virtualRings RパッケージにおけるVaganov–Shashkinモデルの実装と較正

プロセスベースの樹木成長モデルは、日単位から年単位の時間スケールにわたり、気候条件が樹木の成長をどのように制御するかを調査するための機構論的枠組みを提供する。しかし、オープンソース環境での利用可能性が限られていること、また直接測定されることの少ない生理学的パラメータの推定が困難であることから、多様な樹種や環境への広範な適用は制約されている。本研究では、Vaganov–Shashkinモデル（VSM）とRINGS3モデルを統合した新しいRパッケージvirtualRingsを提示し、VSMの実装と較正に焦点を当てる。多様な環境条件にまたがる北半球の7地点で得られた年輪幅観測を用い、従来のブートストラップに基づく較正手法と共分散行列適応進化戦略（CMA-ES）を比較した。CMA-ESは、シミュレーションされた樹木の肥大成長と観測結果との一致度を向上させ、モデルパラメータを効率的に推定する手法となった。さらに、計算コストと性能の均衡を図るための実用的なCMA-ESの設定を評価し、その潜在的な限界について議論した。virtualRingsパッケージは、樹木成長シミュレーションのためのオープンかつ再現可能な基盤を提供し、重要なプロセスベースモデルの多様な樹種および環境への適用と、温度および水分の制約が空間的・時間的スケールにわたって日々の年輪形成をどのように制御するかの解明を促進する。

https://doi.org/10.64898/2026.09.01.748354