課題名

B-11 地球温暖化による生物圏の脆弱性の評価に関する研究

課題代表者名

原沢英夫(独立行政法人国立環境研究所社会環境システム研究領域環境計画研究室)

研究期間

平成11−13年度

合計予算額

237,387千円(うち13年度 73,148千円)

研究体制

(1)生物圏の総合影響評価手法と脆弱性の評価

(独立行政法人国立環境研究所、筑波大学、東邦大学、龍谷大学、国土環境株式会社)

(2)高山生態系の脆弱性と指標性の評価

(独立行政法人国立環境研究所、東京大学、静岡大学、石川県白山自然保護センター)

(3)森林生態系の脆弱性評価に関する研究

  ヾ┣溝喊∪犬寮兩稱册阿紡个垢覺脅性の評価と影響予測

  亜熱帯・暖温帯・冷温帯林の脆弱性の評価

  G帯林生態系の森林域分類と脆弱性の評価

  た郵林生態系の脆弱性評価

(独立行政法人森林総合研究所、東北大学、東京大学、[研究協力機関]京都大学、[研究協力機関]横浜国立大学)

(4)農業生態系の脆弱性評価に関する研究

(独立行政法人農業環境技術研究所、京都大学、宮崎公立大学)

(5)水資源に関連する社会システムの脆弱性評価に関する研究

(独立行政法人国立環境研究所、広島大学)

研究概要

1.序

 IPCC第三次評価報告書は、過去50年間の温度上昇は人間活動から排出された温室効果ガスが主たる原因であること、今後化石燃料の消費が続けば2100年には気温が最高5.8℃まで上昇すると予測した。さらにここ20年間の温暖化によって脆弱な自然生態系に影響、例えば動植物の高緯度方向や高々度方向への移動、開花や出現時期の変化などの影響が現れていると指摘した。IPCC報告書には日本の事例は記載されていないが、「地球温暖化の日本への影響2001」報告書(環境省)では、すでに温暖化の影響が日本でも現れており、特に自然生態系に顕著に現れていることが示されている。今後進行すると予測されている温暖化の影響はまず脆弱な自然生態系に顕在化することから、南北2000kmと長く多様かつ豊かな自然生態系を有する日本において、特に脆弱な自然生態系や生物種を特定し、影響が出ているかどうかを判定する方法を確立するとともに、こうした自然生態系や生物種を温暖化影響のセンサーとして継続的に監視していくことにより、温暖化の進行を的確に把握し、自然生態系や生物種への被害を緩和するための方策を立案、実施することが緊急課題となっている。

 

2.研究目的

 本研究は、日本の高山生態系、多様な森林生態系、農地生態系の温暖化に対する脆弱性を評価する方法として、モデルや指標を開発し、実際に適用することにより、脆弱な生態系を特定し、結果を地図上に表すマップ化することにより、今後さらに進むと予測される温暖化の影響を早期に検出したり、さらに影響を緩和するための諸方策や監視の仕組みを検討する際の知見を得ることを目的としている。 本研究は生態系の種類ごとにサブ研究テーマとしているが、研究成果の相互比較が容易にできるように、ヽ得限峽呂留洞舛篝伴綫の評価にあたっては、将来の気候変化を示す気候シナリオを共通に用いること、そして影響や脆弱性の評価成果を脆弱性マップの形で作成することとし、各サブ研究テーマが相互関連をもちながら進めるよう工夫した。本研究は次の5つのサブ研究テーマからなる。

 

(1) 生物圏の総合影響評価手法と脆弱性の評価 各種生態系の影響・脆弱性評価の基本となる共通の気候シナリオ等を作成するともに、各サブ研究テーマから得られた影響・脆弱性に関する知見を総合的に評価する手法を検討する。

 

(2) 高山生態系の脆弱性と指標性の評価 高山生態系を対象にして、影響評価手法の検討、各種データベースの作成、現地調査結果等をもとにモデルパラメータの整理を行い、これらをもとに高山生態系の感受性評価、影響予測手法を検討し、結果をマップ化し、問題地域の抽出と対応を検討する。

 

