現地観測に基づくボヘミアン森林生態系の高解像度マイクロ気候グリッド

森林でのわずかな気温差が重要な理由

気候変動と聞くと、私たちはしばしば地球規模の平均や都市の天気予報を思い浮かべます。しかし動物、植物、菌類が実際に体験する気候は地表や樹冠の下であり、そこでは数メートルの距離で何度も異なることがあります。本研究は中央ヨーロッパ最大級の森林野生域のひとつであるボヘミアン森林生態系に着目し、こうした「マイクロクライメート」を前例のない詳細さで地図化します。得られた高解像度の気温マップは、野生動物保護、森林管理の指針づくり、そして生態系が温暖化にどう反応するかの予測改善に役立ちます。

顕微鏡で見る山岳林

ボヘミアン森林生態系はドイツとチェコの国境に沿っておよそ190キロにわたり広がり、急峻な斜面、深い谷、氷河湖、大規模な湿原を伴う高く冷涼な尾根を形成しています。標高約1100メートル以上ではトウヒ（ノルウェートウヒ）が優勢で、低標高域はかつてブナ・モミ・トウヒの混交林でしたが、現在は主にトウヒの造林地となっています。この地域には2つの国立公園が含まれ、中央ヨーロッパでも最大級の森林野生域の一つであるため、地形や樹木が気温に与える影響を気候変動下で理解するための理想的な生きた実験場です。

密な森林温度計ネットワークの構築

生物が実際に感じる温度を捉えるため、研究者たちは両国立公園にわたって270のマイクロクライメート観測局の恒久的ネットワークを設置しました。標高、日照、湿度、樹冠被覆といった主要な条件のあらゆる組み合わせが代表されるよう系統的にサイトを選び、濃密な古林から最近攪乱されて木のない斑点まで含めました。各地点では地上2メートルの高さで通年の気温を記録しました。加えて168地点では地表15センチ上、土壌表面下8センチでの温度も、堅牢な遮蔽付きロガーを用いて15分間隔で1年間記録しました。入念な較正により、数十分の1度程度のセンサーの微小な偏差が結果を歪めないようにしました。

レーザー走査された森林から極めて詳細な気候地図へ

測定を集めることは仕事の半分にすぎません。それらを連続した地図に変換するには、場所ごとに温度が変わる理由を理解する必要があります。研究チームは地形の形状と森林の三次元構造を記述するために詳細なレーザー（LiDAR）走査を用いました。これらのデータから標高、傾斜、冷気のたまりやすさ、土壌の湿潤度、そして各5メートル格子セルを覆う樹冠の量や種類（針葉樹対広葉樹）を導出しました。次に、これらの要因と観測された温度との間に滑らかでしばしば曲線的な関係を学習できる高度な統計モデルを用いました。標高と日照曝露はすべてのモデルで主要な駆動因子でしたが、少なくとも1つの樹冠に関連する特徴が常に重要で、とくに極端な高温・低温時に影響を与えていました。モデルは空間的クロスバリデーションで厳密に検証され、訓練時に領域の大きな塊を除外してからそれらで予測精度を確認しました。

全球気候プロダクトより鮮明な像

局所マップが本当に価値を付加しているかを確認するため、著者らはこれを主要な全球および欧州の気候データセットと比較しました。SoilTemp（土壌用）、ForestTemp（地表近傍空気用）、およびERA5‑Land（最先端の全球気象再解析）と比べて、ボヘミアン森林のグリッドは現地観測値と一貫してより近い一致を示しました。年平均気温の典型的な予測誤差は0.5℃未満で、極値でも約1〜2℃の範囲に収まっていました。新しいマップは特に急峻な谷、攪乱を受けた森林、高標高の冷気たまりや樹被が最近変化した場所で、粗い全球プロダクトよりはるかに細かなパターンを明らかにしました。これらの多くの場所では、全球データは変動を平滑化するか、平均条件を数度単位で誤推定していました。

これらの地図が自然と人にもたらすもの

専門外の読者にとっての中心的メッセージは、森林内であなたが立っている場所—尾根上、谷間、濃い樹冠の下、または最近の伐開地—によって、従来の気候地図で数百キロ移動したのと同じ程度の温度差を体験し得るということです。集中的なセンサーネットワークと詳細な3Dマッピングを組み合わせることで、本研究は5メートル解像度の温度グリッドを提供し、ボヘミアン森林における種の実際の生息条件をよりよく反映します。これらの地図は、敏感な植物や動物のための冷涼な避難地を特定したり、生物多様性や樹木の更新を保護するためにどこで森を再生・間伐すべきかを導いたり、気候温暖化に伴う種の分布変化の予測を改善したりするのに役立ちます。単年のデータに基づくものではありますが、パターンは年間を通して高い一貫性を示しており、著者らは手法を時間とともに更新する方法も示しており、樹冠下の生命に対する森林の気候緩和を捉える強力な新たな視点を提供します。

引用: Brůna, J., Macek, M., Man, M. et al. High-resolution microclimatic grids for the Bohemian Forest Ecosystem based on in situ measurements. Sci Data 13, 246 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06566-z

キーワード: 森林のマイクロクライメート, ボヘミアン森林, 高解像度気候地図, 生物多様性保全, LiDAR