動的アイソスケイプモデルを用いた水循環成分評価とその多面的展開

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H01370
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 山中 勤 筑波大学, 生命環境系, 教授 (80304369)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 水循環 / 同位体 / トレーサー / 成分分離

Outline of Annual Research Achievements

ダイナミック降水アイソスケイプモデルにより全球スケール10分単位での降水同位体比再現を行い、関東地方に加えて、中国華北平原およびモンゴル東部のデータによる検証を行った。その結果、大陸内部ほど誤差が大きく、陸面蒸発の取り扱いの重要性が改めて浮き彫りとなった。また、入力客観解析データとしてJRAとERAを比較したところ、関東地方についてはERAのほうが再現性が高いものの、中国・モンゴルでは有意差が生じないことが明らかとなった。これは、多雨域では降水量分布の不均質性やデータセットそのものの精度に対する依存性が高い一方で、内陸部では陸面蒸発の影響がこれらを凌駕していることによると考えられる。なお、これらの検証の過程において、内陸効果を全く受けないデータセットの必要性が生じ、九州北部や沖縄県の離島において天水同位体データの補強を行った。
中部山岳地域については、異なる空間解像度の地下水アイソスケイプモデルを構築し、地圏水の同位体的進化のモデル化と起源推定を実施した。その結果、同位体進化の軌跡を地水曲線として定式化し、温泉水に含まれる地圏水がフィリピン海プレート、太平洋プレート、および第三紀海成層からの脱水流体であることを、数値モデルと同位体混合解析の2つの手法で明らかとした。また、北海道東部については、河川水アイソスケイプを作成し、時間変動が軽微であることを確認したうえで流域蒸散比および湖面蒸発量の試算を行った。
以上と並行して、流域水循環モデルへの融雪過程の導入や、疎林草原SVATモデルの改良を進めると同時に、動的降水アイソスケイプモデルとの結合に着手した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ダイナミック降水アイソスケイプモデルに関しては順調に進展しているが、高解像度客観解析データを導入したことにより計算時間が増大し、やや効率が落ちている。同位体モニタリングも順調であり、これまでデータが得られていない離島でのデータ取得は大きな進展と言える。地圏水に関しては論文投稿中であり、査読にやや時間がかかっているものの、全体として概ね順調と考えている。

Strategy for Future Research Activity

ダイナミック降水アイソスケイプモデルに関しては陸面蒸発モデルとの結合により精度向上が見込まれるため、これを早急に進める。それと同時に、より多くの地点での検証を加え、来年度中のデータセット公開を予定している。ただし、δ値については概ね期待通りの結果が得られているものの、d-excessについては決定的な改善手段が見出せておらず、さらなら検討が必要と考えている。
北海道東部における流域蒸発散および湖沼水収支の推定については、熱収支データを用いた比較検証を行い、中部山岳地域との比較も行う。同様に、流域水循環モデルへの融雪過程導入の効果をこれまでのモニタリングデータによって検証する。植物根系による吸水深度推定については同位体データの精度にやや問題があることが判明したため、再分析・再解析を行う。温泉水については論文1編を投稿中であるが、さらに数編の論文投稿を目指す。