(3) 森林生態系の脆弱性評価に関する研究 自然林・人工林生態系を対象にして、影響評価手法の検討、各種データベースの作成、現地調査結果等をもとにモデルパラメータの整理を行い、これらをもとに自然林・人工林生態系の感受性評価、

影響予測手法を検討し、結果をマップ化し、問題地域の抽出と対応を検討する。

 

(4) 農業生態系の脆弱性評価に関する研究

 農業生態系を対象にして、穀物への影響評価手法の検討、各種データベースの作成、実験や現地調査結果等をもとにモデルパラメータの整理を行い、これらをもとに農業林生態の感受性評価、影響予測手法を検討し、適用結果をマップ化し、問題地域の抽出と対応を検討する。

 

(5) 水資源に関連する社会システムの脆弱性評価に関する研究

 生物圏と社会システムを結ぶ水資源に着目し、気候変化の水資源に対する影響を評価するための手法を検討する。共通の気候シナリオ等を用いて、将来の変化を予測し、水資源に対する感受性、脆弱性を評価し、水資源の影響評価の方法について検討する。

 

3.研究の内容・成果

 研究内容及び研究成果は以下のとおりである。

(1) 生物圏の総合影響評価手法と脆弱性の評価

|楼莎じシナリオの作成: 各種生態系の脆弱性評価に共通して利用する地域気候シナリオを整備するとともに、各サブ研究テーマで必要とする積雪シナリオ(サブ研究テーマ4にて開発)を利用することとした。IPCCの提供するGCMの現状再現性、将来気候の予測を比較検討した結果、問題のあるGCM(大循環モデルあるいは気候モデル)もあることを確認したので、本研究では、それらを除いた複数のGCMを用いることとした。地域気候シナリオとしては、2040kmの空間精度で将来気候値が得られる地域気候モデルの結果はまだ利用できない現状を考慮して、GCMと気候メッシュ(平年値)を用いて統計的に作成した。

∧餝臈な生態系の脆弱性評価するモデルの開発: 生物圏への影響や脆弱性を包括的に評価しうる生態系モデルとして、地球レベルの生態系モデルであるBIOME3を取り上げ{に適用できるように、空間精度の向上、生態プロセスの検討など大幅な改良を行うとともに入力データの整備を行った。本モデルを適用した結果、現存植生をほぼ十分な精度で再現できた。4つの共通気候シナリオを入力条件とし、将来の植生変化を計算し、植生の変化が生じる脆弱な場所を特定し、地図化した。4つ共通気候シナリオの下では、いずれの場合も温暖化の進行とともに脆弱な場所が拡大することが予測された。

生物季節による温暖化の影響検出: この100年間に日本では、約1℃の気温上昇が観測された。とくに20世紀後半の気温上昇は人為的な温暖化によるが、こうした温暖化の影響がすでに脆弱な雪氷や自然生態系に現われていることが示されている。1950年代から継続的に観測されている生物季節データを活用して温暖化の影響を日本全国を対象としてマクロ的に捉える方法について検討した。その結果、日本では、この50年間に桜の開花が5日ほど早まっており、2002年春季に桜の開花が2週間ほど早くなったのは、温暖化と自然の変動性の両者の影響が相乗的に現われた結果と考えられる。桜などの生物季節データは温暖化影響の検出に有効であることがわかった。

 

(2) 高山生態系の脆弱性と指標性の評価

 我が国の高山帯の温暖化に対する脆弱性を評価、予測する方法としては、従来、気温上昇のみを考慮し、その上昇が緯度や季節に係わらず一律に変化するとして行われていた。しかし、我が国の高山帯の特徴の一つとして、冬季豪雪が指摘されていることから、こうした雪要因も考慮した方法を提案した。さらに、これらの要因が緯度や経度、季節によって変化した場合の影響予測を行うため、GCMをもとにした共通気候シナリオ(約10Kmメッシュ)を用い、全国レベルから脆弱な高山帯地域を抽出した。

 次いで、各地域毎に、南アルプス北岳のキタダケソウ、尾瀬(群馬県)のミズバショウ、白山の雪田植生、周氷河地形の影響予測を行い、それぞれ影響リスク図として示し、温暖化に対する脆弱性や指標性を検討した。

