陸域生態系は光合成により、温室効果ガスである二酸化炭素を大気から吸収しており、光合成量の時空間分布を正確に把握することは、将来の地球の気候変化を予測する上で非常に重要である。葉によって吸収された光の大部分は光合成に利用されるが、利用されなかった光エネルギーの一部は、クロロフィル蛍光として放出される。最近では生態系の大きなスケールにおいて、地上タワー観測や衛星観測（GOSAT, GOME-2）により、太陽光に誘発されたクロロフィル蛍光(Sun-Induced Fluorescence:SIF) と生態系光合成量(Gross primary production:GPP)との関係が大変強いことがわかってきている。また、SIFは、従来の植生指標(NDVI等)では困難であった冬期の常緑林や、生長後期の作物の光合成活性も正確に評価できるため、普遍的な指標として生態系光合成量の推定に生かすことが期待されている。
このようにSIFの利用可能性は高まり、衛星観測が計画され、地上観測データも着々と蓄積されつつある。しかし一方で、この観測されたSIFによる生態系光合成機能の理解や、データ同化手法などによる生態系光合成量の 推定精度の向上を図るための基礎的なシミュレーションモデルの開発が遅れている。
葉によって吸収された太陽光の大部分はクロロフィルにおいて光合成(光化学)に用いられる形へ変換される。そして、残りは蛍光や熱などへと変換され大気に放出される。これまでの研究の多くは、採取した葉に光を照射することによって測定された値を用いることで速度係数を決定し計算を行ってきた。しかし、野外で観測されたデータを用いたパラメータ値の推定が行われていないため、自然界における日単位や季節単位での環境変化に対する蛍光の放射量変化を求めることはできていない。
そこで本研究では蛍光・光合成・熱放散等のエネルギー分配を推定する基礎的なモデルを開発し、高山市TKYサイトでの検証を行った。