Phenological Eyes Network (PEN)

--- Connecting Satellite Remote Sensing to the Ground-Level Ecosystems ---

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What does PEN stand for?

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Review article in AsiaFlux Newsletter (2007)



データ利用に関するお願い

いかなる形であっても, PENデータ(summaryを含む)をプレゼンテーションまたは論文に利用される場合には、事前にまたは、関連するサイトPIへご連絡願います。


News

Science Daily News about AHS site.
BBC article about AHS site.
HVT site was established with a support by University of Hawaii.
YGT site was established with a support by Center for Environmental Remote Sensing, Chiba University.
PFA site was established with a support by JAMSTEC-IARC project.
UAK site was established with a support by JAMSTEC-IARC project.
AHS site was established with a support by UK-Japan project.
A new article referring to PEN in FluxLetter (p. 13-).
PHENOLOGICAL PHOTOGRAPHS OF SIBERIAN LARCH FOREST FROM 1997 TO 2000 ... by Dr. Rikie SUZUKI in JAMSTEC
2005.2.27-7.6:We apologize that PEN mail-address for information and inquiry was out of order in this period.
2004.9.8:TFS site was encountered with Typhoon attack! The system of this site has been stoped.


以前のお知らせ

Data of PEN

IDsite nameplant typedatanote
AHSAlice HoltDBFrecent original summary log2009-, ADFC. Managed by Forest Research and U. Edinburgh.
AI7AIST 7th Buildingurbanrecent original summary log2004 only. Sky ADFC only.
BDXBordeauxagricrecent original summary logADFC
EGTEGAT Tower, Thailandmixedrecent original summary log1999-2002. film camera only.
GDKGwangneungDBFrecent original summary log2009-, ADFC, HSSR
FHKFuji-HokurokuDNFrecent original summary log2005-, ADFC, HSSR, SP. Managed by NIES and AIST
FJYFuji-YoshidaENFrecent original summary log2009-, ADFC Managed by FFPRI
HVTHawaii Volcano ThurstonEBFrecent original summary log2012-, ADFC. Managed by U. Hawaii.
JNDJND,Chinarice paddyrecent original summary log2010-, ADFC. Managed by NIAES, JAMSTEC and U. Tsukuba.
KBFKranzberger forestDBFrecent original summary log2010-, ADFC Managed by Technical University of Munich.
KEWKiryu Experimental WatershedENFrecent original summary log2004-, ADFC, HSSR.
KFSBiyala, Kafr El Sheikh, Egypt (N31:10:16, E31:09:31) rice paddyrecent original summary log2011-, ADFC. Managed by U. Tsukuba.
KIZKaruizawaKIZrecent original summary log2009-, ADFC.
LBRLambir HillsEBFrecent original summary log2009-, ADFC.
MSEMase Flux siterice paddyrecent original summary log2005-, ADFC, HSSR. Managed by NIAES, U. Tsukuba, and AIST
MMFMoshiri Mixed Forest SiteMixed forestrecent original summary log2010-, ADFC. Managed by Hokkaido U. and U. Tsukuba
MTKMt. TsukubaMixed forestrecent original summary log2008-, ADFC; Tsukuba
PFAPoker Flat Research Range Fairbanks AlaskaECFrecent original summary log2011-, ADFC. Managed by JAMSTEC and IARC
SSPSpasskaya PadDNFrecent original summary log1997/08/25-2000/10/15, by Rikie Suzuki, JAMSTEC
RHNRIHNurbanrecent original summary log2005-2006. Sky ADFC only.
SGDSugadairagrasslandrecent original summary log2005-, ADFC. Managed by Tamagawa U.
SHASeoul Heonilleung Alnus ForestDecidious forestrecent original summary log2010-, ADFC.
TFSTomakomai Flux SiteDNFrecent original summary log2004. Destroyed by a typhoon. Managed by NIES.
TOMTomakomaiDNFrecent original summary log200?- ADFC, HSSR. Managed by Gifu U., Hokkaido U. and NIES
TGFTERC Grass Fieldgrasslandrecent original summary log2003-, ADFC, HSSR, SP. Managed by U. Tsukuba and AIST.
TKCTakayama Conifer Flux SiteENFrecent original summary log2007-, ADFC, HSSR. Managed by Gifu U.
TKYTakayama Flux SiteDBFrecent original summary log2003-, ADFC, HSSR, SP. Managed by Gifu U., U. Tsukuba, and AIST.
TSETeshio CC-LaG Experiment SiteMixed forest, DNFrecent original summary log2006-, ADFC. Managed by Hokkaido U., U. Tsukuba and NIES
UAKUniversity of Alasla FairbanksECFrecent original summary log2010-, ADFC. Managed by JAMSTEC and IARC
YGTYatsugatake SiteDNFrecent original summary log2011-, ADFC. Managed by JAMSTEC and Chiba University
3-character ID is taken from Asia/JapanFlux rule.
FJH has been renamed to FHK.
TFS has been renamed to TMK in Asia Flux community, but we still keep using TFS for convention.