々盪蛎喊∪犬寮伴綫:高山帯における冬期の豪雪と地域特性を考慮し、北海道及び本州の高山帯植生と亜高山帯植生の分布と気候条件との統計的関係を定式化し、共通気候シナリオを用いて、2100年までの影響予測を行なった。その結果、北海道においては地域差が見られるものの、2070年以後では高山帯植生と判別されたメッシュは存在しない。すなわち、高山帯植生が消滅し、亜高山帯に置き換わると予測された。また、本州の高山帯植生は、北海道に比べて温暖化に対する脆弱性が高いと予測された。

▲▲櫂こ戮旅盪柿雜兇30年後に消失の可能性:アポイ岳(北海道)では過去数十年間に森林帯が上昇し、ヒダカソウなどの希少植物種が生育する高山草原の減少が指摘されていた。上昇したハイマツの樹齢を推定した結果、1970年頃からハイマツの上昇が顕著となり、それ以前に比べて上昇速度が大きくなっていることが分かった。ハイマツの上昇速度は年間0.42mの間と推定され、推定した最も早い速度でハイマツが上昇した場合、アポイ岳南東面ではおおよそ30年後に高山草原が消滅すると予測された。また、北岳(山梨県)周辺のみに生育するキタダケソウについて共通気候シナリオに基づいて2100年までの満開日を予測した結果、2090年代には現在より満開日が約40日早まることが予測された。

G鮖海任眄稘朕∪検⊆氷河地形が消滅の可能性:周氷河地形や雪田植生が発達し高山性動物も豊富な白山(石川県)において、周氷河地形及び雪田植生について、新たに、それぞれ25mメッシュ、500mメッシュの分布図を作成し、温度環境や雪環境を考慮した統計的関係を見出した。そして、共通気候シナリオに基づいて予測した結果、今後1020年の間で白山では、多くの周氷河地形の化石化や多くの雪田植生が消滅する可能性がある。高山性動物については、オコジョ、ヒメネズミ、ヤチネズミ等の生息数を調査した結果、オコジョ等の高山性動物の割合が減少していることが分かった。

 

(3) 森林生態系の脆弱性評価に関する研究

 ヾ┣溝喊∪犬寮兩稱册阿紡个垢覺脅性の評価と影響予測

 温暖化により寒温帯植生がどのような影響を受けるかについて、積雪環境条件および植物の時間的・空間的な分布の解析等を通じて研究を行った。本研究では、おもに東北地方の亜高山帯の森林を中心に調査し、その結果をもとにして温暖化の影響予測マップを作成した。

.▲モリトドマツ分布の変遷: 東北地方における寒温帯の代表種であるアオモリトドマツの分布変遷について、花粉分析法を用いた解析をおこなった結果、多雪地域の奥羽山地や、より少雪の北上山地のいずれにおいても、1000年前以降急速に拡大する傾向が確認されたが、北上山地については調査点数が不十分である。

∪兩磴変化するとアオモリトドマツに影響: アオモリトドマツと積雪環境条件について調べた結果、埋雪期間の変化によりアオモリトドマツの開葉時期や球果生産に影響することが示された。

4┣溝喙舁彈種の分布は積雪深の傾度に対応: 寒温帯植生の生育特性・更新特性およびメッシュ気候値による積雪環境条件と植生分布との対応関係を検討した結果、寒温帯主要樹種の分布は積雪深の傾度に対応していることが明らかとなり、それらの樹種では実生定着のマイクロサイトが異なっていることなどが示された。また、積雪環境の時空間変動と各種植生タイプの分布との関係の調査では、積雪環境の変化により分布域が変化する可能性が示された。東北地方の積雪分布についてリモートセンシングによる推定をおこなった。今後、標高と積雪深の関係の係数を与えることにより、積雪分布推定の精度を向上させることができると考えられた。

ぅ▲モリトドマツの温暖化影響マップ: 植生情報およびメッシュ気候値の積雪情報をもとにして、温暖化した場合にアオモリトドマツの分布がどのように変化するかを予測した例を地図として示した。

