2022/05/17 更新

写真a

オオタ シュンジ
太田 俊二
所属
人間科学学術院 人間科学部
職名
教授

兼担

  • 人間科学学術院   大学院人間科学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学歴

  •  
    -
    1996年

    早稲田大学   人間科学研究科   生命科学  

  •  
    -
    1996年

    早稲田大学   人間科学研究科   生命科学  

  •  
    -
    1991年

    早稲田大学   人間科学部   人間基礎科学科  

学位

  • 博士(人間科学)早稲田大学 1996年3月

  • (BLANK)

  • 博士(人間科学)

所属学協会

  •  
     
     

    日本農業気象学会

  •  
     
     

    日本生態学会

 

研究分野

  • 環境動態解析

論文

  • Effect of irrigation systems on temporal distribution of malaria vectors in semi-arid regions

    Shunji Ohta, Takumi Kaga

    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOMETEOROLOGY   58 ( 3 ) 349 - 359  2014年04月  [査読有り]

     概要を見る

    Previous research models have used climate data to explain habitat conditions of Anopheles mosquitoes transmitting malaria parasites. Although they can estimate mosquito populations with sufficient accuracy in many areas, observational data show that there is a tendency to underestimate the active growth and reproduction period of mosquitoes in semi-arid agricultural regions. In this study, a new, modified model that includes irrigation as a factor was developed to predict the active growing period of mosquitoes more precisely than the base model for ecophysiological and climatological distribution of mosquito generations (ECD-mg). Five sites with complete sets of observational data were selected in semi-arid regions of India for the comparison. The active growing period of mosquitoes determined from the modified ECD-mg model that incorporated the irrigation factor was in agreement with the observational data, whereas the active growing period was underestimated by the previous ECD-mg model that did not incorporate irrigation. This suggests that anthropogenic changes in the water supply due to extensive irrigation can encourage the growth of Anopheles mosquitoes through the alteration of the natural water balance in their habitat. In addition, it was found that the irrigation systems not only enable the active growth of mosquitoes in dry seasons but also play an important role in stabilizing the growth in rainy seasons. Consequently, the irrigation systems could lengthen the annual growing period of Anopheles mosquitoes and increase the maximum generation number of mosquitoes in semi-arid subtropical regions.

    DOI

  • Ecophysiological and Climatological Effects on Distribution of Vector Species and Malaria Incidence in India

    Ohta S &amp, Kaga T

    Int. J. Environ. Res. Public Health   2012 ( 9 ) 4704 - 4714  2012年11月  [査読有り]

    DOI

  • Effect of climate on malarial vector distribution in Monsoon Asia: coupled model for Ecophysiological and Climatological Distribution of mosquito generations (ECD-mg)

    Shunji Ohta, Takumi Kaga

    CLIMATE RESEARCH   53 ( 1 ) 77 - 88  2012年  [査読有り]

     概要を見る

    The relationship between the life cycle and climate conditions of the malaria vector mosquito Anopheles was modeled in order to describe its temporal and geographic distribution at a fine resolution. Since the mosquito grows through immature life stages in an aquatic environment, the model was designed to express the surface moisture conditions conducive to the mosquito's growth. The development of the mosquito was estimated using either air or water temperature, depending on the developmental stage of the mosquito's life cycle. To achieve this, the previous model was modified in order to improve the estimation of the water conditions of its habitat. As a result, the modified model was able to predict seasonal patterns of occurrence of Anopheles at representative sites with a more reasonable degree of accuracy than the previous model. This model was then applied using simple climate data in order to obtain the geographic distribution of the occurrence of various species of Anopheles in Monsoon Asia. The most notable results of the simulated spatio-temporal emergence of the Anopheles mosquito is that although the modified model did not include unique parameters of each species, distribution was clearly divided into sub-regions for each dominant species that corresponded to the climate conditions.

    DOI

  • Modeling the spatio-temporal distribution of the Anopheles mosquito based on life history and surface water conditions

    Momoyo Kashiwada, Shunji Ohta

    Open Ecology Journal   3 ( 1 ) 29 - 40  2010年

     概要を見る

    To describe the temporal and geographic distribution of the malaria vector mosquito (Anopheles) at a fine resolution, we modeled the relationship between mosquito life history and climate conditions, focusing on temperaturedependent development of the mosquito. Because Anopheles has aquatic immature life stages, the model was designed to incorporate information on surface moisture conditions suitable for the mosquito. Development was estimated using either air or water temperature, depending on the developmental stage. The model was able to predict seasonal patterns of occurrence of Anopheles at representative sites with reasonable accuracy. Individual emergence of mosquitoes was limited by low water temperatures and/or low moisture conditions at the soil surface in cold or dry seasons. This model was then applied to obtain the geographic distribution of Anopheles occurrence in Monsoon Asia. Spatio-temporal emergence of the Anopheles mosquito was successfully represented using the model and simple climate data. This model can be used to predict the distribution of the mosquito for malaria risk assessments under future scenarios involving climate change and the effects of El Niño-Southern Oscillation events. © Kashiwada and Ohta.

    DOI

  • Effect of land cover on air temperatures involved in the development of an intra-urban heat island

    Takuya Yokobori, Shunji Ohta

    CLIMATE RESEARCH   39 ( 1 ) 61 - 73  2009年  [査読有り]

     概要を見る

    Mobile traverses were used to conduct air temperature observations to clarity the effect. of land cover on ambient air temperatures. The Study area was located in a suburb of the Tokyo metropolitan area, Japan. The mobile traverses were conducted at 2 h intervals between 10:00 h on one clay and 08:00 h the next clay, on selected days from October 2006 to March 2008, for a total of 30 d. We observed an intra-urban heat island (IUHI) throughout the year and determined the diurnal and seasonal variations in this IUHI. The daily maximum intensities of the IUHI under calin and cloudless conditions ranged from 4,0 to 6.9 degrees C during all seasons of the years examined. Such large IUHI intensities are determined by clear boundaries between adjacent land covers, independent of a city's size. The development of an IUHI is related to the features of the land cover, and the causal factors that enhance an IUHI differ between day- and nighttime. In most cases, observed air temperatures varied significantly according to ambient land cover types, and air temperatures decreased as the amount of vegetated area around the sites increased. These land cover effects were slightly stronger at night than during the day, and they weakened as the amount of cloud cover or the wind speed increased, especially at night.