* Acronyms: * Map of PEN sites

Data of Collaborating projects

"Gamo's Eye" Fully Automated Phenology Tele-Monitor ... by Drs. Gamo and Maeda in AIST

PHENOLOGICAL PHOTOGRAPHS OF SIBERIAN LARCH FOREST FROM 1997 TO 2000 ... by Dr. Rikie SUZUKI in JAMSTEC


PENとは?

 気候変動に伴う生態環境(生物多様性)の異変をとらえるために、衛星リモートセンシングへの期待が高まっている。そのため、さまざまな衛星センサーが新しく開発・運用され、それを利用して、植生指標の改良や、LAI(葉面積指数)・FPAR(光合成有効放射吸収率)・GPP(純一次生産量)などの生物物理量の推定手法の開発が進んでいる。

 ところが、このような生態系の衛星リモートセンシングに対して、検証のための系統的なデータは少ない。それには、陸上生態系は不均一性が著しいために、上記のような量を衛星観測のピクセルに対応できるくらいに大きなスケールで地上観測することが難しいということが一因であり、また、LAIなどは地上観測手法自体がまだ確立されていないということも一因だろう。しかしながら、最大の問題は、地上生態系の絶え間ない変動に追随するには、安定した長期・連続的な観測システムが、しかも多点で必要であるということである。特に、植生の季節変動(フェノロジー)は、生態環境の変動として顕著な特徴である上に、陸上生態系モデルにも重要であり、なおかつ衛星観測可能性が比較的高い情報だが、それらを生態学的な観点でしっかりと地上検証できるデータは乏しい。

 これにわずかでも応えるため、陸上植生の季節変動・長期変動に関する長期観測網"Phenological Eyes Network (PEN)"を展開してきた (土田ら, 2005) 。PENは、基本的な植生状態・分光特性・大気状態 (エアロゾル等) のそれぞれの変動を定性的・定量的に長期自動観測する一方で、陸上植生の炭素収支観測網"AsiaFlux"と共同し、炭素循環・水循環の基本的な観測と結合できるような体性を目指している。さらに、LAIや入射PAR・透過PAR、個葉の特性 (光合成生理、分光特性) 、樹冠構造などに関する観測も行っている。これらに基づいて、植生の変動を、SVATモデルや放射伝達モデルで追跡・再現することにも取り組んでいる。

PENデータの科学的意義

PENは、環境省地球環境研究総合推進費のプロジェクト (「21世紀の炭素管理に向けたアジア陸域生態系の統合的炭素収支研究」;代表:及川武久・筑波大学教授)の助成を受けています。

