2018 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, サステイナビリティ学連携研究機構, 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, 准教授 (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)
山崎 大 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (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 |
今年度（H30）は、これまでの高解像度地理データ整備と要素モデルの開発に加えて、次世代陸域モデルILS (Integrated Land Simulator)との一部結合を行い、当初計画していたシミュレーションの一部を実施した。
・地理データ整備では、構築した全球高解像度の表面流行データMERIT Hydroを既往のデータセットと比較し、高精度な河川ネットワークの再現性と、ILSとの統合に問題がないことを確認した。山岳氷河では、衛星及び地形データを用いて、氷河域をデブリ被覆氷河と裸氷に全球90ｍ解像度で分類した。湖沼では、データベースのWebアプリケーションを再構築し、全球水温(地表面)データを月平均値で提供、水位データを容易に取得できるようにした。
・モデル開発では、山岳氷河モデルの質量収支の計算結果を検証し、中央ヨーロッパ69個の氷河観測データとの比較から高い再現精度を持つことを確認した。加えて、Narin川源流部のBordu氷河の氷河消失域に氷河熱収支及び積雪水量観測サイトを立ち上げ、KaraBatkak氷河のデブリ堆積域にアルベドやデブリ温度の観測装置を設置した。また、地下水、運河導水、小規模貯水池に関するアルゴリズムの開発と、全球水資源モデルH08への取り込みを実施し、水利用を７つの水源別に推定できるようになった。ILSでは、河川流下氾濫モデルCaMa-Floodとの結合を実現し、結合用の境界条件作成ツールの整備なども重点的に進めた。
・長期シミュレーションでは、日本域リアルタイム実験について、気象庁のモデル予測を大気外力としたほぼリアルタイムでの陸域シミュレーションを開始した。50km解像度全球長期実験について、過去についての実験（1870年ごろから現在付近まで）は概ね完了し、高解像度化（全球10km）に向けて開発を進めている。
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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
・次世代陸域モデルILSの基盤となる高解像度地形データ整備に関しては、標高データおよび表面流向データの整備が完了し、陸域モデルと統合が始まっている。湖沼のデータ整備では、昨年からデータベースが改善され、課題が解決されつつある。
・要素モデル開発およびILS開発・統合に関しては、山岳氷河モデルが氷河観測データとの検証段階まで進み、再現性も示された。本課題で設置した氷河観測データも順調に取得・解析が進んでいる。全球水資源モデルでは、課題であった地下水、海水淡水化、運河導水などの水源を追加し、世界の自然水循環と水利用を精度高く、包括的に推定するモデルまで発展させた。ILSと全球河川モデルとの結合が実現し、全球水資源モデル、気候モデルとの結合も実施中である。加えて、モデル統合に利用する境界条件の整備も順調に進んでいる。
・長期シミュレーションでは、気象庁メソスケールモデルによる予測を大気外力としたほぼリアルタイムでの陸域シミュレーションを開始した。十分なリードタイムを持って洪水を正確に予報できるようになると期待される。50km解像度全球長期実験についても、過去についての実験（1870年ごろから現在付近まで）は概ね完了し、高解像度化（全球10km）に向けて開発中である。
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 |
次世代陸域モデルILSに高解像度気象・地形データを統合するための管理設定方法を確立し、統合作業を進める。そして、大気海洋を結合した高解像度シミュレーションを目指す。
・高解像度地形データ整備について、全球での湖沼の水文情報ならびに地理情報を整備を継続し、そのデータ公開を行う。衛星高度計を用いて過去の氷河質量データを作成し、モデル内のパラメータ設定に用いることで再現精度を向上させる。超高解像度(30秒)の人間活動を含む全球水資源シミュレーションに向けて、準超高解像度（5分）の全球水資源シミュレーションの技術を確立する。
・陸域要素モデルの統合および全球高解像度の気候再現実験に向けて、次の研究を行う。斜面水文プロセスを組み込んだ陸域モデルの検証を進める。ヨーロッパ全域を対象として開発した高解像度・広域氷河モデルを全球に適用し、氷河融解の現在及び将来気候実験を行う。人間水利用が複雑でありながら各種のデータが比較的入手しやすい日本を対象に、モデルの人間活動要素の検証を進める。第3期全球土壌水分プロジェクト(GSWP3)の実験準備、テストランを実施した後、標準実験を実施する。更に、湖沼水温モデルを導入し、全球の主要な湖沼の水温予測の精度を評価する。ILSと全球水資源モデルとの結合を行い，海洋と結合まで進め，大気-海洋-陸を合わせた気候再現実験を実行可能な段階にまで漕ぎ着ける。
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