 以上の結果から、今後、温暖化による植生分布変化予測の精度を向上させるためには、植物の生育特性などの基礎的研究とともに、山岳域における積雪深の推定精度の向上をはかっていく必要があると考えられた。

 

◆^’帯・暖温帯・冷温帯林の脆弱性の評価

 本研究では、日本の亜熱帯、暖温帯、冷温帯の森林にもっとも影響を与えている気候要因として、積算温度、最低気温、夏期降水量、積雪量を重視し、これらの要因と森林の構造や種多様性との関係を解析し、日本における亜熱帯から冷温帯までの森林への温暖化の影響を予測し、脆弱性を評価することを目的とした。

_甲伐修録∪限咾陵陲譴魑こす: 日本付近では森林限界は積算温量が、それ以外の植生境界は主に低温が決めている。その結果、年間通して温度が上昇すれば植生帯は平行移動するが、冬だけ、あるいは夏だけの上昇が起こると植生帯の乱れが起こる。とくに冬気温が上昇すると動かない森林限界と上昇する常緑樹林にはさまれた落葉樹林、針葉樹林が狭まることが予測された/span>

 

∪焼本のブナ林は温暖化に脆弱: ブナ林の分布を規定する気候要因を明らかにしC候変化シナリオに基づいて変化させた場合の分布可能範囲を1kmメッシュの空間分解能で予測し、現在のブナ林の分布地と比較し繧uナ林の分布を地図で示した。気候変化シナリオCCSR2050年と2090年の場合では、九州、四国、中国地方、紀伊半島のブナ林の分布可能域はほとんど消失すると予測され、もっとも脆弱なブナ林と考えられる。北海道では、現在の北限よりも東部や北部に分布可能域が広がるが、温度上昇時には石狩低地帯付近に広がるブナ林に適さない地域があるため、石狩低地帯よりも東や北へ分布を拡大することは困難であると考えられる。

N嗅擇涼綫禀抗牡躙叡楼茲北上: 温暖化による積雪変化を予測するために、アメダスの気象データと積雪量推定モデルを改良し、1kmメッシュ毎の分布の推定を行った。温暖化時には、秋田以南の日本海側平野部で著しい積雪量の減少が起こることが予測された。また、林木の着雪氷害の危険地域は、温暖化により高標高や北方へ移動することが予測された。

 

 熱帯林生態系の森林域分類と脆弱性の評価

 土地利用変化が急激に進んでいる湿潤熱帯地域では、温暖化による影響は、広域な景観の中での生態系間の相互作用を通して複雑なプロセスの下に生じる。東南アジアでは、エルニーニョに伴う干ばつの影響が著しく、温暖化によって干ばつの規模はさらに大きくなると予測されている。このような状況で湿潤熱帯地域での温暖化の影響予測をするために、時空間のスケールが問題となる。本研究では3年間にわたりキナバル山(ボルネオ島)の森林試験区の生態プロセスを精査すると同時に、ボルネオ島のマレーシア・サバ州を例に広域での土地利用変化の実態も調べ、長期的温暖化影響と、短期的干ばつ影響の予測を試みた。長期的予測に当たっては、森林生態系の炭素動態を植物の生産と分解のバランス変化から解析した。また、温暖化影響の指標として、土壌中の有機物動態と密接な関係にある土壌動物に着目し、その指標性を検討した。

_甲伐修猟拘、短期影響が大きい脆弱地をマップ化: 湿潤熱帯地域では、温暖化の長期的な影響ばかりではなく、エル・ニーニョ干ばつによる短期的影響も大きい。長期的な影響を、気温上昇によって生態系の炭素固定量(生産)と放出量(分解)の収支差が大きくなるほど脆弱性が高いと仮定して、実測とモデルによって計算し収支を図示し、また、短期的なエル・ニーニョ干ばつの影響を、伐採によって開放された森林ほど乾燥化が進んでおり、干ばつに対する脆弱性が高いものと仮定し、植生図(土地利用図)を作成することによって脆弱地(林冠開放地)をマップ化した。

低地熱帯林が温暖化により炭素放出源になる: 実測から求めた経験モデルを広域に適用した結果、比較的富栄養な土壌上の低地熱帯林が、高地熱帯林あるいは貧栄養な低地熱帯林に比べて、温暖化後により大きな炭素放出源になり、生態系の変動が大きくなると予測された。

