2019 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated biogeochemical cycle analysis of lakes, rivers, and coastal areas using data assimilation and polynomial chaos
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17K06576
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
入江 政安 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00379116)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 正裕 一般財団法人電力中央研究所, 環境科学研究所, 上席 (50371498)
石塚 正秀 香川大学, 創造工学部, 教授 (50324992)
中谷 祐介 大阪大学, 工学研究科, 助教 (20635164)
田中 耕司 大阪工業大学, 工学部, 教授 (50817385)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流出モデル / アジョイント法 / アンサンブルカルマンフィルタ / 変分法 / 水温モデル / 多項式カオス展開 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は河川・湖沼・沿岸域にまたがる領域を検討対象としている．本年は河川においては，新たに分布型流出モデルRRIを導入し，より環境解析に近いテーマとして，水温環境のモデル化を行った．既存のRRIモデルに熱供給・熱輸送モデルを新たに加え，加古川に適用して，河道内の水温分布の再現を行った．日周期の変動については課題もあるものの，年間をとおしての季節変動は概ね再現性を得たことから，気候モデルで得られた将来気候データを用いて，河道内の水温変動の予測を実施し，得られた結果によりアユの生息可能域が減少し，より上流部に偏ること，また遡上開始時期も早くなることを示した．また，揖保川モデルに多項式カオス展開とデータ同化手法であるアジョイント法を用いることにより，流出モデル内のモデルパラメータを修正する技術を開発した．アジョイント法を用いた修正では，流量の補正に感度の高い粗度係数の修正が行われ，また，修正方法としては，グリッド個別に修正するのではなく，小流域ごとに分割して修正した方が，より現地河川の状況に適合した値を得ることができた．
湖沼モデルにおいては，特に浅水湖沼（諏訪湖，霞ヶ浦）における水温分布の再現に注力し，外力が貧酸素化に及ぼす影響について解析した．
沿岸域においては，アンサンブルカルマンフィルタを用いた水質項目のデータ手法について，ようやくその確実な適用法，同化パラメータセッティングを見いだし，大阪湾で検証した．クロロフィル濃度や溶存酸素濃度のモデルによる再現性が向上し，また，それら水質の時空間変動が大きい沿岸域においても適用可能な，植物プランクトンまわりのモデルパラメータの推定技術を確立した．
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