Model seminar Takeshi Ise "泥炭地のシミュレーションと気候変動－ 生態学と物理学の接点"

1. 泥炭地のシミュレーションと気候変動 － 生態学と物理学の接点 伊勢武史 海洋研究開発機構

7. 双方向 のフィードバック 環境 生態系 気候 土壌 などなど 炭素循環 アルベド などなど 生理生態的 個体群的 群集的 生態系的

9. Fig. 7.3 Carbon cycle Atmosphere 6.4 GtC/yr 120 GtC/yr

11. 双方向 のフィードバック 環境 生態系 気候 土壌 などなど 炭素循環 アルベド などなど 生理生態的 個体群的 群集的 生態系的 Positive feedback? Negative feedback?

12. Increase in litter Ecosystem feedbacks to climate positive feedback negative feedback

13. Dark tree canopy White snow/ice Dark tree canopy White snow/ice Ecosystem feedback to climate albedo

17. 光合成と呼吸 大気 生態系 植物 土壌有機物など

18. 光合成と呼吸 土壌微生物など 土壌微生物など 土壌微生物など 大気 泥炭地では・・・ 植物 土壌有機物など

19. 冷帯と気候変動 B1 A1B A2

24. How to model water table? Mature spruce bog humic layer fibrous layer humic layer fibrous layer years Young spruce bog water table depth water table depth Hypothesis: Constant from surface (Clymo 1984) bedrock mineral soil bedrock mineral soil Strong positive feedback (paludification) humic layer fibrous layer water table depth

25. How to model water table? Mature spruce bog humic layer fibrous layer humic layer fibrous layer years Young spruce bog water table height Constant from bedrock Strong negative feedback water table height bedrock mineral soil bedrock mineral soil Null hypothesis

26. How to model water table? null? ? fibrous layer Mature spruce bog humic layer humic layer fibrous layer years Young spruce bog Which hypothesis ? Somewhere in between Needs for mechanistic simulation! water balance soil properties bedrock mineral soil bedrock mineral soil

29. Fibrous Humic Decomposition temperature dependence moisture dependence Frolking et al. 2002 bedrock mineral soil Td Md Biogeochemical model

30. 2 simulations Fibrous Humic Dynamic peat depth model Static model (mineral soil model) Equilibrium SOC: self-regulatory Equilibrium SOC: sensitive to initialization bedrock mineral soil

31. Results

32. Results

33. Results hydrology peat depth  insulation fraction below water table year year

34. Results Comparison: BOREAS NOBS, 2003 (Dunn, Barford, Wofsy, Goulden, & Daube 2007) water table depth [m] soil temperature [ °C ] Julian day

35. Climate change: equilibrium 40% loss Extrapolate over northern peatlands, 72-182 PgC 34-87 ppm year soil organic carbon [kgC m -2 ]

36. Climate change: transient HadCM3 SRES A2 at 2099 + 4.3 °C + 42.1 mm ~10% loss Extrapolate over northern peatlands, 18-46 PgC 9-22 ppm year soil organic carbon [kgC m -2 ]

40. メタン Global mean radiative forcing Wetlands: 72% of natural source (Prather et al. 1995)

42. Fen ：観測との比較 ornl.daac.gov 1994: simulation vs. observation

46. 泥炭地の未来 ? boreal temperate 4°C rise: Can cross the threshold? Global Soil Data Task (2000) New et al. (2000) piecewise 90-percentile quantile regression

47. 泥炭地の未来 ? http://maps.google.com http://dustydavis.com/ http://www.canada.com Prince Albert (MAT 0.7°C) Bismarck, ND (MAT 5.6°C)

48. 海洋研究開発機構での研究 sSEIB 大気と、 ＣＯ ２ や水のやり取り 成長・繁殖・競争・遷移 土壌に 炭素蓄積 土壌炭素の 分解

49. 排出量 差し引きして大気中に残る部分 陸域 海洋 [PgC yr -1 ] ソース シンク 実験結果：植物の効果は？ ギガトン／年

50. 純一次生産量 NPP ( 月ごと )

51. 純一次生産量 NPP ( 年平均 ) Global total: 44.2 PgC/yr

52. 植物バイオマス 温暖化前 温暖化後 kgC/m 2

53. 土壌の炭素 温暖化前 温暖化後 kgC/m 2

55. この部分終わりです。ご質問？