2甲伐修砲茲蠖肯啣从劼隆躙雲が増大: 原生林のほとんどは保護区に残存し、州の大半には択伐後の二次林とプランテーションが広がっていた。これらの択伐後二次林は森林火災に対して立木延焼率が大きいと仮定すると、商業伐採によりサバ州全域に森林火災危険地域が広がっており、温暖化によるエルニーニョ干ばつの規模増大により、森林火災の危険性が高まると予測された。

づ攵軻以は温暖化影響の検出指標: 長期的な温暖化影響の指標として、土壌動物の有効性が確かめられた。熱帯にありながら高い標高のために低温環境にある土壌動物の群集はきわめて特異なものであり、地球温暖化に対してこれらの種の生息域が狭まり種の存続が危ぶまれると予測される。標高3100mの堆積岩地のササラダニを例に取ると、平均気温2℃の上昇は11%、4℃の上昇は33%の種の生息に何らかの影響を与えることになると考えられた。

 

ぁ/郵林生態系の脆弱性評価

 わが国の森林の約40%に相当する約1,000haはスギ・ヒノキ等の単純一斉林造林地である。これらの林は生物多様性が低いため生態系としての自律機能に乏しく、気候変動、病虫害等による影響を受けやすいことが危惧されている。本研究では、スギ林衰退の原因が高温ストレスと乾燥(水分)ストレスであるとの作業仮説をたて、気候変動シナリオにもとづいた100年後のスギ林環境を予測し、スギ衰退危険度マップを作成することを目的とした。

_甲伐修砲茲螢好、マツの病虫害が拡大の可能性: スギカミキリの孵化日を予測するための産卵活動に及ぼす日長影響の検討と2090年の気候予測からスギカミキリによる被害の予測を行った。スギカミキリの飼育実験の結果、産卵に日長は影響しないため温暖化影響は温度だけで可能なことを明らかにした。また、病原のマツノザイセンチュウの媒介者であるマツノマダラカミキリの気温に対する反応特性から、今後保護すべきマツ林への材線虫病被害拡大の可能性を検討し危険地域マップを作成した。マツノマダラカミキリの生息可能地域の予測を行った結果、100年後にはオホーツク海沿岸まで北上する可能性が示めされた。

乾燥ストレスと高温ストレスがスギ林の衰退の主要因: 関東平野で樹木衰退調査を行った結果、空気が乾燥する土地で土壌の保水能力の低い土地ほどスギが衰退していることを明らかにした。またスギ針葉の光合成・蒸散速度を定量的に評価し、高温域では光合成速度の低下が大きいこと、温度の上昇に対応して蒸散による水分消費量が増大することを明らかにした。

スギ衰退危険度マップ: 世界農林業センサス、環境庁植生図、林野ニタリング事業の調査データを用いたスギ林分布の標準メッシュデータを作成し、局地気候変化シナリオデータと、本研究で得られた成果を用いて、全国のスギ林について100年後の衰退程度を推定した。その結果、スギの非適地面積は現在約1%であるが、100年後には約10%に増加すると推定された。

 

(4) 農業生態系の脆弱性評価に関する研究

 地球温暖化は、農業生態系にも大きな影響を及ぼす。特に近年、温暖化の予測研究の基盤となる技術開発が進み、従来に増して精度の高い影響評価の研究がスタートした。日本周辺の温暖化の規模は、地球上でも最も大きいことが指摘された。本研究では、グリッド間隔10kmの詳細なメッシュサイズの温暖化シナリオ(気候変化メッシュデータ/日本)を準備し、これを用いて、水稲の潜在収量への影響、害虫の世代数への影響、水稲の高温不稔にあたえる影響、積雪量変化が水稲栽培へ及ぼすの影響、さらに日本含む東アジアの農業気候資源と植物生産力への気候変化の影響に対して適用した。

_甲伐修砲茲蠖絨霄量は減少: 温暖化が水稲栽培体系に及ぼす影響について、2060年代には苗の最適移植日(収量水準を現在と同程度の高位に維持させる場合の移植日)が北海道以外の地域で遅れ、特に関東地方で大幅に遅延することを示した。温暖化条件で収量を高く維持するために最適な栽培期間が選択された場合でも、全国平均でみた収量は減少することが明らかになった。

