CA–Markovフレームワークによるトルコ（Türkiye）の土地利用・被覆変化の時空間シミュレーション

景観の変化が日常生活に与える意味

世界中で、森林や農地、街、貯水池が絶えず土地を形作り直しています。これらの変化は遠い話に思えるかもしれませんが、私たちの蛇口に届く水、食卓の食べ物、吸う空気、身近な野生生物に影響を与えます。本研究はトルコ西部のある地区に着目し、人間の意思決定や大規模インフラ事業がどのように田園風景を変えているかを詳細に示すとともに、コンピュータがそうした変化の行き先をどのように予測できるかを示します。

森林、畑、町の「生きた地図」

研究対象はトルコのエーゲ海地域にあるウルベイ（Ulubey）地区で、峡谷やダム、村落が点在し、地中海性と大陸性が混在する気候帯です。国有林業機関が作成した詳細なデジタル森林図を用いて、著者は土地を9つの分かりやすいクラスに分類しました：濃密な針葉樹・広葉樹林、混合林、疎・劣化した林、森林の空地、農地、集落、ダムなどの水域、そして岩地や牧草地などのその他の類です。2001年、2013年、2025年の図が利用可能で、ほぼ四半世紀にわたる人間と自然が土地をどのように変えてきたかの豊富なスナップショットを提供しました。

過去を再生して未来を覗くコンピュータの仕組み

過去の地図を未来の窓に変えるために、本研究は地理情報システム内で「セルオートマトン–マルコフ（CA–Markov）」の組合せモデルを用いました。簡潔に言えば、このモデルは景観を細かな格子セルに分割し、各土地利用タイプが固定された時間ステップで別のタイプに変わる傾向（例えば、劣化した森林が農地や貯水面になるなど）を学習します。さらに、隣接するセル相互の影響も考慮することで、森林や畑、集落がランダムなピクセルではなく現実的なクラスターとして拡大するようにシミュレートします。2001年と2013年の地図で学習させることで、モデルは2025年のシミュレーション地図を生成し、それを実際の2025年の森林図と比較して手法の精度を検証できます。

すでに地表で起きている変化

2001年、2013年、2025年の比較は森林への圧力という明確な物語を示しています。濃密林、混合林、劣化林を合わせた総森林面積は約3,290ヘクタール、ほぼ14％減少しました。最も急激だったのは劣化林で、ほぼ3分の1近く落ち込みました。一部は植栽や回復によってより健全で濃密な森林に改善されましたが、多くは農地やその他の開けた土地に転換されたり、新しいダムによって冠水しました。赤松とコナラの混交林はほとんど姿を消し、貯水池に沈んだり、薪用にコナラが伐採されて単一樹種の松林や疎林に単純化されたりしました。同時に、森林外の農地は緩やかに拡大し、集落面積は68％増加し、水面（主に新設ダムの貯水域）は4倍以上に増えました。

中世紀（今世紀半ば）を見通す

シミュレーションした2025年の地図が実際の地図と約84％の類似性と高い統計的精度で一致することを確認したうえで、著者は同じCA–Markov設定を用いて2037年と2049年の土地利用を予測しました。展望は森林への圧力の継続を示唆します：2037年までに森林面積は2025年比でおよそ11％減少し、2049年までには約21％減少すると見込まれます。劣化林、針葉樹林、広葉樹林はいずれも縮小すると予測される一方で、農地は7〜12％拡大し、水面はほぼ15％増加する可能性があります。集落面積は割合で見るとそれほど劇的ではありませんが、かつて森林だった土地へ人間活動が徐々に押し広げられている様子を反映しています。

これらの変化が人間と自然にもたらす意味

専門外の読者にとって持ち帰るべき点は明快です：ウルベイでは、森林が徐々に農地、ダム、開発地に置き換わりつつあり、一方で一部では回復努力により林地が改善されている場所もある、ということです。このトレードオフは、清浄な水、地域気候、生物多様性、そして土地の炭素貯蔵能力に影響を与えます。過去の変化が比較的高い精度でシミュレートできることを示すことで、本研究はこうしたモデルが計画上の“予報”の役割を果たし得ることを示しています。すなわち、ダム、採掘、農業、再植林に関する異なる政策を試行し、数十年後に土地がどのように変わるかを評価する支援が可能です。その知見は、エネルギー、食料、住居のニーズと森林やそれが支える生態系の長期的健康とのよりよいバランスを目指す意思決定を導く助けになります。

引用: Bozali, N. Spatiotemporal simulation of land use and land cover changes in Türkiye through a CA–Markov framework. Sci Rep 16, 5320 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35807-9

キーワード: 土地利用の変化, 森林損失, トルコ（Türkiye）, リモートセンシング, CA‑Markov モデリング