| Project Area | Integrated Sciences for Sustainable Human-Aqua Environment |
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| Project/Area Number |
21H05178
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (I)
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| Research Institution | Kyushu University (2022-2025)
Kyoto University (2021) |
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Principal Investigator |
渡部 哲史 九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (20633845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白柳 洋俊 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (10756654)
市川 香 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40263959)
花崎 直太 国立研究開発法人国立環境研究所, 気候変動適応センター, 室長 (50442710)
田尻 義了 九州大学, 比較社会文化研究院, 教授 (50457420)
丸谷 靖幸 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50790531)
内海 信幸 東京科学大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (60594752)
永井 信 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任研究員 (70452167)
上原 克人 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (80223494)
矢野 真一郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (80274489)
駒井 克昭 北見工業大学, 工学部, 教授 (90314731)
中下 慎也 呉工業高等専門学校, 環境都市工学分野, 准教授 (90613034)
金 炯俊 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (70635218)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥216,840,000 (Direct Cost: ¥166,800,000、Indirect Cost: ¥50,040,000)
Fiscal Year 2025: ¥38,220,000 (Direct Cost: ¥29,400,000、Indirect Cost: ¥8,820,000)
Fiscal Year 2024: ¥42,900,000 (Direct Cost: ¥33,000,000、Indirect Cost: ¥9,900,000)
Fiscal Year 2023: ¥39,520,000 (Direct Cost: ¥30,400,000、Indirect Cost: ¥9,120,000)
Fiscal Year 2022: ¥63,700,000 (Direct Cost: ¥49,000,000、Indirect Cost: ¥14,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥32,500,000 (Direct Cost: ¥25,000,000、Indirect Cost: ¥7,500,000)
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| Keywords | 水文気象 / リモートセンシング / 水・環境物質動態 / 気候変動 / 水文モデル / 水循環 / 水文気象情報 / 水循環モデル / 水文気候情報 / 陸水 |
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| Outline of Research at the Start |
本計画研究では領域目標である水共生学の創生に向け、水とその周辺環境情報を創出し、これを他研究計画班に提供する。このために、超長期水文気候シミュレーション、水を取り巻く周辺環境の計測、観測および数値モデリングにより過去―現在―未来における水とその周辺環境の変化を明らかにする。また、地球科学分野におけるデータを、生物圏および人間圏における研究に活用しやすい形に変換する情報翻訳のアプローチについて開拓することにも取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
過去から現在、将来にわたる水循環情報の創出のうち、過去の水文気象情報再構築に関して、気候プロキシデータに基づく手法の検討を行った。気候プロキシデータとしてIso2kおよびPAGES2kを用いて機械学習手法を含む複数の手法を比較検討した。主成分を用いた回帰モデル等を使うことで、20世紀前半の東南アジア周辺の年間降水量偏差をある程度妥当な空間分布で再構築できることが示された。将来気候予測情報構築に関しては日本域における20km解像度の気候予測情報を現在気候における観測値に基づくバイアス補正処理技術を適用したデータセットの開発を行った。
水循環情報が水資源に及ぼす影響に関する研究として、天水農業から灌漑農業への転換が地域の淡水資源不足に及ぼす影響について、アメリカ本土を例に検討した。その結果、天水農業から灌漑農業への転換により、アメリカ本土の約22%が中程度から深刻な淡水資源不足に直面する可能性があることが明らかとなった。都市部での淡水資源の不足や、都市と農村の間での水資源をめぐる対立のリスクを回避するためには、灌漑農業への転換を適切に管理することが重要であることが示唆された。
公募研究班との連携として、本課題において収集した古文書や流域に住む人々と水の関わりを表す酪農業・水産業や漁獲高等の様々な公開資料の活用が挙げられる。その結果として、江戸時代における気象復元や陸域－海域の物質循環解明に関する成果が得られた。
また、水循環に関して本研究課題から得られた成果を他研究課題へと展開するための取り組みについて、地球圏－人間圏－生物圏の相互作用を解明するために必要とされるデータに求められる要件や、活用が期待できる情報やその情報を得るための手法を整理し、流域圏学会誌における水共生学の特集号にて報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の目的は水共生学の基礎となる水とその周辺環境情報を創出し、領域全体へと展開することである。3年目となる本年までに今後の領域全体に向けた展開に資する情報創出と、展開に必要となる連携について共同フィールドを中心に構築することが完了していることから概ね順調な進捗が得られている。
過去から現在、将来にわたる水循環情報の創出のうち、過去の水文気候情報の再構築に関しては、気候プロキシデータに基づく機械学習手法を含む複数の手法の比較検討が行われ、主成分を用いた回帰モデル等を使うことで、20世紀前半の東南アジア周辺の年間降水量偏差をある程度妥当な空間分布で再構築できることが示されるなど、順調に進捗している。将来の予測データの構築に関しても、我が国の主要な気候予測情報に基づくバイアス補正データセットが開発され、本研究課題以外にも広く利用されるなど、十分な成果が得られている。また、これらの情報の活用として、水資源モデルによる数値シミュレーションを用いた天水農業から灌漑農業への転換が地域の淡水資源不足に与える影響推計、陸域からの出水規模の長期的な変化に伴う沿岸域水環境および陸域－海域の物質循環変化の推計など、人間圏・地球圏をまたぐ水循環システムの分析や将来における気候変動リスク推計も進んでいる。
共同フィールドを中心とした他研究課題の連携に関しては、地球圏－人間圏－生物圏の相互作用を解明するために必要とされるデータに求められる要件や、活用が期待できる情報やその情報を得るための手法について検討するワーキンググループが立ち上がり、その成果が流域圏学会誌に特集号として報告された。次年度以降の学術横断チームにおける研究を推進するうえで十分な連携が深まったことから、順調な進捗が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きこれまで実施してきた各種センシング手法やデータマイニング手法を活用した水とその周辺環境情報の創出に取り組む。本研究領域では、これまでは研究内容を基に構成されたサブテーマを中心に進めていた活動が、今後は領域全体で設定する学術横断チームを踏まえた共同フィールドを中心とする活動へと移行する計画となっている。この点を踏まえ、本課題では過去から現在、将来にわたる気候情報を入力とした水循環モデルや流域水環境モデル実験による水循環や水環境情報の創出に関するこれまでの成果を、共同フィールドへと展開することに注力する。
具体的な計画としては釧路フィールドでは気候変動による降積雪の変化や、近年進むソーラーパネル設置を含む、過去から現在、将来にわたる土地利用変化を考慮した水循環と水環境に関する変化の推計や、その生態系への影響に関する推計に取り組む。北部九州フィールドにおいては過疎化に伴い放棄や廃止が進む農業用ため池に着目する。農業用のため池は農業に限らず、防災や生物多様性など様々な側面で検討対象になり得るもので、複数の圏域をまたぐ水循環システム研究の格好の対象となる。このために、日本の農業用ため池の検出手法の開発や、データベースの整備を推進する。また、公募研究班での成果なども踏まえて古文書における天気記録に基づく過去の水循環や水環境の分析についても取り組む。琉球・奄美フィールドに関しては昨年度他地域に先行して実施したワークショップから描かれた将来ビジョンを気象や水循環・水環境の観点からバックキャスティングする方法を確立する。海外フィールドであるメコンおよび東アフリカに関しては、衛星リモートセンシングや水循環シミュレーションにより水域情報を作成し、農村地域における水アクセスと農業・健康・貧困との関係の調査を行っているB03班へ提供することを検討している。
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