High precision and high spatial resolution water level prediction method for flood damage reduction

• Project/Area Number: 17K14728
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Hydraulic engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Hoshino Tsuyoshi 北海道大学, 工学研究院, 博士研究員 (40750625)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 大量アンサンブル気候データ / 洪水リスク / 台風 / d4PDF / データ同化 / 気候変動 / 適応策 / 洪水予測 / 粒子フィルタ / 洪水流解析 / 洪水 / 水工水理学

Outline of Final Research Achievements

The heavy flood events frequently occurred in recent years in Japan. This study tried to elucidate water level predictability for heavy flood events in terms of characteristic of rivers and rainfall pattern. This study conducted simulations assuming many rainfall patterns which based on actual flood event. The result show spatial distribution of changes of peak discharge and peak water level affected by uncertainty of upstream discharge. Those are correspond to difficulty of prediction. This study used the large ensemble climate dataset (d4PDF) with 5 km grid spacing for analysis of rainfall pattern. By using the thousands of rainfall events from the dataset enables to be consider spatiotemporal rainfall pattern for evaluation of water level predictability.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでに流量パターンに対するピーク流量、ピーク水位の応答特性は明らかとなっておらず、本研究で明らかとしたそれらの特徴は予測の難易度を空間的に示した初めての事例であり、観測点の決定に関しても重要な知見となると考えられる。大量アンサンブル気候データの力学的ダウンスケーリングにより、これまでの数十年の観測では十分に把握できない流域内の降雨の時空間パターンを数千事例から把握可能となり、そのような時空間パターンを考慮した洪水の予測可能性および洪水リスクの評価が初めて実現した。

