研究興趣
我的研究領域涵蓋湖沼學、生態水文學和生物地球化學，長期以來我一直對颱風和其他極端氣候事件對碳、氮通量在生態系統中的影響深感興趣，特別是從陸地到水生態系統水平可溶性碳、氮的輸入。目前我主要專注於兩個研究領域：（1）颱風干擾對淡水生態系統初級生產的影響。我使用三維水力模型來估計水體內碳的垂直分佈和滯留時間(residence time)，以考慮颱風期間水體內的混合(vertical mixing)、分層(thermal stratification)、及更新(water renewal)，從而獲得初級生產的估算值。（2）另外我也調查人工溼地的土壤品質 (soil quality)，並從調查資料中比較台灣亞熱帶到熱帶地區人工濕地的恢復力(resilience)。（3）目前正在使用氣室量測法(chamber method)調查霧峰稻米和甘藍田的溫室氣體排放量與土壤微生物菌相。這些研究有助於我們澄清物理、水文和生物地球化學過程對溼地生態系之碳、氮通量及生態系服務的影響。
代表著作
Peng, Y., Nakayama, K.*, Sakaguchi, J., Komai, K., Shimizu, T., Omori, J., Uno, K., Fuji, T., Lin, H. C., Tsai, J. W., Carbon capture and storage in a eutrophic reservoir, Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2024. (Submitted)
Lin, H. C., Chang, E. H., Chen, T. K. Shiau, Y. J.*, Influences of age and seasonal changing on soil quality in subtropical constructed wetlands, Environmental Research, 2024. (Submitted)
Lin, H. C., Nakayama, K., Tsai, J. W., Chiu, C. Y., Conceptual models of dissolved carbon fluxes in a two-layer stratified lake: interannual typhoon responses under extreme climates, Biogeosciences, 20, 4359–4376, October, 2023. https://doi.org/10.5194/bg-20-4359-2023
Nakamoto, K., Nakayama. , K., Komai, K., Matsumoto, H., Watanabe, K., Kubo, A., Tada, K., Maruya, Y., Yano., S., Tsai, J. W., Lin, H. C., Vilas, M., Hipsey, M., A spatially integrated dissolved inorganic carbon (SiDIC) model for aquatic ecosystems considering submerged vegetation, Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, e2022JG007032, February, 2023. https://doi.org/10.1029/2022JG007032
Nakayama, K., Kawahara, Y., Kurimoto, Y., Tada, K., Lin, H. C., Hung, M. C., Tsai, J. W., Effects of oyster aquaculture on carbon capture and removal in a tropical mangrove lagoon in southwestern Taiwan. Science of The Total Environment, 838, 156460, September, 2022. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156460
Lin, H. C., Chiu, C. Y., Tsai, J. W., Tada, K., Matsumoto, H., Nakayama, K., Hydraulic retention effect and typhoon disturbance impact carbon flux in shallow subtropical mountain lakes. Science of the Total Environment, Vol 803, No. 10, January, 2022. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150044
Lin, H. C., Chiu, C. Y., Tsai, J. W., Liu, W. C., Tada, K., Nakayama, K., Influence of thermal stratification on seasonal net ecosystem production and dissolved inorganic carbon in a shallow subtropical lake, Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, Vol. 126, No. 4, e2020JG005907, March, 2021. https://doi.org/10.1029/2020JG005907
Lin, H. C., Nakayama, K., Effect of typhoon on carbon flux in a shallow stratified lake, Journal of Japan Society of Civil Engineers Ser B1 (Hydraulic Engineering), Vol. 77, No. 2, August, 2021. https://doi.org/10.2208/jscejhe.77.2_I_1051
Nakayama, K., Komai, K., Tada, K., Lin, H. C., Yajima, H., Yano, S., Tsai, J. W., Modeling dissolved inorganic carbon considering submerged aquatic vegetation. Ecological Modelling, Vol. 431, 109188, June, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2020.109188
Chiu, C. Y., Jones, J. R., Rusak, J. A., Lin, H. C., Nakayama, K., Kratz, T. K., Tsai, J. W., Terrestrial loads of dissolved organic matter drive inter-annual carbon flux in subtropical lakes during times of drought. Science of the Total Environment, Vol.717, 137052, February, 2020. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137052
研究成果介紹
颱風擾動對水生態系統初級生產量之影響： 我的研究涉及使用三維水體模型（Fantom）以及水質、氣候和水底地形數據，模擬颱風擾動對小湖泊及沿海潟湖的初級生產的影響[1,2]。通過這項研究，我實現了兩個主要目標。 (1) 我建立了一個綜合模型，考慮了物理和生物地球化學過程，使我們更好地理解和預測初級生產量 (primary production)。 (2) 我使用這個模型估算多年來高山湖泊(鴛鴦湖)的碳通量，從中比較了颱風年和非颱風年[3]。這些研究結果有助於我們了解颱風干擾如何影響水生態系統的初級生產量。參考文獻：[1] Lin et al, 2021 and 2022. [2] Nakayama et al.2020 and 2022. [3] Lin et al, 2023.
人工濕地土壤的恢復能力： 人工濕地是近幾十年來廣泛使用的生態工程技術，用於處理人為污水。這些濕地水生植物吸收水體中的氮和磷等養分。然而，在全球的人工濕地文獻及數據庫中，亞熱帶地區的資料相對不足，其中台灣濕地土壤碳的動態監測資料更是稀缺。欲理解人工濕地年齡對土壤品質之影響，我的當前研究涉及比較年輕（完工約2至5年）和年老（完工約20年）人工濕地的碳通量與土壤品質情況。從中讓我們理解人工濕地在污水處理以外可能提供的額外生態效益與價值。
農地溫室氣體與土壤微生物的關係： 台灣溫室排放清冊表示，農業約釋放3,200 千公噸二氧化碳當量，其中稻田種植、農耕與施肥約占農業溫室氣體總排放的一半。欲降低農業釋放的溫室氣體排放，我們利用自動化密閉氣室系統(automatic closed chamber)監測稻作的氣體排放與調查農田土讓化學、菌相變化，以利釐清農田的排放機制與進一步提供有效地自然為底的解決方案(Nature-based solutions, Nbs)。