    DOI

  • The effects of plant growth on the temperature of paddy waters

    Shunji Ohta, Ai Kimura

    Journal of Agricultural Meteorology   65 ( 2 ) 167 - 178  2009年

     概要を見る

    Water temperature and the growth of rice plants are interrelated and influence each other. To elucidate this relationship, and in particular, to quantify the effects of the growth of rice plants on water temperature, this study focused on the difference between the temperature of paddy water and that of open shallow waters devoid of rice plants. Here, we simultaneously analyzed the seasonal changes in the difference of water temperatures and the growth of rice plants. A water temperature model based on the energy balance equation and the average climate data from 1971 to 2000 were used to estimate the daily mean temperature of paddy waters in conjunction with the growth of rice plants during the growing season in Japan at a spatial resolution of approximately 1 km × 1 km. The most notable result from the simulation experiment is the fact that the temperature of paddy waters increases by approximately 0.3°C from spring to early summer and decreases by approximately 1.5-2.0°C in midsummer compared to that of open shallow waters. This is because the net radiation at the surface of paddy waters is affected not only by climate factors but also by the increase in the leaf area index of rice plants. The net radiation and the temperature of paddy waters during the growing season are significantly determined by the balance of the downward flux of long-wave radiation emitted from the plant layer and the extent to which short-wave radiation is intercepted by the foliage of rice plants. Therefore, even under identical climate conditions, a shift in the transplanting date could affect the temperature of paddy waters due to an increase in the leaf area. © 2009, The Society of Agricultural Meteorology of Japan. All rights reserved.

    DOI

  • Impacts of climate changes on the temperature of paddy waters and suitable land for rice cultivation in Japan

    Shunji Ohta, Ai Kimura

    AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY   147 ( 3-4 ) 186 - 198  2007年12月  [査読有り]

     概要を見る

    A model for the energy balance of rice fields was improved by using meteorological and geographical data to simulate the changes in the water temperature resulting from plant growth. The average climate of Japan during the period 1971-2000 was used as a baseline. The improved model was used to assess the possible effects of the future climate (2081-2100) on agricultural practices at a spatial resolution of approximately 1 km(2). The most notable result from the simulations is that the water temperature during the growing season for the future climate increased by approximately 1.6-2.0 degrees C throughout the country. This increase can lead to a remarkable northward shift of the isochrones of safe transplanting dates for rice seedlings. This means that the rice cultivation period will be prolonged by approximately 25-30 days. Such an increase in the thermal resources allows greater flexibility of variation in the cropping season as compared with that at present; thus, resulting in a reduction in the frequency of cool summer damage in the northern districts. The area of safe cultivation expands to the northernmost region, if all the forests in the climatically suitable areas can be converted into rice fields. Conversely, climate warming will also induce high-temperature stress in rice plants in one-fifth of the current total cultivation area. The current agricultural practices and rice cultivars used in these areas will inevitably require altering to prevent the projected heat stress during summer. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI

  • Spatial Patterns of Anthropogenic Carbon Emission and Terrestrial Net Productivity

    S. OHTA, A. KIMURA

    Journal of the Environmental Sciences   15 ( 12 ) 1087 - 1091  2006年12月

  • Global Patterns of Energy Efficiency of Terrestrial Productivity

    S. OHTA

    Journal of Agricultural Meteorology   60 ( 5 ) 861 - 864  2005年02月

  • Global Patterns of Energy Efficiency

    S. OHTA

    Food Production and Environmental Conservation in the Face of Global Environmental Deterioration     119 - 120  2004年09月

  • Carbon Sequestration of Man-Made Forests: Sequetration Estimate and Its Bearing on CDM

    Y. MORIKAWA, S. OHTA, M. HIRATSUKA, T. TOMA

    Proceedings of International Symposium on Forest Carbon Sequetration and Monitoring     171 - 181  2002年11月

  • 環境教育の在り方と環境の意味

    太田俊二

    ヒューマンサイエンス   14 ( 1 ) 7 - 12  2002年03月

  • 環境教育へのインターネットの利用

    太田俊二, 西村昭治

    ヒューマンサイエンス   13 ( 1 ) 43 - 52  2001年01月

  • Effects of Climate and Population Density on Forest Areas -Global and Continental View-

    OHTA, S, UCHIJIMA, Z

    Global Environmental Research   3 ( 2 ) 89 - 99  2000年01月

  • Estimation of Human Impacts on the Plant Production in Monsoon East Asia

    S. OHTA, Y. Morikawa

    GCTE-LUCC Open Science Conference on Global Change     353 - 354  1999年04月

  • 中国の人口が森林面積・森林生産力に及ぼす影響

    日本生態学会   第44回大会  1997年03月

  • モンスーンアジア域各国の炭素収支

    日本生態学会   第44回大会  1997年03月

  • インドネシア島嶼域の人口密度分布と土地利用形態・植物生産力

    日本生態学会   第44回大会  1997年03月

  • Carbon budgets of forest ecosystems in Monsoon Asia and each country from mesh data analysis of potential net primary productivity

    5th Japan-U.S. Workshop on Global Change    1997年03月

  • Effects of Changes in Land Use and Human Population on Plant Productivity of Indonesian Archipelago