Research Products

• [Journal Article] ANALYSIS OF CAUSE OF HEAVY RAINFALL OVER TOKACHI RIVER BASIN UNDER HISTORICAL AND WARMER CLIMATE CONDITIONS USING A LARGE-ENSEMBLE DATASET(d4PDF) (2019)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人, Dzung Nguyen-Le
  • Journal Title: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research) Volume: 75 Issue: 5 Pages: I_25-I_31
  • DOI: 10.2208/jscejer.75.I_25
  • NAID: 130007821944
  • ISSN: 2185-6648
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大量アンサンブル気候予測データを用いた年最大降雨の時空間特性の将来変化の把握~十勝川流域を対象として~ (2018)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人
  • Journal Title: 土木学会論文集G(環境) Volume: 74
  • NAID: 130007606997
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大量アンサンブル気候予測データを用いた大雨の時空間特性とその将来変化の分析 (2018)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人, 稲津將, 佐藤友徳, 川瀬宏明, 杉本 志織
  • Journal Title: 土木学会論文集B1(水工学) Volume: 74
  • NAID: 130007757687
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 十勝川を対象とした支川の流量の不確かさが本川のピーク水位・流量に及ぼす影響 (2018)
  • Author(s): 安藤麻衣, 星野剛, 山田朋人
  • Journal Title: 土木学会論文集B1(水工学) Volume: 74
  • NAID: 130007757759
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 洪水時における支川の流量ハイドログラフの時間差が河道内の水理に与える影響 (2018)
  • Author(s): 安藤麻衣，星野剛，山田朋人
  • Journal Title: 土木学会平成30年度全国大会第73回年次学術講演会 要項集 Volume: 印刷中
• [Presentation] 十勝川流域において上流の流量の不確実性が下流に与える影響 (2019)
  • Author(s): 安藤麻衣, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会北海道支部平成30年度年次技術研究発表会
• [Presentation] The analysis of future heavy rainfall in Hokkaido, northern Japan, using database for Policy Decision making for Future climate (2019)
  • Author(s): Tsuyoshi Hoshino, Tomohito J. Yamada
  • Organizer: Civil Engineering Conference in the Asian Region
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Assessment of Flood Risk in Hokkaido, northern Japan, Associated with Climate Change (2019)
  • Author(s): Tsuyoshi Hoshino, Tomohito J. Yamada
  • Organizer: JpGU _ AGU Joint Meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 大量アンサンブルデータを用いた十勝川流域に おける 8,9 月の大雨要因の将来変化の分析 (2019)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人, グエンレズン
  • Organizer: 第27回地球環境シンポジウム
• [Presentation] The analysis of future heavy rainfall characteristics in Hokkaido, northern Japan, using database for Policy Decision making for Future climate change (d4PDF) (2019)
  • Author(s): Tsuyoshi Hoshino, Tomohito J. Yamada
  • Organizer: AsiaPEX Kickoff Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The influence of uncertainty of upstream discharge on downstream in Tokachi river basin (2019)
  • Author(s): Mai Ando, Tsuyoshi Hoshino, Tomohito J. Yamada
  • Organizer: AsiaPEX Kickoff Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Predictability of river water level, riverbed fluctuation and flood disaster pattern using ensemble weather forecast for 2016 Hokkaido heavy rainfall disaster (2019)
  • Author(s): Muhammad Izaaz Hazmii Bin Suhaimi, Tsuyoshi Hoshino, Tomohito J. Yamada
  • Organizer: AsiaPEX Kickoff Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 大量アンサンブル気候予測データを用いた台風に起因する大雨の分析 (2019)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 水文・水資源学会2019年度研究発表会
• [Presentation] 大量アンサンブルデータに基づく前期降雨量の分析 (2019)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 令和元年度 年次技術研究発表会
• [Presentation] 大量アンサンブルデータを用いた時空間分布による降雨の分類 (2019)
  • Author(s): 安藤麻衣, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 令和元年度 年次技術研究発表会
• [Presentation] 温暖化の進行度合いに着目した北海道内の一級水系の年最大降雨量 (2019)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会北海道支部平成30年度年次技術研究発表会
• [Presentation] 北海道における気候変動に伴う洪水外力の変化 (2018)
  • Author(s): 山田朋人, 星野剛, 舛屋繁和, 植村郁彦, 吉田隆年, 大村宣明, 山本太郎, 千葉学, 戸村翔, 時岡真治, 佐々木博文, 濱田悠貴, 中津川誠
  • Organizer: 土木学会2018年度河川技術に関するシンポジウム
• [Presentation] 大量アンサンブルデータを用いた北海道における年最大降雨の時空間特性の将来変化の把握 (2018)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会第73回年次学術講演会
• [Presentation] 洪水時における支川の流量ハイドログラフの時間差が河道内の水理に与える影響 (2018)
  • Author(s): 安藤麻衣, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会第73回年次学術講演会
• [Presentation] 十勝川流域において洪水ピークの時間差が河川水位および流量に与える影響 (2018)
  • Author(s): 安藤麻衣, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 水文・水資源学会2018年度研究発表会
• [Presentation] 大量アンサンブル気候予測データを用いた年最大降雨の時空間特性の将来変化の把握~十勝川流域を対象として~ (2018)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会第26回地球環境シンポジウム
• [Presentation] 大量アンサンブル気候予測データを用いた大雨の時空間特性とその将来変化の分析 (2018)
  • Author(s): 星野剛, 山田朋人, 稲津將, 佐藤友徳, 川瀬宏明, 杉本 志織
  • Organizer: 土木学会第63回水工学講演会
• [Presentation] 実河川流域における大量アンサンブル気候予測データに基づく不確実性を考慮した将来気候下での確率雨量 (2018)
  • Author(s): 舛屋繁和, 植村郁彦, 吉田隆年, 大村宣明, 千葉学, 戸村翔, 山本太郎, 時岡真治, 佐々木博文, 濱田悠貴, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会第63回水工学講演会
• [Presentation] 実河川流域における大量アンサンブル気候予測データに基づく年最大流域平均雨量の算定 (2018)
  • Author(s): 植村郁彦, 舛屋繁和, 吉田隆年, 大村宣明, 千葉学, 戸村翔, 山本太郎, 時岡真治, 佐々木博文, 濱田悠貴, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会第63回水工学講演会
• [Presentation] 十勝川を対象とした支川の流量の不確かさが本川のピーク水位・流量に及ぼす影響 (2018)
  • Author(s): 安藤麻衣, 星野剛, 山田朋人
  • Organizer: 土木学会第63回水工学講演会