2019 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, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50221148)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲江川 敏之 気象庁気象研究所, 応用気象研究部, 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, 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, 室長 (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 |
2019年度は、統合陸域モデルILSをはじめ、全球水資源モデルH08、氷河デブリモデル、高解像度地理データMERIT Hydro、湖沼データベースの成果をまとめ、論文投稿、研究成果の発表を進めた。また、モデル検証のため、現地氷河調査、国際モデル相互比較実験も実施した。
・ILS開発では、コード開発環境整備、インターフェイス部分の改良、周辺ツールの開発，計算性能の評価、地球物理的挙動の検証に注力し、それらの結果を論文としてまとめ、学術雑誌に投稿した。
・H08開発では、超高解像度全球適用に向けて、日本域2km解像度でのH08使用を想定し、ソースコードやアルゴリズムの改良を行った。その結果、ダムごとに設定されている上限・下限水位を取り込んだり、灌漑面積と作付種を取り込んだりすることが、全国任意の領域について容易に実施可能になった。
・氷河モデル開発では、デブリによる氷河の融解促進・抑制効果を考慮した高解像度・広域氷河モデルを構築し、中央ヨーロッパにおいて1955年から2100年までの長期計算で高い再現性が示された。将来気候実験では、既往研究と比較して氷河の融解速度が穏やかであるという結果が得られた。加えて現地氷河調査にて、氷河熱収支観測サイトに節電型ヒーター付き雨量計を複数設置し、取得された観測データを用いて、アルベド、雪面温度、潜熱、顕熱の再現精度を改善した。
・地理データ整備では、MERIT Hydroの記述論文が出版され、データを正式に公開した。加えて、湖沼データベースについて、気候データなどの入力変数を随時更新ができるようシステムを変更し、また地図情報(GoogleMaps)に気候情報を透過型オーバーレイヤーを実装する新たなWebページを開発した。
・国際共同研究では、国際モデル相互比較プロジェクトであるLS3MIP/CMIP6のマネジメントと実験結果の提出に取り組んだ。
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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
・ILSを用いた全球水平解像度10kmに関するベンチマーク実験が順調に進んでいる。50km解像度で1年の計算に5時間程度かかっていたところ、10km解像度では、25倍の計算量にも関わらず、7倍の35時間程度に抑えられる見通しが立った。次年度の50年実験の実施に向けて準備は整ってきた。
・MERIT Hydroの記述論文が出版、データを正式に公開した。本プロジェクトで開発を進めているILSや全球河川動態モデルCaMa-Floodでの活用はもちろん、各国の陸域モデル開発にもすでに活用されている。加えて、陸域シミュレーションの高度化に向け、衛星高度計観測をデータ同化して河川流量の推計精度を高めるシステムを開発した。
・全球に点在する約22万個の氷河について、デブリの被覆域および熱抵抗値、標高、氷厚等の基礎データを整備し、広域氷河モデルの構築を完了した。中央ヨーロッパを対象とした検証では、その再現性の高さが示された。全球シミュレーションに向け、先ずはアジア全域での入力気象データの整備を進めている。
・イシククル湖集水域の高解像度水循環解析を実施し、現在検証作業を進めている。また、アラル海集水域全域高解像度解析に向けて、気象強制力データを整備している。湖沼データベースは、湖沼情報webページのさらなる改良、湖沼データの追加など順調に進んでいる。
・国際モデル相互比較実験LS3MIPでは、多数の陸域モデルの陸ヒストリカル実験結果を用いた論文執筆を主導し、各モデルの性能評価及び長期エネルギー・水収支を含む全般的な解析を行っている。
以上の状況から、モデルおよび地理データ開発は概ね完了、現在は開発したモデルの性能評価、水文学的モデル解析の段階へと移行し、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 |
開発した統合陸域モデルILSおよび各要素モデルを、現地観測データや衛星観測データなどで包括的に検証するシステムを構築し、長期陸域シミュレーションの評価を進める。具体的には、下記項目に注力する。
・ILSと全球水資源モデルとの結合を行い，海洋との結合まで進め，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。また、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。
・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。加えて、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。・山岳氷河域を含む集水域を対象として1km解像度水循環解析を実施し、過去の水文気象データを用いて検証する。
・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。また、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。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。アラル海集水域全域1km解像度気象強制力グリッドデータセットを作成する。
・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。
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[Presentation] Application of Today's Earth System for Flood Assessment2019
Author(s)
Ma, W., K. Hibino, Y. Ishitsuka, S. Seto, D. Yamazaki, K. Yamamoto, M. Kachi, R. Oki, X. Wang, and K. Yoshimura
Organizer
AGU 2019 fall meeting
Int'l Joint Research
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