濱 侃

I はじめに 地球温暖化にともなう気候条件の変化は，森林生態系を大きく変化させる．特に，植生帯の分布移動は，生態系の構造や機能を大きく変化させ生物多様性にも重大な影響を及ぼすとされることから気候変化に対する植生帯の分布移動を把握することが急務となっている． 植生帯の分布移動は植生帯の境界域（エコトーン）の変化や移動から検討が可能である．特に，森林と高山ツンドラとの境界域に位置する森林限界は，高標高に位置し，時間変化が明確であることから気候変化の影響を検出しやすいと考えられている．そのため，ヨーロッパや北アメリカを中心として気候変化と森林限界の変化に関する研究が近年蓄積されつつある（たとえば，Leonelli et al.2011など）． 図1 森林限界付近における樹冠分布の変化 しかし，これまでの報告では，森林限界の移動や上昇に地域的なばらつきが大きく，気候変化と森林限界の変化との関係の理解は未だ十分ではない．これらについてより理解を深めるには，研究の少ない日本を含めた，北東アジアにおいて研究を蓄積し，検討する必要がある． そこで本研究では，日本国内において森林限界と気候変化との対応を検討するのに最も適した山地の一つとして考えられる利尻岳において最近40年間の森林限界の移動や上昇の検討を目的とした．また，日本最北部に位置する利尻岳は，ヨーロッパや北アメリカとも同緯度帯であり，既存研究との比較も可能である． II 調査地と手法 調査対象は，約4万年前に噴出した溶岩上に成立し，土石流などによる攪乱の影響を受けにくい利尻岳西向き斜面の森林を対象とした． まず，森林限界の変化を明らかにするために，森林限界を含んだ標高200～700mを対象に，ロジスティック回帰分析により標高に沿った森林限界の位置を検討した．解析に用いた目的変数は国土地理院撮影の空中写真（1977，2017年）から20mメッシュで判読した森林の在・不在データで，説明変数には国土地理院の5mメッシュの数値標高モデル（DEM）から算出した標高値を用いた．その後，ロジスティック回帰分析により算出された森林の出現予測値が50%で示される標高を森林限界の標高として40年間の変化を検討した． 次に，森林限界付近の植生変化を把握するため，森林限界付近の標高450～510mに100m×250mの調査区を2カ所設置し，2019年に小型無人航空機（UAV）で撮影した画像と1977年に撮影された空中写真を用いて過去と現在とを比較した． III 結果と考察 利尻岳西向き斜面の森林限界は40年間で41.9m上昇しており，その上昇速度は1.0m yr^-1であった．また，森林限界の境界域を森林の出現予測値が25～75%の範囲と定義すると1977年では390.1～593.4m（標高幅160.4m），2017年では431.0～593.4m（標高幅162.4m）であった．境界域の標高幅は40年間で2.0mの増加にとどまっており，境界域全体は高標高側へ平行移動していたことを示している．利尻岳西向き斜面の森林限界は山頂からの標高差（山頂効果）などによる制約は受けておらず，本研究の結果は森林限界の上昇が気候変化によるものである可能性を強く示唆している． UAV画像を用いた樹冠判読の結果，森林限界付近では常緑針葉樹と落葉広葉樹の樹冠数がともに増加し，樹冠の分布範囲も拡大していた（図1）．特に，落葉広葉樹の増加は常緑針葉樹と比較して著しく多くなっており，森林限界の高標高への上昇は主に落葉広葉樹が担っているものと考えられた．

<p>本研究では群馬県大間々扇状地における地下水の硝酸態窒素（NO₃^--N）汚染に着目し，9ヶ月の定期調査から，NO₃^--N濃度の空間分布及び，季節変動について考察を行った。分析の結果，27の調査地点のうち7割以上が人的汚染の影響を受けていることが示唆され，その中でも農用地が多い地域の地下水からは高濃度のNO₃^--Nが確認された。さらに，NO₃^--NとCl^-・SO₄^2-が強い相関を示したことから地下水のNO₃^--N汚染は施肥に起因していることが示唆された。また，地下水のNO₃^--N濃度及び水位の季節変動は降水量とほぼ対応しており，雨期は土壌からの溶脱によってNO₃^--N濃度が上昇したと考えられる。加えて，井戸の中には調査期間を通して環境基準値を超過した地点も複数確認され，地下水への汚染は一過性のものでは無く，ある程度長期的に生じていることが明らかとなった。</p>

<p>In March 2011, an earthquake off the Pacific coast of Tohoku caused an accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP). This discharged a large amount of radioactive material into the environment. After the accident, a Planned Evacuation Zone based on a macro-scale dose rate distribution map, which was generated from airborne (aircraft) survey observation, was delineated and implemented on April 22, 2011. Airborne survey played a major role in providing information for developing an appropriate response to this emergency.</p><p>It has been five years since the accident occurred and the focus must now shift toward environmental recovery and resumption of normal life. Thus, new monitoring methods are required to reveal the micro-scale dose rate distribution, including that in the forest area. We used an Unmanned Aerial Vehicle (UAV), which can fly at altitudes lower than an aircraft, to establish monitoring techniques and methods that could be applied to micro-scale dose rate distribution monitoring and mapping. We found that the dose rate distribution map from the UAV, flown at altitudes of 30 m and 60 m, compared favorably with maps generated from ground-based survey observations. However, in the forest area, the dose rate values observed in the UAV survey were lower than those observed in the ground-based survey due to shielding by trees.</p><p>Surveys of dose rate using UAVs that can fly at low altitudes enable the monitoring of micro-scale dose rate distribution in places that are inaccessible to ground-based surveys. Further, the resulting micro-scale dose rate distribution maps provide important base information that assists in decision making of residents who return to the area.</p>

ラジコン電動マルチコプターは，カメラやセンサーを搭載し，小型UAVとして近接リモートセンシングにおけるプラットフォームとして利用可能で，環境研究や実利用に関するさまざまな応用が考えられるようになった．近接リモートセンシングの課題の中で，農作物の生産管理は重要な課題の1つである．これまで日本の基幹作物である米においては，広域リモートセンシング（衛星，航空機）を活用し，生育量，収量，食味判定などの推定，予測が行われているが，雲量による観測確実性の低下，運用コストが課題である．そこで本研究では，水稲の生育モニタリングについて小型UAV，SfM-MVSの併用による，高い時間および空間分解能の空撮画像の取得に基づく詳細な生育状況モニタリングを試みた．NDVIの観測結果から，栽培条件を変えた区画ごとの生育状況の差が詳細かつ明瞭に観測され，追肥量の調整などの生育管理の可能性を示すことができた．また，SfM-MVS技術で作成可能な3次元地表面モデルを用いた群落高計測，NDVIを用いた生育量推定および倒伏予測モデルでは，生育状況の実測にUAVを用いた本研究の手法を代用できる可能性が示唆された．