2018 Fiscal Year Annual Research Report
Monitoring and Prediction of Hydrological Extreme Events by Satellite Microwave Remote Sensing
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18H03800
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| Research Institution | Public Works Research Institute |
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Principal Investigator |
小池 俊雄 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(水災害・リスクマネジメント国際センター), センター長 (30178173)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤田 洋平 気象庁気象研究所, 予報研究部, 研究官 (30784475)
浅沼 順 筑波大学, 生命環境系, 教授 (40293261)
瀬戸 里枝 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (70799436)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロ波リモートセンシング / データ同化 / 水循環モデル / 洪水 / 渇水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、統合的水文モデルと衛星搭載マイクロ波放射計による観測データを用いた同化システムとを結合して、豪雨の局所的発生域の予測精度と、作物の根系層の土壌水分の推定精度の飛躍的な向上を目指して研究を実施した。
前者においては、本研究で用いる大気-陸面結合衛星データ同化はあるべき位置に豪雨を形成できるが、数値気象予測モデルの不確実性によって別の場所に収束・対流域が予測されていると、その影響で予測の時間発展とともに正しく予測された豪雨域が減衰してしまう可能性がある点に注目して、あるべき位置に豪雨域を形成というこれまでの手法に加えて、数値気象予測モデルが誤って形成する収束・対流を合理的に消去する手法の開発を行う。その第一段階として、陸面からの放射量推定と対流雲の雲頂高度の推定がどの程度領域の雲水量の推定値に感度があるかを、別の衛星(CloudSat)データを用いて感度分析を行い、雲頂高度の推定がより感度が高いことを明らかにして、論文発表を行った。
後者については、陸面-植生結合衛星データ同化手法は鉛直１次元のモデルに、河川水や地下水の水平移動の影響や、ダムや灌漑など人為的操作の影響を評価するために、大気－陸面－植生－流域水循環モデル本体と結合手法を開発する。その第一段階として、植生動態－陸面データ同化システム(CLVDAS)を核とした農業学的干ばつモニタリングシステムを、ブラジル東北部を対象にデータ統合開発システム(DIAS)上で開発した。本システムでは、LAI、表層土壌水分量、根茎層土壌水分量、蒸発散量、植生水ストレスが出力され、衛星観測によるLAIデータセットによって高い推定精度(RMSE：0.072 m2/m2，bias：0.15 m2/m2)を示すことが確かめられた。その結果を用いて農業生産量との統計的関係を求め、各作物の生産性を表現できることが示され、論文発表した。
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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
豪雨の局所的発生域の予測精度向上に関しては、大気-陸面結合衛星データ同化の不確定性の特定が優先されることから、初年度は陸面放射と雲頂高度の推定による感度分析に焦点を絞り、科学的に有意義な成果を得た。
作物の根系層の土壌水分の推定精度の向上については、土壌水分の広域、高精度のデータ取得が困難なことから、陸面-植生結合衛星データ同化手法を用いたLAIの推定精度による評価手法を確立し、ブラジル東北部に適用してシステムの精度が確認されたばかりでなく、作物生産情報の提供可能性も見出すことができた。
何れも査読付き論文として公表され、科学的、実用的な研究成果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
豪雨の局所的発生域の予測精度向上に関しては、アンサンブル予測を組み込んだ動学的ダウンスケーリングと、大気-陸面結合衛星データ同化との結合システムを開発して、不確定性を考慮した予測精度向上を目指すこととする。
作物の根系層の土壌水分の推定精度の向上については、鉛直１次元の大気－陸面－植生モデルに、河川水や地下水の水平移動の影響や、ダムや灌漑など人為的操作の影響を評価統合モデルを開発する必要がある。年度末に対象とするブラジル東北部にて開催した報告会にて、本研究成果を紹介した所、当該州農業部局より高い評価を得、その結果同局および同州各市町村の農業指導員により収集される営農実績と指導情報（灌漑、作付け等）がリアルタイムに本研究グループに提供されることになり、第２年度(平成31年度、令和元年度)に統合モデルの開発を行う。
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