高温不稔が収量減少の原因:水稲収量の原因としてイネの高温不稔が考えられるが、この点に関して実験的研究を行い、特定の生育ステージにおいて高温と高二酸化炭素濃度条件とが干渉し、イネの生育に影響することを明らかにした。また、水稲の収量変動に対する気温と日射量の変動に関する寄与率の解析を行い、東北・北海道地方では気温が、これ以外の地方では日射量が主要な要因であることを示した。水稲の光合成の温度・CO2濃度反応を説明するモデルを開発し、日射-乾物変換効率の温度・CO2濃度反応を考慮した生育モデルとリンクさせ、水稲生産量を評価するモデルを開発した。

3加遒留洞繊Р甲伐修砲茲詆蕕陵廾である害虫被害につき、発生時期の早まりと水稲生育ステージとの同期を明らかにする目的で、ヒメトビウンカの世代交代数分布の変化、ツマグロヨコバイについて年間積雪量と個体数との関係を明らかにした。こうした水稲害虫の世代数も増大することから、温暖化時における世代数の地理的分布を予測した。

で清反綮餮刺迫の可能性:温暖化に伴う農業水資源の不足が予想されるため、主要な河川流域における降雪・降水量の季節性の変化を検討した。温暖化が進行すると、降積雪量の減少および早期の融雪が起こると予測され、河川流量の変化が起こり必要な時期に水資源が逼迫する可能性を指摘した。

ダ在的純一次生産量が約70%まで変化:温暖化時における東アジア気候の比較的長期的な予測から、暖かさの指数が現在の位置より数百キロ北へ移動すること、日本周辺では潜在的純一次生産量が平年の約70%まで変化する可能性を指摘した。

水稲の脆弱性マップ:以上の研究成果を総括するため、日本の水稲栽培の脆弱性マップを作成した結果、負の影響の地域が明らかとなった。(i)北陸、南関東、四国北部および九州北西部の各地域では、高温障害の危険性が認められた。(ii)現在の気候条件では、北日本では12℃、東海〜四国南部では0.51.5℃上昇しても、栽培期間の移動などにより収量を増加させる余地があるが、近畿北部〜九州にかけては十分な余地がなく、北陸や九州北西部地域などすでに高温限界を超えている地域もある。(iii)北陸地域は、気象、病害虫(ヒメトビウンカ世代交代数)、水資源(降雪水量減少率)の変化に対して脆弱な地域である。(iv)東北日本海側地域は害虫と水資源、南関東地域は、気象と水資源の変化に対して脆弱な地域である。

 

(5) 水資源に関連する社会システムの脆弱性評価に関する研究

 生物圏と社会経済システムを結ぶ水資源に着目し、気候変化の水資源(水質を含む)に対する影響を評価するために必須の気象、河川(流量、水質)データをもとに地理情報システムを利用したデータベースを作成して、地域の気象現況及び特性を解析した。

_甲伐修砲茲蟆論鄂綣舛悪化: 全国の河川を対象とし、気象と水質の関連から、気温・降水量と水質の関連性が強いこと、地域的な差異があることが分かった。

⇔出モデルによる流況変化: 地理情報システムを活用した気象、河川(流量、水質)、流域・行政境界データベースの充実を図るとともに、温暖化の河川流量へ及ぼす影響を評価するモデルの構築と試算を行った。温暖化の河川流量へ及ぼす影響を評価するモデルを構築した。気温が1〜5℃上昇する増分シナリオを用いた予測では、冬場の積雪減少による流出量増加、春季の流出量減少の可能性が示唆された。また、日本の各地方で代表的な河川へ流出モデルを適用し、河川流量に与える影響を予測した。

積雪減少の社会影響(スキー場への影響):温暖化の積雪への影響の一環としてスキー場への影響の評価モデルを構築し、適用した。平均気温が3℃上昇した場合、積雪量が減少するためスキー場への影響として客数が3割程度減少すると予測された。

 

