千葉大ら,気象衛星で30分ごとに光合成活動を可視化

千葉大学,国立環境研究所(NIES),森林総合研究所,宇宙航空研究開発機構(JAXA)は,気象衛星「ひまわり8号・9号」の観測データを活用し,東アジア地域における植生の光合成量を30分ごとに推定する新たな手法を開発した(ニュースリリース)。

植生の光合成活動を含む陸域の観測には,同じ地点を飛来する頻度が低い極軌道の人工衛星が主に利用されており,光合成量の推定は数日から一ヶ月単位で行なわれてきた。また,衛星観測データをもとに光合成量を推定する従来の光利用効率モデルは,真昼の強光・高温・乾燥条件や,日の出直後や日没前の薄暗さ,放射環境の急激な変化など,一日の中で起こる多様な気象環境の変動を考慮していなかった。

研究グループは,静止軌道衛星であるひまわり8号・9号による高頻度の観測データを活用し,東アジア地域における光合成量を30分ごとの時間間隔で推定する新たな手法を検討した。

従来モデルを日周スケールへと拡張するにあたり,①一日の中で変化する光の吸収量,②光の強さに応じて変わる光合成の効率,③猛暑時の高温ストレスに着目して精度の向上を図った。

①をモデルに考慮したものをDD(Direct/Diffuse)設定,①と②にを考慮したものをDD-NL(DD with Non-Linear relationship)設定とし,従来モデルと比べてどれだけ精度が向上するかを調べた。③については,最も精度の高かったDD-NLモデルを使って評価した。

従来モデルでは,晴れた日の昼間に光合成量を過大に見積もり,逆に朝夕や曇りの日には少なく見積もる傾向があった。森林では,DD-NL設定によってこれらの誤差を大きく軽減できた。一方,水田では強い光による制約が小さく,DD設定でも十分な改善が見られた。

ひまわりの観測データを従来のモデルにそのまま適用すると,朝夕や曇りなどの弱光条件で生じた推定誤差が積み重なり,日単位や年単位の積算量に大きな負のバイアスが生じることが分かった。従来モデルをDD-NL設定で制御することでこのバイアスを大幅に抑えることができ,異常気象の影響が現れやすい日内スケールから,気候変動の影響が現れる年スケールまでをつなげた解析が可能になる。

従来の数値気象モデルの気温データの代わりにひまわりで推定された植生面温度データを用いることで,猛暑時の日中に光合成活動が低下する,昼寝現象をより高い感度で検出できるようになった。

研究グループは,この成果は,日周から年スケールの炭素収支を一貫して捉える新たな枠組みとしての活用も期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 阪大など、藻類の新たな光利用の仕組みをクライオ電子顕微鏡で解明

    大阪大学、大阪公立大学、チェコ  南ボヘミア大学、伊 ピサ大学は、クライオ電子顕微鏡法により真正眼点藻Trachydiscus minutusの光合成アンテナrVCPの立体構造を2.4Åの高分解能で解明した(ニ…

    2026.03.03
  • 農研機構、市販の装置で葉の光合成速度を高速・高精度に推定する手法を開発

    農業・食品産業技術総合研究機構(農研機構)は、市販の軽量・小型装置による測定と数理モデルを組み合わせ、葉の光合成速度を高速かつ高精度に推定する手法を開発した(ニュースリリース)。 光合成速度の測定は約100年前から始まり…

    2026.02.27
  • 京大など、藻類の光合成ターボエンジンを制御する「ブレーキ」を発見

    京都大学、理化学研究所、京都女子大学は、光合成におけるCO2濃縮メカニズムを、不要な時に抑制する「ブレーキ役」のタンパク質「CBP1」を発見した(ニュースリリース)。 水中の微細藻類は、「CO2濃縮機構(CCM)」という…

    2026.02.19
  • 東大など、サンゴ白化の異なるメカニズムを発見

    東京大学と神戸大学は、造礁サンゴであるウスエダミドリイシを用いた共同実験から、高温による白化と栄養不足による白化では、共生藻の光合成との関係が大きく異なることを確認した(ニュースリリース)。 サンゴ礁は、多くの海洋生物に…

    2026.01.05
  • 広島大,伊豆諸島で自然海藻群集の光合成生産量を測定

    広島大学の研究グループは,海底からCO2が噴出し自然に高CO2環境となった東京都の伊豆諸島にある式根島沿岸の海藻藻場において,自然海藻群集の光合成生産量を測定した(ニュースリリース)。 人為起源のCO2の放出は未だ留まる…

    2025.11.07

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア