2018 Fiscal Year Research-status Report
Risk changes by age on disasters, water resources, food resources, and air pollution caused by climate change and their adaptation measures
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17KT0066
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
安成 哲平 北海道大学, 工学研究院, 助教 (70506782)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 朋人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959)
成田 大樹 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50746485)
増冨 祐司 茨城大学, 農学部, 准教授 (90442699)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | 森林火災 / 陸面モデル / 機械学習 / 農作物 / 大気汚染 / 気候モデル / 温暖化実験 / 経済分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
森林火災と大気汚染の関係を評価するに当たり，研究協力者サポートの元，気候モデルMIROC5.9.0を使用して，現在気候及び2030年の将来気候下において，シベリア域の火災（バイオマス燃焼）の発生量を変化させた全球数値シミュレーションを大気結合モデル（15年積分で，最後の10年を解析する）及び大気海洋結合モデル（100年積分で最後の50年を解析する）のバージョンで行なった．また，森林火災の予測に繋げる取り組みにおいては，機械学習を用いてNASAの再解析データMERRA-2や衛星データの先ずはシベリア域を領域平均した気候・環境変数を用いて学習と予測を行なった．陸面モデルMATSIRO開発においては，作物成長モデルMATCROをMIROC5バージョンのオフライン用MATSIROへの組み込みはほぼ完了し，出力される収量・フラックス等を確認しつつ，パラメーター等の調整を行った．科研費とは別に，東京大学大気海洋研究所の共同研究で開発を行ってきたMATSIRO用の積雪モデルに導入した時間変化する積雪密度スキーム（積雪層も可変式から3層式へ変更）を，この開発したMATCROを組み込んだMATSIROにも反映した．また，全球気候モデルおよび陸面モデルによるオフライン計算双方で大気陸面相互作用に起因した多重平衡解の存在を分析した．その結果，夏の大陸中央部において多重平衡解の存在可能性が示唆された．これらの地域の一部は灌漑活動が盛んであることから，本研究課題が開発を行っている動的な植生ならびに人間活動の影響を陸面過程モデルへ反映させることは重要な意味を有するものと考えられる．
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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
大気汚染の解析に関しては，予測と解析を分けて議論することにし，機械学習を取り入れた手法でシベリア域の森林火災の予測を試みた．また，解析に関しては，別バージョンのMIROCで全球シミュレーションを行う方向に転換し，合計12実験（6実験x2種類のモデル結合状態）を研究協力者サポートの元に行なった．陸面モデルMATSIROの開発では，MIROC5用のオフラインMATSIROに作物成長モデルMATCROをこれまでマージしてきたが，これに改良された積雪密度スキームもマージすることができた．今後，この改良されたMATSIROを温暖化実験で最新版のMIROCで使えるようにするため，そのMIROC5用に開発してきたMATCROを最新版気候モデルであるMIROC6へも組み込むことにし，MATCROの基本要素の組み込みを行なっている（積雪密度スキームはこれから組み込む予定）．経済分析においては，主に文献・データ収集を行うことを計画していた．収集したデータ等については次年度のモデル分析で活用するだけでなく，それ単独から得られた知見についても論文にまとめるべく作業を行なっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
森林火災と大気汚染の機械学習を使った予測に関しては，領域を複数に分けて再計算を行い地域ごとの差を考慮した予測手法の検討を行う（学会発表決定済）．MIROCのシベリア森林火災の全球実験シミュレーションを解析した結果を学会で発表予定である（学会発表決定済）．作物成長モデルMATCROの開発では，昨年度から作業を行なっているMATCRO自体のアップデートやMIROC6で現在起こっている問題解決し，水稲以外の主要作物（小麦・とうもろこし・大豆）の組み込みをできるだけ年度の早いうちに完了させる．その後，MIROC5・MIROC6共に10年程度のオフライン実験を行い，モデル性能を確認する．その後，MIROC6の方を使って，将来の温暖化実験を行う予定である．その結果を元に水資源との相互作用、さらには大気との相互作用を解析する．また，この結果を用いて経済的な分析にも取り組む予定である．灌漑モデルにおいては，MATCROの整合性の問題などがあるため，取り入れられる部分を取り入れる方向で調整しているが，基本的にはMATCROの組み込みを主体としたモデルで進めていく．その代わりに，分担者は，動的な植生ならびに人間活動の影響を考慮した陸面過程モデルによる大気陸面相互作用の結合強度の評価および多重平衡解の分析を行う予定である．経済分析としては，他のプロジェクトメンバーにより開発が進められているモデルを用いたシミュレーション分析に参画する．また，上記に述べた通り，これまでのデータ収集等で得られた知見（例えば、シベリアにおける森林火災対策についての知見）についてそれ単独で論文にまとめることを予定している．また，随時成果を学会発表し，論文に適宜まとめていく予定である．
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| Causes of Carryover |
最終年度に参加予定の国際学会が増えたため、その旅費を確保する必要が出てきた（代表者：安成）。平成３０年度に予定していた研究活動に関して当初想定していたよりも支出が少なく済んだ。次年度はモデル分析が本格化する等、研究活動が今までと比べ大規模になる予定となっており、繰越額については全額を使用することになるものと想定している（分担者：成田）。年度末に予定していた出張が、インフルエンザに罹り、調整できず実施できなくなった。次年度の早々に出張を実施し、使用する（分担者：増冨）。
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