4.考察

 本研究は、我が国の多様な自然生態系へ与える温暖化の影響を評価することを目的としたが、多様な自然生態系を対象としているために、影響評価のモデル化は独自になされてきた。そこで、温暖化の影響を相互に比較することができるように、 ̄洞蘇床舛忘櫃靴討蓮共通の地域気候シナリオを用いること、影響評価の結果をマップの形で表示することにより、脆弱な地域が特定できるようすること、を共通の条件として研究を行った。

 

 ̄洞蘇床舛龍δ未涼楼莎じシナリオ及び積雪シナリオ

 温暖化の影響評価にとって重要な気候シナリオについては、日本のように狭隘な国土へ適用するには、空間精度が粗いことが問題であった。具体的には、現在利用しうる気候モデルはせいぜい空間精度で250km以上であり、2050km、さらに生態系によっては、110kmの空間精度での将来気候値が要求される。現在のところ、地域気候シナリオの作成方法としては、気候モデルの結果を統計的にダウンスケーリングする方法、地域気候モデルの出力を用いる方法があるが、現在まだ地域気候モデルの将来予測値が利用できない状況であり、次善の策として統計的ダウンスケーリング手法によらざるを得ない。本研究では、従来農業環境技術研究所が開発し、農業への温暖化影響評価で利用してきた地域気候シナリオをベースに、IPCCの提供する気候モデルの結果も活用し、複数の地域気候シナリオを用いた検討を行った。現段階で、気候モデルの不確実性はまだ高く、複数のモデルによる予測値を用いて、そのばらつきを検討することが妥当であろう。

 日本は全国的に見ても比較的降水量が豊富で、植物の成長には降水量は余り制約条件とはならず、気温が支配的であるとされ、従来温量指数などとの関連が検討されてきた。温暖化は気温上昇とともに降水量変化をもたらすが、高山生態系や種々の森林生態系では降雪の影響が大きいことがわかってきた。そこで、各生態系の感受性や脆弱性評価に積雪の将来予測値が必要となったが、各生態系毎に必要とする積雪条件の空間や時間精度は若干異なる。このため積雪シナリオとして、農業環境技術研究所(サブ研究テーマ4担当)が開発した積雪シナリオをベースシナリオとして共通して利用することとし、各生態系によって必要とする情報が異なる点については、加工、修正して利用することとした。今後の課題としては、地域気候モデルの結果が利用できるようになった場合、従来用いてきた統計的な手法によって作成したものと、地域気候モデルによるものの比較検討、そして地域気候モデルの結果を用いたシナリオによる影響評価を進める必要があろう。

 

∪伴綫マップの作成

 本研究課題の全体目標は、各生態系に与える温暖化の影響評価を踏まえ、モデルや指標を作成し、それらにより将来予測を行い、結果をもとに脆弱性マップを作成することである。各生態系を対象とするサブ研究テーマ毎に現地調査、実験的研究、データ解析が進み、プロジェクトの成果として脆弱性マップが作成できた。これらのマップは各生態系の影響を表したものであるが、多様な側面をもつ自然生態系を扱っているので、それぞれ脆弱性マップの名称は異なっている。

 

 ・植生帯:包括的な生態系の変化を扱う生態系モデルにより、我が国の植生帯が温暖化により影響を受ける場所の特定、そして変化する場所を脆弱性の高い場所としてマップ化した。

 ・高山帯植生:植生と気候変化との統計的関係を定式化し、高山植生の消長をマップ化した。

 ・アオモリトドマツ:寒温帯植生の代表種であるアオモリトドマツの温暖化影響をマップ化した。

 ・ブナ林:ブナ林の分布可能領域を定式化し、気温上昇による変化をマップ化した。

 ・着雪氷害の危険度:温暖化に伴う林木の着雪氷害の危険度をマップ化した。

 ・スギ林:人工林であるスギ林の衰退要因を解明し、スギ林の衰退危険度予測をマップ化した。

 ・農地生態系:苗の最適移植日の変化や害虫の世代交代など脆弱性要因をマップ化するとともに、気象、害虫、水資源の3要因を総合化した脆弱性マップを作成した。

 以上の脆弱性マップを用いることにより、温暖化の影響が顕著に表れると考えられる地域の特定ができ、今後対応策(適応策)を検討するうえでの貴重な情報になると考えられる。