    FPEI International Symposium    1996年07月

  • Climatic Change Scenarios for Monsoon Asia Based on 2 × CO<sub>2</sub>-GCM Experiments

    Climate Change and Plants in East Asia (edited by K. OMASA, K. KAI, H. TAODA and Z. UCHIJIMA)/Springer   pp.3-12  1996年05月

  • Probable Effects of Climatic Changes on Plant Production of Monsoon Asia

    Climate Change and Plants in East Asia (edited by K. OMASA,K. KAI, H. TAODA and Z. UCHIJIMA)/Springer   pp.13-24  1996年05月

  • Effects of Doubled CO<sub>2</sub> Climatic Changes on Heat Balance of Ponded Shallow Water in Japan

    Journal of Agricultural Meteorology   52;1; 1-10  1996年04月

  • 地球規模の気候変化にともなう植物群系分布の移動と純生産力の変化

    日本生態学会誌   46;1; 73-81  1996年04月

  • 中国の水田水温環境に将来の気候変化が及ぼす影響

    日本生態学会   第43回大会  1996年03月

  • 地球規模の気候変化にともなう植物群系分布の移動と純生産力の変化

    日本生態学会   第42回大会  1995年08月

  • Effects of 2×CO<sub>2</sub> Climatic Warming on Water Temperature and Agricultural Potential in China

    Journal of Biogeography/Blackwell   22;4-5  1995年08月

  • 気候変化とモンスーンアジアの植物生産

    日本農業気象学会   1995年度大会  1995年07月

  • Climatological Estimation of Dry Matter Production and Carbon-Absorption of Natural Vegetation in the Indonesian Archipelago

    Toward Global Planning of Sustainable Use of the Earth (ed. by S. Murai)/Elsevier    1995年07月  [査読有り]

  • Possible Effects of Climatic Changes due to Elevated CO<sub>2</sub> Concentration in the Atmosphere on Terrestrial Ecosystems in Monsoon Asia

    An Interim Report of IGBP Activities in Japan/Science Council of Japan (日本学術会議)   National Committee for IGBP  1995年05月

  • 異常気象下の植物生産力と水温

    平成の大凶作 (日本農業気象学会編)/農林統計協会    1994年06月

  • Climatological Assessment of Potential Carbon Absorption by Natural Vegetation in Mosoon East Asia

    Carbon Sink Report/Japan International Forestry Promotion and Cooperation Center    1993年10月

  • Probable Effects of CO<sub>2</sub>-Induced Climatic Changes on Net Primary Productivity of Terrestrial Vegeatation in East Asia

    Ecological Research/Blackwell   8;2  1993年08月  [査読有り]

  • Probable Effects of CO<sub>2</sub>-Induced Climatic Changes on Net Primary Productivity of Terrestrial Natural Vegeatation in Monsoon East Asia

    Journal of Agricultural Meteorology   48;5  1993年03月

  • Probable Effects of CO<sub>2</sub>-Induced Climatic Warming on the Thermal Environment of Ponded Shallow Water

    Climatic Change/Kluwer Academic Pub.   23;1  1993年01月  [査読有り]

▼全件表示

書籍等出版物

  • Possible Effects of Future Climate Changes on the Maximum Number of Generations of Anopheles in Monsoon Asia

    Ohta S &amp, Kaga T

    InTech  2011年09月 ISBN: 9789533074191

  • からだと温度の事典

    太田俊二

    朝倉書店  2010年04月 ISBN: 9784254301021

  • 変化する気候と食料生産 –21世紀の地球環境情報–

    太田俊二

    コロナ社  2009年07月 ISBN: 9784339066159

  • 地球環境システムの中の生物圏 –植物群系と気候、人間–

    太田俊二

    朝倉書店  2008年09月 ISBN: 9784254505276

  • 自然のなかの人間

    太田俊二

    間主観性の人間科学, 言叢社  1999年08月 ISBN: 9784905913665

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 21世紀前半から後半にかけての日本の感染症媒介蚊の個体数と活性期間の変化

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2021年03月
     

     概要を見る

    日本では梅雨や台風などの季節性の降水イベントがあり、水棲ステージの個体数動態が影響を受けると考えられる。本研究では、降雨がヒトスジシマカの個体群維持に及ぼす影響を組み込んだ気候データ駆動型の個体群動態モデルを利用して、温帯性蚊の個体群動態の再現ならびに将来予測を試みた。東京で採取された実測の個体数データを用い、尤度を指標としてモデル内のパラメータ推定を行った。さらに蚊個体群の将来予測のために将来気候予測データ(GCM)を検証した。すると、GCMによる降水量の推定値は、観測値に比べて降水強度の弱い雨が長く降る傾向があり、将来予測されているような降水パターンとなっていなかった。そこで、降水について過去の実測気象データから月平均値について統計的に大きく外れないようなランダムリサンプリングによって降水データを生成した。この際、将来の東京の気候として提言されている無降水日数や降水強度の増加を考慮した降水パターンを生成し、蚊個体群予測の入力データとした。その結果、将来の梅雨時期の無降水日数が増加することを反映して、水棲ステージの個体数増加が抑え込まれ、夏季にピークとなる個体数はこれまでのモデル予測値よりも小さくなった。気候変動影響として気温の変化がおよぼす影響のみならず、降水パターンの変化が温帯性蚊の個体群動態の気候変動影響予測にとって重要な環境変数となることが示された。感染症媒介蚊の個体数の増減は、気候変動下での潜在的な感染症リスクの変化を示唆するものであり、公衆衛生上の課題に関して気候学と生態学の視座から新たな知見を提供することができた。2019年度末(2020年3月)に予定されていた生態学会や農業気象学会の中止により、学会発表による意見交換が十分にできず、論文化の仕上げの段階で停滞してしまっているため。当初の計画どおり、将来気候モデルの出力を活用し、近未来(2030年頃)から将来(2090年頃)にかけての日本のイエカ、シマカの個体数の挙動を予測(とくにピークの個体数と活性期間の特定)をする予定である

  • 気候変動下の日本における感染症媒介蚊の個体群動態予測

    研究期間:

    2015年04月
    -
    2018年03月
     

     概要を見る

    温帯性蚊の生活史にもとづく季節的消長を表現するため、冬季に成虫休眠の生活史特性をもつイエカ(Culex pipiens)と卵休眠をするヒトスジシマカ(Aedes albopictus)について、東京・新宿区で10年以上にわたって採取されたデータを活用し、それぞれの個体群動態モデルを開発した。ヒトスジシマカは、温室効果化ガス排出が多いシナリオにおいて活動期の個体数増加の傾向が見られた一方で、排出が少ない場合には1991年から2009年までの個体群動態の推定結果と大きな差はなかった。イエカは排出シナリオにかかわらず、活動期の個体数が減少し、排出が多いとより個体数減少が顕著になった。感染症媒介生物のうち、熱帯性の媒介蚊の研究は進みつつあり、地球温暖化の進行により温帯域の媒介蚊の挙動に関する関心が高まっている。日本においては東京・代々木公園を中心に広まったデング熱の騒動は記憶に新しい。蚊媒介性の感染症について、イエカは日本脳炎やウエストナイル熱、ヒトスジシマカはデング熱やジカ熱などを媒介するため、蚊の種類に応じた感染症対策が必要となる。本研究は、蚊種別の個体群動態モデルの開発ならびに将来気候データとの結合を通して、温暖化気候条件下における蚊の季節的消長や個体数を予測することで、我が国、特に東京の蚊媒介性の感染症リスクについて、時間解像度が高い知見を提供することができた

  • 変動気候下での感染症媒介生物の生息域評価

    研究期間:

    2012年04月
    -
    2015年03月
     

     概要を見る

    マラリアを媒介するハマダラカの時空間分布を推定するため、一般気象要素を入力値とする、生理生態学-気候学的結合モデルを開発した。次に、アジア地域でもっとも多くのマラリア罹患者を抱えるインドにおいて、モデルによる潜在的な媒介蚊の分布とマラリア罹患者の関係を調べた。(1)マラリア罹患者は媒介蚊の年間世代数が増加すればするほど指数関数的に増加していた。(2)報告されたマラリアの季節的なピークはシミュレーションされた媒介蚊の出現期間とよく対応していた。(3)しかしながら、集約的な農業が行なわれている地域では再現性が低かったため、灌漑水をモデルに組み込んだところ、媒介蚊の活動期を正確に表現できた

  • モンスーンアジアの人口増加と気候変化が食糧生産に及ぼす影響

     概要を見る

    モンスーンアジアの主要な農業形態である水稲耕作の将来を考えるとき、水温の分布とその将来変化はきわめて重要である。しかしながら、現状において水温の広域的かつ連続的な測定は行われていない。本年度はOhta et al.(1993)の気候データから水温を求めるモデルを利用して、将来の気温上昇が水稲耕作へ及ぼす影響について研究した。まず、植被の繁茂は直接の日射を遮る一方で長波放射を水体に供給して温度を上げる点を考慮するために、今回は水田において水稲が移植されてから次第に大きくなって収穫されるまでを葉面積指数の関数で表し、大気、水稲と水体の熱収支から水面の純放射量を求めた。この水面純放射量と諸条件をOhta et al.(1993)のモデルに与えて日平均水温をシミュレーションした。我が国において1950年代から測定されている水温と葉面積指数のデータを用いて、本モデルを検証したところ、モデル水温はきわめて良い精度で実測水温を再現していることがわかった。次に、このモデルと緯度経度30分グリッドの現在気候データを用いて、モンスーンアジアの水田水温の分布を明らかにした。気候データは月単位の時間解像度を持っているので、その季節変化も同時に明らかにした。ほかに農業気候資源の分布として、移植可能早限期、耕作可能期間、有効積算水温、蒸発能および蒸発能と降水量の比、ボーエン比を描いた。また、同様にして、現在の気温よりも1.5、3.0、4.5K高く、相対湿度が現在気候と変わらないと仮定した将来気候下でも計算した。これらの結果を総合すると、中国東北部においては乾燥化が進み灌概の必要性が高まり、一方で北緯33度以南の太平洋岸のほとんどの地域や中国東南部、タイ、マレーシアなどの東南アジアにおいて極端に高い水温となることが予想され、高温障害への対策を急がなければならないことがわかった

  • インターネットを活用した環境教育カリキュラムの開発と評価

     概要を見る

    平成15年度に実施した所沢市立中学校での自然環境問題をテーマとした中学校-大学が連携した総合的な学習の時間の授業プログラムの実践結果を活動記録等を基に分析を行った。当初想定していた環境教育に関する調べ学習の支援という方針の改変と同時に、生徒が接する道具(Wiki (Webブラウザで簡単に情報の追加/編集が行えるシステムの総称、共同作業や情報共有に適している)による共有ノートや壁新聞)の改変や導入が、中学校側と大学側との授業デザインの統合過程と強く関係していることが明らかになった。各学校や学級で既に蓄積されてきた道具や媒体のあり方を含めて検討し、既存の道具等と組み合わせで利用することで、異なる組織間の協調的な授業デザインが促進される可能性が示唆されるとともに環境教育に関するモデル的なカリキュラムの開発につながった。上記分析結果および各種調査での知見を統合し、インターネットを活用した環境教育カリキュラムの開発を行った。また、当該カリキュラムを実施する上で必要となるWWWをベースとした環境教育システムの構築を行った。本システムの機能としてAjax (Asynchronous Java Script+XML : Java ScriptをつかってWebブラウザとサーバ間XMLをやり取りするパラダイム。サーバとブラウザのシームレスな連携が実現可能となる)を用い世界地図上に児童・生徒が撮影した画像とコメントを貼付けることができる「成長する図鑑」機能を実装した。成長する図鑑とは児童・生徒が自ら調査収集した情報を追加しながら内容を充実(成長)させることができる画像システムであることから命名したものである。そして評価のため本システムを所沢市の7校の小中学校の教員に試用していただき、良好との評価を受けた

  • 水温の広域シミュレーションモデルを用いたハマダラカの生息域評価

     概要を見る

    マラリアを媒介するハマダラカの時空間分布を高解像度に表すために、その生活史と気候条件の関係をモデル化した。ハマダラカの一生の多くは水のなかにあることから、土壌水分量を正確に表し、生活史の段階に応じて水温と気温に依存して生長させた。開発したモデルは代表的な観測サイトでのハマダラカの季節的消長を正確に再現をすることができた。このモデルと一般気象要素の値をモンスーンアジア全体に適用し、ハマダラカの地理的分布を得ることができた

▼全件表示

特定課題研究

  • オープンデータの有効活用のための15分グリッドの追加的データベースの作成

    2021年  

     概要を見る

    グリッド(格子)形式で公開されている気象データや社会経済データは多くなり、20年ほど前の緯度経度1度〜0.5度(30分)グリッドから最近では5分グリッドのデータで整備されているものも多くなってきている。本課題では、さまざまな用途にすぐに各種データを活用できるように、世界全体を対象としてデータの空間(水平)解像度を15分グリッドで統一することとし、そのための基本的なプログラムを開発した。

  • 温暖化研究に寄与する局地気象観測手法の検討

    2020年  

     概要を見る

    局地環境の観測データを温暖化研究の一部に組み込むためには、さまざまな問題があり、たとえば観測測器の標準化や観測環境の違いなどである。局地環境の観測地と測器の統一された気象観測サイトが近い場合には、これらの問題を克服する鍵があるだろう。今回の基盤的研究では、所沢キャンパスから1km少々しか離れていない所沢アメダスのデータを活用する問題点を検討した。所沢キャンパス側の観測データの蓄積が少ないことから明確なことは言えないが、継続することにより新しい知見が得られるだろう。

  • 陸域生態系の植物生産力評価のためのプロセスベースモデルの開発

    2019年  

     概要を見る

    変動する気候条件下における作物収量は地球の自然植生の潜在生産力という文脈で理解されなければならない。これまでに申請者は、熱収支・水収支などの整合性をとる手法を取り入れた植物生産力評価モデルを開発し、気候データを入力値として、時間変動する気候資源に対応した生産力変動の再現に成功しつつある。そこで研究では、生産力を日単位で推定できるこのモデルを拡張することを目的とした。これは、世界の人口扶養力の定量化、および今後も予想される地球規模の気候変化による植物生産力低下の大きさやその頻度を評価するための基盤的な技術となるだろう。

  • 変動気候下の生産力の不安定性を考慮した地球の人口扶養力の定量評価

    2017年  

     概要を見る

    本研究課題では,地球の人口扶養力を定量的に評価するために,研究代表者らが開発した植物生産力モデルを用いて,全球スケールでの自然植生の総一次生産力(GPP)を推定した。植物生産力モデルに入力する気候値としてNCEP/NCAR再解析データを用いたところ,GPPは2001–2010年の平均値で148 PgC year–1と推定された。この推定値はこれまでに報告されている他のモデルや衛星観測などの数値より少し大きかったものの,気候の年々変動に対応した生産力の変動をうまく捉えられていた。植物生産力モデルに入力する気候値をMIROC気候モデルの出力値に替えて同様のシミュレーションを行ったところ,全球でのGPPは129 PgC/yearと推定され,先行研究とよく一致した結果が得られた。

  • 気候モデル出力データの簡易なダウンスケーリング法の開発

    2016年  

     概要を見る

    本研究課題では,全球気候モデル(GCM)の出力値を,研究代表者らが開発した植物生産力モデルに入力値ために,適切な時空間スケールにダウンスケールする手法を開発した。ダウンスケールした気候データを植物生産力評価モデルに入力し生産力を推定し,それを観測された気候値を入力値とした場合に推定された生産力と比較した。ダウンスケールした気候データを入力値として推定された生産力は,観測された気候データを入力値とした場合に比べて大きい傾向がみられた。続いて,GCMと観測データとの平均バイアスを補正したところ,補正前と比べ観測値との誤差は小さくなったものの,依然として多くの観測サイトで生産力を過大に推定していた。

  • 植物生産力評価モデルによる潜在的な食料供給力の将来予測

    2016年  

     概要を見る

    本研究課題では,研究代表者らが開発した植物生産力モデルのパフォーマンスを評価し,修正および改善すべき点を模索した。シミュレーションの結果をFLUXNETで公開されている観測データと比較した結果,このモデルは生産力の時間変動と葉の生長の季節変化をよく再現できていたものの,草原サイトでは森林サイトに比べ再現性は低かった。さらに,生産力と気候の年々変動との関係を観測データと比較したところ,生育時期ごとに気候に対する植物に応答を正しく表現できていた。シミュレーションでは生産力が土壌含水量に対してより強く応答する傾向があり,水環境が植物の生産力に及ぼす影響をモデルに正しく反映させる必要があることが示唆された。

  • 気候変動下の潜在的食料生産力評価のための簡易モデルの開発

    2015年  

     概要を見る

    本研究課題では,人間の生命維持に欠かせない潜在的な食料生産力を簡易的に評価するための植物生産力モデルを開発した。このモデルは,一般気象要素を主な入力値して,生物物理学的,生理生態学的なプロセスにもとづいて植物生産力を推定する。このモデルを検証した結果,温度・水などのストレスに応じて葉の生長を表現することで,気候資源にもとづいて生産力を評価できることを確認した。このモデルで推定された生産力や蒸発散量の季節変動は,さまざまな気候帯で観測された変動とよく一致していた。半乾燥域ではフェノロジーをうまく再現できず生産力の推定誤差が大きくなる場合があったことから,土壌水分が葉の生長に及ぼす影響の表現を中心にモデルの改良が求められる。

