Quantification of climate change effect on rice production in early modern period in Japan

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K21659
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 加藤 知道 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60392958)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 増冨 祐司 茨城大学, 農学部, 准教授 (90442699)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 稲刈帳 / 水稲生育モデル / 復元気候データ / パラメータ最適化

Outline of Annual Research Achievements

稲刈帳に関する文献を収集し、11ヶ所についてデジタル化を行った。山形県河西町、山形県飯豊町、栃木県大田原市、千葉県流山市、新潟県新潟市、新潟県魚沼市、山梨県北杜市、静岡県伊豆市、兵庫県尼崎市、佐賀県唐津市4ヶ所（いずれも現在の行政区分）の1707-1977年の間に存在するデータが揃った。なお、山形県データについては刈束数、それ以外は玄米重量である。そして、年輪より復元された夏季気温データ（Asia2k, 2°x2°グリッド, 800-1989年, Cook et al., 2013, Clim.Dyn.）をNASAサイトよりダウンロードし、ArcGIS上で内挿補間することにより、0.05°グリッドマップを作成し、11箇所の最寄りのグリッドを抽出した。さらに太平洋10年規模振動PDO指数（D'Arrigo, et al., 2006, I.J.Clim.）および、北米年輪解析によるENSO指数（Li et al., 2011, Nature ClimateChange）をダウンロードした。
水稲生育モデルMATCROは、入力気候データである地球システムモデルMIROC-ES2L（JAMSTEC/東大/NIES/理研）によるCMIP6向けの最新のpast1000ラン（850-1850年）データの公開サイト登録が遅れた。そのためデータをダウンロードしたところまで進めて、再グリッド化などは次年度以降に進めることにした。またMATCROは、北大サーバーに実装しデフォルト設定での操作が可能になった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

稲刈帳データの収集およびデジタル化と、気温データおよび気候指数の加工が、当初予定より早く終わり、実測コメ収量の気候変動影響の解明に必要な基礎的な入力データが揃った。
一方で、水稲生育モデルMATCROのパラメータ最適化については、入力データの加工に時間がかかっているため、若干遅れている。
しかしながら、全体としては概ね順調に進んでいると判断している。

Strategy for Future Research Activity

① 稲刈帳による実測コメ収量への気候変動の影響の解明（2019-2020年）：　デジタル化された実測コメ収量の長期トレンドを動的線形モデルによって除去（DLM: Schauberger, Kato et al., 2018, Sci.Rep., 再投稿中）した後に、その変動成分を、年輪より復元した夏季気温データ（Asia2k, 2°x2°グリッド, 800-1989年, Cook et al., 2013, Clim.Dyn.）およびPDO指数（D'Arrigo, et al., 2006, I.J.Clim.）との相関を調べて、気候感受性を明らかにする。さらに現代のコメ収量と、その感受性を比較する。
② 水稲生育モデルのパラメータ最適化による近世品種の気候感度の解明（2019-2020年）：　引き続き気候モデルMIROC-ESMによる古気候復元モデル実験結果（850-2000年・1時間平均）などを利用し、①の対象地点の気候入力データを作成する。そしてマルコフ連鎖モンテカルロ法によるパラメータ微少変化と再計算の繰り返しから、モデル-実測間の差を最小化する最適なパラメータを、41年間の対象期間をずらしながら得る。それらパラメータの時間・地理的変化から、近世イネ生理特性と収量気候感度の変遷を明らかにする。

Causes of Carryover

技術補助員の雇用ができなかったことと、学会キャンセル等のために、資金が余った。次年度に技術補助員を雇用するなどして有効利用する予定である。