観測システム

 観測機器については、限られた予算でより多くの地点・サイトで観測するために、自動撮像型魚眼デジタルカメラ・半球分光放射計・サンフォトメータをPEN用に改造・開発した。また、必要に応じ機器補正を行い、より高度なパラメータの取得を目指した。

 まず自動撮像型魚眼デジタルカメラ(ADFC: Automatic-capturing Digital Fisheye Camera)は、天空 (数分おき) ・林冠・林床 (数時間おき) などを対象とし、Nikon Coolpix 4300および4500をパソコン又は専用リモートコードで制御している。フェノロジー・衛星飛来時の雲被覆・LAIなどを得ている。



 半球分光放射計(HSSR: HemiSpherical Spectro-Radiometer)は、英弘精機の可視分光放射計MS-700かプリードの全天分光日射計PGP-100を、新たに開発した放射計自動回転装置 (早坂理工にて製品化、クリマテックにて販売。CHS-AR01) に装着、上方と下方からの分光放射を1台の分光放射計で測るようにしている。衛星植生指標(NDVI, EVI, PRIなど)や放射伝達モデルの検証に用いる。



 サンフォトメータ(SP: SunPhotometer)は、プリードのスカイラジオメータを利用している。衛星データ大気補正に必要な、複素屈折率や光学的厚さ、粒径分布などを得る。



 以上に加えて、樹冠上下にシリコン製PARセンサー(小糸、プリード、英弘精機、Li-Corなど)を設置して、反射PAR・透過PARを観測することでFPARをモニタリングしている。また、魚眼デジタルカメラによって多点での林冠写真を定期的に撮影することでLAIの空間分布を評価したり、キャノピーアナライザー(LAI-2000やTRAC)を用いてLAIのクロスチェックを行っている。定期的に葉の分光反射・透過特性やSPAD値を測定し、サンプリングによって色素量やC/N比、水分量、比表面積なども計測している。背景土壌の分光観測も、携帯型分光計によって不定期に実施している。

観測システムの詳細


データ管理システム

 各サイトでは、サイトごとに設置されたサーバー (PENサイトデータサーバ) が各センサーのデータを集積・保管する。インターネットが届いているサイトでは、このサイトサーバからPENマザーデータサーバ (筑波大学に設置) に逐次データを転送する。インターネットの届いていないサイトでは、サイズの小さなデータは携帯電話を介し、サイズの大きなデータは定期的に人手をかけて、PENマザーサーバに転送する。PENマザーサーバでは、全サイトのデータを集積・解析処理・一般公開を行っている。



 ただし、PENは多くの協力機関によって成り立っており、サイトごとに観測機器の管理体制も異なるため、現時点では利用者把握のため、パスワード管理、登録制にて一般に公開している (現在、より良い公開体制について検討中) 。

設置サイト



[略称][通称][植生タイプ][期間][位置(E, N in WGS84)][備考]
TGF筑波大TERC 草原 2003-140.100 36.1097
TKC高山 常緑針葉樹林2007-137.3708 36.1397
TKY高山 落葉広葉樹林2003-137.42311 36.14617
TFS苫小牧 落葉針葉樹林2004.141.51858 42.73692004秋に台風で倒壊
TOM苫小牧 落葉針葉樹林200?-141.51858 42.7369
TSE天塩 落葉針葉樹林・針広混交林 2006-142.10 45.05
FHK富士北麓 落葉針葉樹林2006-138.764704 35.443579
KEW桐生 常緑針葉樹林2004-
MMF母子里 針広混交林 2010-142.2614 44.3219
MSE真瀬 水田2005-140.0269 36.0539
MTK筑波山 落葉広葉樹2008-140.098 36.225
RHN地球研 都市2005135.76683 35.018172006春、終了
SGD菅平 草原2005-138.34945 36.52333

苫小牧サイト(TFS)については2004年9月8日の台風によるタワー崩壊で、現在、観測を停止している。
常緑広葉樹林フラックス観測サイトを募集中。

論文


学会発表など


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