  • 食料循環研究に最適化した潜在生産力モデルにもとづく地球の人口扶養力評価

    2014年  

     概要を見る

    本研究課題では、潜在生産力モデルの基幹となる植物生長モデルを開発した。本モデルは、生物化学的、生物物理学的なプロセスにもとづいて生産量と蒸発散量を推定することに特徴がある。両者の計算値と葉の気孔開度との整合性がとれるまで計算を繰り返すことで、光合成や蒸散に関係する経験式やパラメータを減らした。その結果、群落の熱収支とともに生産量や蒸発散量の日変化をよく推定できた。また、分配モデルと結合することで、植生の観測データを入力しなくても、植物の生長の季節変化を再現できた。

  • 食料統計センサスに接続可能な潜在生産力モデルの理論的基礎

    2014年  

     概要を見る

    本研究課題では、自然植生の生産力にもとづく作物収量評価の基幹となる、植物生産力モデルの理論的基礎を構築した。本モデルでは、気象データを入力値として植物の生産量を推定し、それをもとに植物の生長をモデル内部で計算した。また、生物化学的なアプローチと群落の熱収支・水収支的なプロセスを組み合わせ、生産量と蒸発散量などの整合性がとれるまで計算を繰り返すことにより、光合成や蒸散に関係する経験式やパラメータが少なくて済むようにした。その結果、従来型の経験式に強く依存しなくても、植物の生産力をより理論的に推定できた。本モデルにより、植生タイプごとの現実的な生産量や蒸発散量の時間的挙動を再現できた。

  • 緑化した屋上の熱収支と温度の季節変化

    2013年  

     概要を見る

    都市化の進行にともなって気温が上昇するヒートアイランド現象は、熱中症などの健康リスクを高めることが懸念されてきている。気温上昇を緩和するという手法として、近年頻繁に用いられているのがベランダや屋上の小規模緑化である。実際に数十平方メートル以上の比較的大規模な屋上緑化については、これまでも夏季に周辺の気温を緩和する効果が確認されているが、ベランダ緑化や小規模な屋上緑化を想定した場合の熱収支的な解析研究は非常に少ない。そこで本研究では、数平方メートルという比較的小規模な緑化が付近の温熱環境(温度や熱収支)に与える影響について観測を行った。上記の観測を行うため、春季から秋季にかけて、早稲田大学所沢キャンパス100号館5階のE552実験室北側のベランダに約1.5m四方のシバの緑化区を新たに設置し、緑化区と非緑化区のそれぞれの温湿度と蒸発散量、および日射量等の各気象要素について、各種気象観測機器を用いて継続的に観測した。また、規模の異なる緑化域との比較のため、同じ所沢キャンパス内の学生会館前にも同様の観測装置を設置した。春季から秋季を通じて、小規模な緑化区のシバは、従来の大規模な緑化区とほぼ変わらない生育をしていることが蒸発散量や各熱収支項目から確認された。しかしながら、小規模緑化区の高さ1.5mの距離では、付近の気温を低下させる効果がほぼ見られないことがわかった。これは同様の高さにおいて夏季日中に顕著な気温の低下がみられた従来の研究や学生会館前のより規模が大きい緑化区の結果とは異なるものであった。一方で、夏季の小規模緑化区の湿度は、比較的規模が大きい緑化区と同様に、付近よりも顕著な上昇をしていた。以上の結果より、夏季や秋季の小規模な緑化は従来の比較的大規模な緑化手法と比べて、付近の気温を低下させる効果が非常に小さく、気休め程度の緑化であると言える。さらに、観測した気温と湿度などから、熱中症リスクを推定する指標であるWBGT値(Wet Bulb Globe Temperature)を求めると、小規模緑化区は夏季において熱中症リスクを逆に高める場合があることも今回の研究から明らかとなった。

  • 湖沼とその周辺の局地気象学的研究

    2011年  

     概要を見る

    山口貯水池(通称狭山湖)に隣接する所沢キャンパスと所沢アメダスポイントでの気象観測を通じて、湖が気象現象に与える影響を調べた。本研究では、熱収支気候学的なモデル研究と現地での観測の二本立てである。本課題の助成によって、短波放射計を二対購入し、従来までの温度、湿度や長波放射のデータとあわせて熱収支的な解明の素地を作った。また、温度、湿度の観測に関しても安定的な測定のための測器台の自作を試みた。同時に、短波放射、長波放射を正確に観測するための設置場所や設置法を探るための基礎的なデータを収集した。温湿度は約一年分のデータが得られているが、放射項のデータは欠損値が多く、本年度に関しては不十分である。しかしながら、これら気象観測によって以下のことが明らかになった。(1)所沢キャンパス南門と北門(両者の距離は700m)はほぼ同じ土地被覆であるにも関わらず、夏季の昼間には南門が北門よりも1度低く、冬季には南門が北門よりも3度高かった。(2)夏季の昼間の南門の気温は所沢アメダスポイントと同調していた。(3)冬季の北門の気温は所沢アメダスポイントと同調していた。以上の三点から、山口貯水池に隣接する所沢キャンパスの気温は湖の影響ではなく、キャンパス内の局地的な熱収支条件によって季節的に変わっている可能性が高いと言える。短波放射などの熱収支項のデータはまだ数ヶ月分が収集されたところで、年間を通じた季節変化などは解析できていないため、局地的な気象条件の変化のメカニズムははっきりしていない。本課題終了後も引き続き観測を続け、原因を探っていきたいと考えている。さらに、貯水池の水がなかったときの気象データの解析から、湖の水が風速に大きな影響を与えている可能性が高いことを突き止め、現在論文としてまとめているところである。一方のモデル的な研究においては熱収支式をベースに主体である水温や地温を一般気象要素から推定する方法を確立した。これを応用して生物の成長を評価するモデルと結合した。その成果は、国内学会発表2件、国際学会発表2件、論文発表2件によって公開している。

  • 移動観測法による局地温度の成立要因の解明

    2010年  

     概要を見る

    筒型の放射よけを自作して自転車にとりつけ、移動とともに温度・湿度を連続的に観測する方法を確立した。この手法以外に、移動観測ルート内の代表的な三カ所に定点用の観測ポイントも設定した。これら二つの方法の組み合わせにより、所沢市郊外域(所沢キャンパス周辺、所沢市三ヶ島地区)の局地温度の特徴を定量化し、さらにそれがどのように成り立っているのかに迫った。そのうち、所沢キャンパス南門地点と北門地点は直線距離で600mほどしか離れておらず、いずれも駐車場脇の森林内という点で観測条件はほぼ同じであるにも関わらず、この二点の温度の変化は非常に特徴的であることがわかった。夏季においては、北門のほうが2度近く南門より温度が高く、反対に冬季においては南門のほうが北門よりも3度も温度が高かった。このように局地温度は年間を通じて一定ではなく、季節変化をすることがわかった。また、所沢キャンパスから直線距離で1.1km西南に位置する所沢AMeDASポイントの同時刻のデータと比較したところ、冬季においては北門の温度と完全に同調していたが、夏季においてはキャンパス内のデータ数が少ないため明確な特徴を見いだすことができなかった。本研究計画は単年度で終了するが、今回の助成によって得られた機材を用いて、現在春から夏に向けての温度・湿度観測を継続し、夏季の特徴を確実に得たいと考えている。今年度の予備的な結果のみであっても、局地温度が季節変化することはほぼ間違いないと言えるので、局地温度を形成する主要因は複数あるのか、季節変化をするものかのいずれであることが考えられる。生じている規模が極端に小さいことから、接地逆転層の形成だけでは十分に説明することはできない。また、観測点のすぐ横を流れる小川の流量などに季節的な変化はなく、また50m程度の標高差による冷気流の形成も理論的には考えにくいことから、別の仮説を立てることを急いでいる。

  • 水温の広域シミュレーションモデルを用いたハマダラカの生息域評価

    2008年  

     概要を見る

    2007年度における、マラリアを媒介するハマダラカのアジア地域での生息域判定を行うための基礎をなす水温評価モデルのブラッシュアップに引き続き、熱収支研究の充実とあわせて、判定モデルの基盤を整えることを目的の中心に置いて一年間活動してきた。水温評価モデルに関しては Journal of Agricultural Meteorology誌に受理(1)された。植物体が水たまりの上に存在する場合であっても、非常に高い精度で熱収支を再現し、日平均水温を予測できる。まったく植被のない状態の水面から植被が徐々に発達した水面までを仮定してそのときどきの温度変化や熱収支を再現可能になった。これにより、ハマダラカの生息域を大きく左右する水温情報を広域にかつ高い精度で得ることが可能となり、ハマダラカが生育する多様な地域特性を明らかにしていく基盤が出来たと言える。また、都市部の温度環境としてヒートアイランド現象も重要な側面を持つことから、所沢キャンパス周辺でデータを収集し、将来的には熱収支の解析にも用いたいと考えている。なお、この成果は2008年夏の国際生気象学会で発表し(2)、現在国際誌に投稿中である(3)。一方で、ハマダラカの生息域を特定するための基本モデルとなる世代交代モデルの開発を試みた。昨年度の世代数の推定モデルを発展させ、ハマダラカの空間的な密度の高さを知るための個体群動態に主眼を置いた。この結果、たとえばある年の6月1日現在の分布世代数が何代いるかがわかり、より生物学的な議論が可能になる基本的な考え方を示すことが可能になった。ハマダラカの生育前期(ボーフラ)と生育後期(成虫)の生活史と気候の対応関係を含めた生理生態的なモデルとして発展しつつある。本年度の仮計算では先に説明した水温評価モデルによる水温情報やその他の気候値を入力値として活用可能であることまで確かめることが出来た。現在開発中のモデルは、一地点の計算をするために数分の時間を要するため、地理的分布を明らかにするためにはより高速な計算機が必要である。

  • 水温の広域シミュレーションモデルを用いたハマダラカの生息域評価

    2007年  

     概要を見る

    本研究プロジェクトでは、マラリアを媒介するハマダラカのアジア地域での生息域判定を行うための基礎をなす水温評価モデルのブラッシュアップを目的の中心に置き、一年間活動してきた。モデルの精度向上はある程度達成し、農学系国際誌で高いインパクトファクターをもつAgricultural and Forest Meteorology誌に掲載(1)された。このモデルでは入力値として一般気候データと植生の繁茂のタイミングといったフェノロジーさえわかれば、0.5℃以内の精度で日平均水温を予測できる。これにより、ハマダラカの生息域を大きく左右する水温情報を広域にかつ高い精度で得ることが可能となった。また、ハマダラカは植被のない水たまりで生息するので、まったく植被のない状態の水面から植被が徐々に発達した水面までを仮定してそのときどきの温度変化や熱収支を明らかにした(2)。その結果、ハマダラカが生育する多様な地域特性を多面的に評価することが可能になった。一方で、ハマダラカの生息域を特定するための基本モデルとなるハマダラカの世代数の推定を試みた。熱帯性の生きものであるため単に年平均気温や年間降水量ではその分布域を十分に説明することはできないが、生息可能な温度域が連続3ヶ月続くかどうかといった単純な仮定をおいた世代数判定モデルだけでも現在のハマダラカの分布域に極めて近くなった。本年度の仮計算では気温を使っているが、これを先に説明した水温評価モデルによる水温情報を入力値として活用すれば、さらに分布判定の精度が高まることが期待される。具体的にはハマダラカの生育前期(ボーフラ)を水温、生育後期(成虫)を気温によってその活動を決定することで、生活史と気候の対応関係を含めた生理生態的なモデルとして発展していく予定である。なお、本研究においてはモンスーンアジア地域の気候データについて空間解像度を経度緯度15分格子、時間解像度を旬(10日)で整備しており、高速な計算機資源があれば来年度すぐにシミュレーションを開始できる準備が整ったと言える。

  • 気候変化と人口増加がアジアの食糧生産に及ぼす影響評価

    2003年  

     概要を見る

    1. 緯度経度0.5度グリッド化された各種データベースの整備、純放射量の計算年間値および月間値の気候データベース、地理情報(標高、太陽光反射率、土地利用形態)データベースの収集、整備を進め、これらを使って地球規模の月別純放射量を計算した。純放射量は植物の生長にとって重要な温量資源であるにも関わらず、その計算方法の煩雑さから地理的な分布はあまりデータベース化されていない。同様に、水資源の指標でもある放射乾燥度も併せて計算して、2004年9月に開催される International Symposium on Food Production and Environmental Conservation in the Face of Global Environmental Deterioration において発表を行う予定である。高解像度の各種データを処理することが可能な大規模メモリを搭載したコンピュータの導入により、perlによる簡易的な処理が可能となった。このスクリプトも随時ウェブペイジで公開していく予定である。2. 人口密度分布と土地利用変化、純一次生産力の関係モデルの検証と修正過去の研究において、人口密度分布と森林面積、農耕地面積、都市面積などの土地利用変化の定量化と純一次生産力との関係をモデル化している。このモデル式の検証は行政単位で入手可能な社会統計値を利用してすでに行っているが、緯度経度0.5度グリッド単位のモデルに適応できるかどうかの検証は十分ではない。本研究では1. で整備した気候データや地理情報を利用して、グリッド単位で活用できるモデルに修正した。これらの結果の一部は国際会議で発表しているが、現在、アジア地域をモデルケースとした原著論文を執筆中である(Forest Ecology and Management誌を予定)。

  • モンスーンアジアの人口集中が森林面積に及ぼす影響

    2001年  

     概要を見る

    モンスーンアジア地域にはゴビ・タクラマカン砂漠に代表される乾燥地帯やヒマラヤ山脈に代表される高山地帯のような特殊な地域が多いことから、一人あたりの人口扶養可能な生産力は地球平均に比べて極めて低くく、気候変化や人口圧力にたいしてとくに脆弱な地域であると予想される。本研究では、人口増加率の高いインド、中国、インドネシアを抱えたモンスーンアジア地域に焦点をあて、人口密度分布から森林減少の大きさと速度を定量化した。このモデルを応用により、森林面積などの土地利用を空間的に表現することが可能になり、同時に農耕地として活用可能な面積と場所も特定された。これに加えて、アジアの主要作物であるイネの収量変化をOhta et al. (1993) の水田水温モデルと結合させることにより予測可能になり、気候変化の影響と人口圧による食糧生産の変化量を同時に定量化できた。これらの成果から将来の気候変化影響の広域的な特定が可能になるため、生態系保全地域の設定および規模、主要生物種の保全対策などに資する。また、広域の土地利用政策や農業政策(とくに作付)を展開する際の科学的資料として活用されることが可能になる。

  • モンスーン東アジアの植物生産力に及ぼす人間活動の影響評価

    2000年  

     概要を見る

    世界のなかでも人口が急増し、21世紀もその傾向が継続するモンスーン東アジア域に焦点をあてて、食料生産等の基盤となる植物生産力の潜在的な分布がどのようになっているのか、またその総量はいくらであるかを定量化した。その結果、人口密度の高まりによって森林面積が急激に減少すること、それにともなって潜在的な植物生産力が低下することがわかった。加えて、将来予測される気候変化により、さらに植物生産力は低下する。本研究の成果の一部(対象を全世界に広げたマクロ的な試算)は、Global Environmental Research 誌(Ohta and Uchijima, 2000)に掲載されている。

  • 人口密度分布と人為的な気候変化によるモンスーン・東アジアの陸上生態系への影響

    1997年  

     概要を見る

    生態学的な関心として、近年人為的な気候変化による陸上生態系への影響評価に関する研究は増加してきているが、社会科学的な発想とのリンクされた研究は少ない。本研究では、人間活動を人口の関数として表現する手法をとり、人口が増加すればするほど森林面積は減少するという仮定をモデル化した。このモデルをモンスーン・東アジアを緯度経度1度に区切ったデータベースを使って応用したところ、インドネシアの森林面積の社会統計値と極めてよい一致を示した。 同様に、東経70度~150度、南緯10度~北緯50度(18.99× 106km2)までに対して適用したところ、人間の影響のない潜在森林面積(13.67× 106km2)に対して72%まで低下して、6.59× 106km2となり、気候変化を考慮しないで、人口という関数を考慮するだけで、約28%の森林が無くなっていることがわかった。また、全面積に対してこの地域の森林面積はおよそ35%程度に留まっている。 一方、気候変化を考慮して全面積の植物生産力を計算したところ、将来の気候変化時にはモデルにより15%~30%の地域で植生が大幅に混乱し、現存の植生が存在不可能な状態になることが予測できた。研究成果の発表1998年3月 Estimation of human impacts on the plant production in Monsoon East Asia. The Earth's Changing Land, GCTE-LUCC Open Science Conference

▼全件表示

 

現在担当している科目

▼全件表示