| Project/Area Number |
22H00563
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
細野 高啓 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30367065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 啓 長崎大学, 総合生産科学研究科(環境科学系), 教授 (90315135)
天野 弘基 東海大学, 文理融合学部, 特任助教 (90964552)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥41,340,000 (Direct Cost: ¥31,800,000、Indirect Cost: ¥9,540,000)
Fiscal Year 2025: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2023: ¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
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| Keywords | 熊本 / 地下水 / 硝酸性窒素 / 可視化 / 将来予測 / シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、地下水の硝酸性窒素汚染問題の根本解決に資する窒素動態モデルの創出を目指し、人口約100万人の飲用水源を全て地下水に依存する熊本地域の広域地下水流動系を対象に、地表と地下の水・物質の挙動をシームレスで計算できる水文シミュレーターを駆使することで目に見えない地下における窒素成分の三次元的な広がりを誰もが分かる形で可視化し、その時間的な推移をコンピューター上で再現するものである。研究を通して20年の窒素削減対策の効果を評価・総括すると共に、西暦2100年まで長く安全な水を維持するためのシナリオベースのロードマップの提案までを行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、地下水の硝酸性窒素汚染問題の根本解決に資する窒素動態モデルの創出を目指し、人口約100万人の飲用水源を全て地下水に依存する熊本地域の広域地下水流動系を対象に、地表と地下の水・物質の挙動をシームレスで計算できる水文シミュレーターを駆使することで目に見えない地下における窒素成分の三次元的な広がりを誰もが分かる形で可視化し、その時間的な推移をコンピューター上で再現するものである。
研究期間全体（4年間）のうち3年目にあたる本年度は、モデル構築に関してこれまで構築してきた骨格をベースに主に地下水流動モデルの再調整を実施した。すなわち、前年度までの解析で見えてきた解決すべき課題（不飽和帯条件の再検討、花房・布田層の分布域の調整、基盤岩突出部分の透水性再検討）を通して、モデル再現性の向上に努めた。実際にこれら改善策は効果があり、今後更なる調整により再現性を向上を見込んでいる。
また、モデル構築と並行し成分・同位体分析用の地下水試料の採水・分析を、共同研究者の中川教授（長崎大学）、天野特任助教（東海大学）、志強博士（熊本大学ポスドク研究員）、熊本大学ならびに長崎大学の学生達の協力を得る形で推し進めた。当該年度の目立った成果として、水位変動解析から地域の地下水位変動特性ならびに地震による影響の長期変化特性（地震からの戻り）を見出し、その成果を共同研究者全員の共著論文として国際誌（Water Resources Management）に取りまとめ掲載した。
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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
四年間の計画全体を通して予定していた本年度（3年目）計画は問題なく実行でき、昨年度に引き続き本年度についても継続していくつかの成果について論文掲載および学会を通して発表できている。また、来年度（4年目）取り組む課題および予想できる成果についても、その道筋を確認できる形で目途が立ってきた。したがって、現在までの進捗状況としてはおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
既に述べた通り、モデルの再現性向上に向け鍵となる課題は抽出が完了しており、その有効性についても確認ができている。来年度（最終年度）はこれら課題を徹底的に詰めて可能な限り再現性を高め、目的としてた窒素動態モデルを完成させたいと計画している。1960年から2020年にかけ再現が確認できれば、そこにシナリオ別の将来予測を可視化することができ、これをもって目指してきた窒素動態モデルの創出としたい。加えて、モデル化が完成すると、現場調査や検体分析では到達できな窒素収支を算定することが可能になるため、流域や地下水の貯蔵効果、脱窒効果なども含めた総合的な窒素バランスの実態を明らかにできると期待している。
以上のモデル構築に向けた試みを継続すると共に、窒素負荷に係る社会データベース（農林業センサスデータ）、観測・分析データに基づく解析・論文化も進めたいと考えている。これまで、地域全域にかけて300地点にのぼる井戸で成分・同位体分析値を整理できている。加えて、代表的な13の地下水井戸において２年間にわたり毎月採水を実施し、各種水質・同位体分析が概ね終了している。現在、長崎大学の中川教授および東海大学の天野助教、また熊本大学の志強氏にご協力をいただき、これら成果のとりまとめを実施していただいている。いくつは論文執筆を進めており、来年度（最終年度）には複数の成果を論文雑誌への掲載という形で取りまとめたいと考えている。
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