2020 Fiscal Year Annual Research Report
地球観測ビッグデータと大規模アンサンブル気候実験による洪水変化の検出と原因特定
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18H01540
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平林 由希子 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60377588)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鼎 信次郎 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (20313108)
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) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 洪水 / 地球温暖化 / 大規模アンサンブル実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に完了した、気象庁気象研究所によるMRI-AGCMを活用した4年間（2010-2013）を対象とした大規模アンサンブル実験を拡大し、新たにd4PDF実験で同様の実験を行うことによって期間を大幅に延長し、1951年から2011年までの洪水イベントを対象にイベントアトリビューション分析を行った。具体的には、1958年～2013年について、長期過去再現実験の100アンサンブル、気候モデルに与える外部強制力から過去の温暖化成分を除いた自然気候実験の100アンサンブルについて、河川出力データを河川氾濫モデルCaMa-Floodに入力し、河川流量の計算を全球0.25度で行った。
次に、これらの実験データを用いて、1951～2011年の60年間に世界の各地で実際に生起した洪水に対する地球温暖化の寄与を定量化した。具体的には、過去に発生した洪水を災害データベースEM-DATから取得し、河川氾濫モデルにおける対象河川の位置情報を作成し、その地点における大規模アンサンブル実験について、過去再現実験と自然実験における洪水の発生頻度の差を算定する。洪水の定義は長期過去再現実験から作成した10年確率洪水以上の強度を持つ年最大日流量とした。
その結果、分析対象とした32件の洪水イベントのうち、モンスーン性の多雨による2つの洪水イベントを除いて、30件が温暖の寄与を受けて発生頻度が変化していることが判明した。特に、対象期間に選出された洪水は主にアジアで発生しており、数が22件であったが、そのうち11件は過去の地球温暖化によって増加しており、5件では発生確率が減少していることが判明した。
また、これらの成果の不確実性を評価するため、衛星画像による河川氾濫マップと、最新の河川氾濫モデルCaMa-Floodによる過去再現流量を比較することで、モデルにおける河川洪水の再現の不確実性についても評価を行い、貯水池操作や灌漑によって、過去の観測から温暖化のシグナルを検出しにくくしている傾向を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
様々なデータおよび数値シミュレーションを組みあわせることで、グローバルな過去の洪水の増減傾向の検出を実施した。
大規模アンサンブル気候実験の過去再現実験と、温暖化成分を除いた非温暖化実験について、1951～2011年の60年間を対象とした100アンサンブルの河川氾濫シミュレーションを完了した。これらの実験データを用いて、同期間に世界で発生した洪水について、イベントアトリビューション解析を行い、過去の洪水の発生頻度に対する過去の地球温暖化の寄与を定量化した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、これまでにない新しい手法での過去の洪水の増減傾向の分析と、既往洪水の網羅的なイベントアトリビューション解析を実施し、世界で初めてグローバルな地域を対象とした洪水イベントへの温暖化の影響の寄与の定量化を行った。当初予定していた研究計画の大半について、3年間で概ね成果を出すことに成功し、顕著な研究の進捗を達成することができた。関連する論文も順調に発表・投稿している。今後は洪水の発生頻度と地球温暖化との関係について、洪水の原因（豪雨、融雪、モンスーンなど）と地理的な違いや、得られたイベントアトリビューションの不確実性について統計解析を実施すると共に、一連の成果を論文としてとりまとめて投稿することを行う。
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