2016 Fiscal Year Annual Research Report
New frontiers in global hydrology
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16H06291
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
沖 大幹 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50221148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲江川 敏之 気象庁気象研究所, 気候研究部, 室長 (20282600)
鼎 信次郎 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (20313108)
田中 賢治 京都大学, 防災研究所, 准教授 (30283625)
芳村 圭 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (50376638)
花崎 直太 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (50442710)
金 炯俊 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (70635218)
山崎 大 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 統合的気候変動予測研究分野, 研究員 (70736040)
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| Project Period (FY) |
2016-04-26 – 2021-03-31
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| Keywords | グローバル水文学 / 次世代型陸域モデル / 超高解像度地理データ / 長期間気象データ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度(H28)は、主に次世代陸域モデルを統合するIntegrated Land Simulator(ILS)の開発、次世代陸域モデルで使う高解像度地理データ整備に重点を置いて研究を行った。さらに長期シミュレーションで必要な気象データの整備や、陸域モデル相互比較プロジェクトの立上げにも着手した。
・地理データ整備では、複数の標高データと、衛星森林データ・レーザ高度計などのデータを組み合わせ、誤差を除去した高精度の全球DEMを作成した。氷河では、氷河デブリを考慮したモデル構築のために、全球90ｍ解像度で氷河表面デブリの熱抵抗値分布を検出した。湖沼では、フリーな地理情報データを利用して整備する方法に変わっている実情を踏まえ、新しくWikipediaからのデータ収集・処理ソフトを開発した。水利用では、国際連合食糧農業機関のAQUASTATと別機関のデータベースにWebサイト調査から得られたデータを統合し、従来よりも大きく拡大したデータベースを作成した。
・陸域モデル開発では、これまで日本発の気候モデル用の陸面過程モデルとして標準的に使われているMATSIROモデルを、次世代用に大幅に構造改変したILSのプロトタイプを作成した。またILSに統合する要素モデルである熱量保存則に基づいた全球河川水温モデルが開発された。
・長期シミュレーション準備では、陸面モデルの国際相互比較プロジェクトであるLS3MIPの立ち上げに向けて、データ整備および共同研究者間で実験プロトコルを決定した。また、LS3MIPで取り扱う気象再解析データの実験を開始し、現在1901年から2010年までの実験が終了した。高解像度の気象再解析データの検証のためにキルギス東部のKaraBatkak氷河を訪問し、現地で観測を開始することに合意、現地の要望や科学的な意義を踏まえて観測システムの仕様を決定した。
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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
・高解像度地理データ整備に関しては、従来の誤差を除去した高精度の全球標高データの作成が完成しており（Yamazaki et al.,2017）、湖沼データベースおよび水利用データベースも充実しつつあり、順調に進んでいる。加えて、整備した高解像度の地理データを利用した全球河道網データの構築アルゴリズム開発も進んでいる。山岳氷河でも、全球90ｍ解像度で氷河表面デブリの熱抵抗値分布を衛星観測データと気候データから直接計算することが可能になり、氷河デブリによる融解抑制・促進効果を考慮するモデル構築が行われつつある。
・次世代陸域モデルの開発に関しては、次世代陸域モデルを統合するIntegrated Land Simulator(ILS)のプロトタイプはすでに作成できており、プラットフォームの整備、結合に用いるカップラー周りの整備、I/Oモジュールの作成、要素モデルの開発、境界条件作成ツールの整備が順調に進んでいる。次世代陸域モデルに必要となる要素モデルについても、熱量保存則に基づいた全球河川水温モデルの開発（徳田ら,2017）、全球水資源モデルH08の精度向上など順調に成果が出始めている。
・長期シミュレーション準備に関しては、陸面モデルの国際相互比較プロジェクトであるLS3MIPが開始にむけて進んでおり、LS3MIPで取り扱う気象の長期再解析データの実験は現在1901年から2010年まで終了している。また、キルギス東部のKaraBatkak氷河で観測がH29年度に実施される予定で、観測に基づいた気象再解析データの検証も進むことが期待される。
以上の状況から研究はおおむね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は全球高精度標高データ・河川網データの完成と次世代陸域モデルへ統合する作業を主に進めつつ、データベースの整備と長期シミュレーションの準備も行う。
・高解像度地理データ整備では、整備中の全球高精度標高データ・河川網データを完成させ、次世代陸域モデルに統合するためのシステムを構築する。氷河では、全球の氷河全てについてシミュレーションを行うための計算コスト軽減スキームの開発と、熱抵抗値の補正のためのデブリの厚さを変えた感度実験を行う。水利用データでは、H28年度に収集した国別の農業・工業・生活用水の過去統計の拡充を図り、発電所の国際データベースとWeb上の地図情報を組み合わせたグリッドデータを開発する。他にも昨年度データベース強化を実施したWebアプリケーションへの入力データ(最新気候データ、衛星観測データ)を充実させる。
・次世代陸域モデルの開発では、新たに開発したILSを用いた陸面オフライン実験を進める。また、ILSを地球システムモデルMIROCおよび次世代雲解像モデルNICAMの陸面モデルに差し変えるための技術的課題を抽出する。加えて、最新の全球高解像度地形データを用いて陸面過程モデルSiBUCと全球河川モデルCaMa-Floodを結合した陸域水循環モデルを構成する。また、H28年度に検討した地表水-地下水相互作用と斜面流出過程を表現する要素モデルを、実際の地形データ等を用いて広域に実装し妥当性を検証する。
・長期シミュレーション準備では、1660年から2300年にわたる超長期シミュレーションを実施する。600年強にわたる期間の土地利用・水利用変化・インフラ開発等のデータを推定する簡易モデルを開発し、期間中の世界の水利用変化を定量的に明らかにする。そして、気象再解析データの検証のために、キルギス東部のKaraBatkak氷河において積雪融雪過程の現地観測を開始する。
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| Remarks |
上記ホームページは本科研の情報の発信および共有を目的として作成された。
具体的には、本科研の研究テーマおよびメンバー紹介、業績一覧、本科研費で開催された会合の情報が記載されている。
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