光パラメータの高精度化が重要である。本研究では分光学の視点に立って関連する研究を行い高精度化に貢献する。

3) Intracavityレーザー吸収法と結合した時間分解フーリエ分光法の開発と応用
時間分解フーリエ変換型分光法により、Intracavity レーザー吸収を観測する高感度赤外分光システムの開発を行う。中間赤外領域における強い赤外レーザー、量子カスケードレーザーの共振器内に吸収セルを設置して、数km の有効光路長を実現し、分子、分子イオンの弱い吸収スペクトル線を検出できるようにすることを目標とする。スペクトルの時間変化から化学反応速度定数を決定するシステムを用い、陽イオン、電子の再結合反応の速度定数の測定に適用する。

4)光通信用波長可変光学フィルタを用いた大気微量成分の高精度分光装置の開発
光通信用に開発された安価、高精度、高安定な波長可変光学フィルタ装置を用いた大気微量成分の分光測定装置を開発する。人工光源を用いた測定系や太陽直達光を用いた室内試験測定により、スペクトルを取得し、分光装置自身の評価を行う。更に、野外観測を試み、野外での大気微量成分のスペクトルを測定し、解析を行い野外観測における評価を行う。この結果を基に、多数展開可能な実用環境モニタリングシステムの発展の可能性を探る。

5）森林・草地・湖沼生態系に共通した環境監視システムと高度データベースの構築
個別の生態系での環境応答に関するモニタリングやそのデータベース化は様々なものが試みられてきているが、共通のプラットフォームの整備は特に立ち後れている。森林、草地、湖沼など全く異なった生態系で共通した景観スケールでの観測とそれを視覚的な形で提供できるデータベース開発を行うことが不可欠である。本研究開発をおこなうことで、各生態系に共通した劣化現象と、ある生態系に特有の危機的崩壊を明確に区別することが可能となり、将来的に欧米並の環境政策を立てるためのモデルケースを確立する。

(2)将来の地球環境に関する予見的研究、環境研究技術の開発等の先導的･基盤的研究

1)グローバルな森林炭素監視システムの開発に関する研究
本課題は、森林減少・劣化を国際的に監視するシステムを我が国が先駆的に提案することに向けて、アジアの地域を中心に、PALSAR 等の全天候型リモートセンシング情報を活用して森林減少や森林劣化を定量的に把握する手法を開発するとともに、森林減少の防止活動に伴うCO₂ 排出削減量のアカウンティングを広域（国レベルおよびプロジェ クトレベル）で実施できるシステムの開発に関する検討を進める。

2)成層圏突然昇温現象が熱帯対流圏に及ぼす影響
近年データが蓄積されてきた高精度の衛星観測データを用いて、両半球極域の冬季から春季に発生する成層圏突然昇温現象による、熱帯域の (1)積雲対流の励起 (発生・発達) メカニズム、(2) 対流圏界面付近の水蒸気と巻雲の変動メカニズム、及び (3)成層圏-対流圏間の物質交換過程を解明する。

3)ガス交換的視点による東南アジア熱帯雨林の機能評価
樹冠空間および土壌圏を含む森林全体としての東南アジア熱帯林がCO₂、H₂O、CH₄、N₂O、BVOC（生物起源の揮発性有機炭素化合物）などの温暖効果ガスおよび大気化学に影響力をもつガス態物質のシンク／ソースとしてどのように機能しているのかを、ガス交換の地上観測に基づいて評価する。

4)根圏の有機物組成・分解過程の非破壊モニタリング手法の開発
リグニンやセルロースなどの植物由来の有機物が吸収する２ミク ロン帯の連続分光画像を撮影、解析することで、根圏の炭素量を非破壊で定量化し、その分解過程を面的に定量評価する手法を開発する。

5）大気・陸域生態系間の炭素収支研究における化学トレーサーの利用に関する基礎的研究
CO₂ 安定同位体および硫化カルボニルなど微量ガスを化学的指標物質（化学トレーサー）として用いることによる陸域生態系の炭素循環研究の高度化を目指す。このため、土壌でのガス交換観測用のチャンバーサンプリングシステム、群落スケールでのガスフラックス観測用の渦集積型サンプリングシステム等を実際に観測を行っているタワーサイトに設置し、これにより得られたデータにより、フラックス成分の分離評価の高度化などを進める。

研究予算