 

8Φ罎料躋

 ゞδ魅轡淵螢の採用と結果のマップ化という共通の条件のもとに各種生態系の脆弱性評価の手法開発と適応を行った。従来、断片的、局所的な影響評価が多かったが、本研究により日本における各種生態系についてどの生態系が脆弱か、またどの地域が脆弱かを判定する方法が確立できたと考える。

 今後の課題としては、影響を受ける動植物のメカニズムをさらに解明しながら、影響の検出や脆弱性の限界(閾値)を求めること、さらにこれらの知見を活用して、より地域に密着した動植物の脆弱性の予測と対応策(適応策)の立案、実施に資する知見を得る必要があろう。

 

5.研究者略歴

課題代表者:原沢英夫

1954年生まれ、東京大学工学部都市工学科卒、工学博士、現在 独立行政法人国立環境研究所 社会環境システム研究領域 環境計画研究室長

主要論文:

Lal, M. and H. Harasawa, 2000: Comparison of the present day climate simulation over Asia in Selected Coupled Ocean-Ocean Global Climate Models, Journal of the Meteorological Society of Japan, 78(6), 871-879.

原沢英夫,2000:地球温暖化のアジア地域への影響, 日本気象学会2000年春季大会シンポジウム「21世紀の気候変化-予測とそのもたらすもの-」報告, 天気, 47(10), 29-35.

Lal, M., H. Harasawa, and D. Murdiyarso, 2001: Chapter 11 Asia, Climate Change 2001 Impacts, Adaptation, and Vulnerability, Contribution of Working Group II to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change,533-590, Cambridge University Press.

サブテーマ代表者

(1):原沢英夫(同上)

(2):名取俊樹

1952年生まれ、茨城大学理学部卒、博士(農学)、現在 独立行政法人国立環境研究所 生物圏環境研究領域 生態系機構研究室 主任研究員

主要論文:

名取俊樹(1999)南アルプス北岳に遺存するキタダケソウの現状 日本生態学会誌 49:301-305.

名取俊樹・清水明(1997)画像解析法を用いた植物葉の形状分析手法:生育高度の上昇に伴うイタドリ葉の円形化を例として 日本生態学会誌:159-162.

T.Natori, W.Mo, X.Li, S.Jiang & K.Omasa (1992) The culture of Chinese desert plants in a greenhouse. Acta Horticulture 319:453-458.

 

(3):田中信行

1955年生まれ、東京農工大学農学部卒業、東京大学大学院農学研究科修士課程修了、独立行政法人森林総合研究所 植物生態研究領域チーム長

主要論文:

Tanaka, N. & Taoda, H.(1996) Expansion of elevational distribution of beech (Fagus crenata Blume) along the climatic gradient from the Pacific Ocean to the Sea of Japan in Honshu, Japan. In: Climate Change and Plants in East Asia (eds. K. Omasa, K. Kai, H. Taoda, Z. Uchijima & M. Yoshino) pp. 175-184. Springer.

Tanaka, N., Taoda, H. & Omasa, K. (1998) Field studies on the effects of global warming on mountain vegetation in Japan. Global Environmental Research 1(1&2):71-74.

N.Tanaka, T.Hamazaki & T. Vacharangkura (1998) Distribution, growth and site requirements of teak. JARQ 32(1):65-77.

 

(4):林陽生

1948年生まれ、横浜国立大学教育学部卒業、独立行政法人農業環境技術研究所地球環境部長

主要論文

Hayashi, Y. and Jung, Y.S. (2000) Paddy rice production under possible temperature fluctuation in East Asia. Global Environmental Research, 4(2),129-137.

Hayashi, Y. (ed.) (2000) Climate variability and its impacts on paddy rice production in Japan and South Korea, National Institute for Agro-Environmental Sciences, 56pp.

Ranatunge, R., Hayashi, Y. et al. (2001) Regional rainfall changes in Sri Lanka, Proc. General Meeding of the Association of Japanese Geographers, 59, 184.

 

(5):原沢英夫(同上)