2020 Fiscal Year Annual Research Report
Sustainable assessment of global inland lakes using terrestrial water circulation model
| Project/Area Number |
17H04585
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
峠 嘉哉 東北大学, 工学研究科, 助教 (90761536)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅田 信 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10447138)
風間 聡 東北大学, 工学研究科, 教授 (50272018)
小森 大輔 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50622627)
三戸部 佑太 東北学院大学, 工学部, 准教授 (60700135)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 大陸性内陸湖 / 陸域水循環モデル / 衛星解析 / 灌漑 / トゥルカナ湖 / アラル海 / 気候変動 / 陸面過程 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大陸性内陸湖を対象として，過去から将来への水位変動を陸域水循環解析を用いて再現・予測すると共に，水位変動が生じた場合の周辺環境への影響を現地調査・観測から評価することを目的としている．水循環や環境影響の傾向が特徴的な内陸湖を指定内陸湖として選定して重点的な観測調査を行うと共に，全球の内陸湖を対象にした持続可能性評価から消長の進行度を区分する．本年度は，指定内陸湖における流域開発を考慮した水循環モデルの精度向上に努めると共に，最終年度に向けて全球の内陸湖流域を対象にした陸域水循環解析を進めた．
これから縮小することが見込まれるケニアのトゥルカナ湖では，過去から将来に渡る灌漑地の変化について統計データや衛星データを収集し，灌漑地の分布について過去の変化・将来予測のデータを作成した．過去の再現計算では湿潤地帯である北部での流出量を過小評価する課題があったため，特に土壌の浸透率の再現精度を改良した．衛星解析から推定された水域の変化と比べると陸域水循環解析の結果は変動が大きい結果となったが，長期的な水位変化の傾向が合うような再現計算を実現した．
既に深刻な環境影響が進行したと位置づけられるアラル海流域では，初年度から実施してきた陸域水循環モデルの数値解析の中で流出量を過大評価する傾向が顕著だったことから，山岳地域におけるサブグリッドスケールの地形変化を考慮するための標高モザイクスキームを改良すると共に，乾燥域では表面流出量を改良した．
全球の内陸湖解析では，対象とする閉鎖性流域における流域情報を入手し，各種の全球データも収集した．今後の将来予測に繋げるためCMIP6等の将来予測データを収集した．流入量と水面面積が平衡する条件をモデル内で再現し，それを内陸湖水位の気候値と考えた上で，流域開発や気候変動の影響で平衡状態の変化を予測するモデルの開発に着手した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，全球の内陸湖を対象に水循環・環境影響について以下の3点を計画している．(1)水循環や環境影響の傾向が特徴的な指定内陸湖における現状調査と観測記録，(2)陸域水循環モデルを用いた水位変動の再現・将来予測，(3)内陸湖の環境影響評価である．本年度では(2)を重点的に実施し，指定内陸湖であるトゥルカナ湖やアラル海流域における詳細な流域開発の検討とモデルの改良，全球の内陸湖流域を対象にした解析準備を行った．(1)や(3)については，指定内陸湖を対象とした昨年度までの現地調査・定点観測点の整備により実施できる体制が整っていることから，概ね順調に進展している．
(2)について，トゥルカナ湖流域の水循環モデルでは，現地情報や衛星解析に基づいてトゥルカナ湖の等深線図を作成し，再現計算を実施した．湿潤な流域北部で流出量を過小評価する傾向が見られ，その原因は全球データに基づいて設定した土壌パラメータでは浸透率が高いために表面流出量が過小評価したためと考えられた．そのため，土壌パラメータの設定方法を検討することで表面流出量や灌漑必要水量が報告された値と合致するように努めた．流入量の長期平均値の再現精度が向上したことから，水面面積と流入量との平衡状態を長期平均値から見積もる解析準備を実施した．全球解析では前述の平衡水面面積を再現する計算を実施している所である．この再現計算が完了した後に，気候変動影響評価を実施できる見込みである．
(1)や(3)については，トゥルカナ湖の近辺で気象ステーションによる定点観測を開始したため，湖が縮小する前の現在において1年間を超える連続的な気象条件が既に実施できた．また，現地機関等から内陸湖に関する現状についての情報が得られており，これらは引き続き継続できる環境となっている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
水循環モデルによる内陸湖縮小の再現・将来予測を進める．特に全球内陸湖と指定内陸湖の双方で，流入量と水面面積が平衡状態となる平衡水面面積を解析的に算出し，それを気候値と考えた場合の気候変動・流域開発の影響評価を実施する．その結果に基づき，全球の内陸湖を縮小の進行度に基づいて区分すると共に，その主原因を定量的に評価する．
指定内陸湖のトゥルカナ湖流域とアラル海流域においては，昨年度までに現在気候での再現計算の環境がほぼ整っていることから，流域開発のシナリオ解析や気候変動影響評価を実施する．流域開発シナリオの設定では，灌漑面積を流域一様に増加させるような設定が現実的でない事から，現地の開発計画等を基に増加率を空間的に分布させる手法を検討する．気候変動影響評価では，CMIP6によるモデルアンサンブル解析の準備を全球で既に進めている．
全球の大規模内陸湖を対象とした水循環解析では，貯水量が100Gtを超える内陸湖を対象とする．各種の衛星解析から推定される水面面積・水位の変化と，水循環解析結果を比較し，特に長期の平衡状態が再現できるようなパラメータ調整を行う．平衡水面面積の気候値を求めた後に，気候変動影響評価をCMIP6で実施する．現況再現・将来予測において，水位変動が顕著な内陸湖では流域内の気象条件と比較することで変動の要因となっている気象要素・人的要因について考察する．
指定内陸湖での調査観測では，トゥルカナ湖での定点気象観測では既に1年以上のデータを記録できているなど観測体制は既に整備されていることから，これを継続する．
|
