Terrain Deformation in Permafrost Regions due to Global Warming: Prediction with a Mesoscopic Numerical Simulation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18738
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
• Research Institution: Hokkaido University of Science (2023); Hokkaido University (2021-2022)
• Principal Investigator: Kanie Shunji 北海道科学大学, 工学部, 教授 (10332470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鄭 好 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40775384)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 永久凍土 / 凍結融解 / 数値シミュレーション / 地形変形

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to simulate terrain deformation in permafrost regions due to global warming such as subsidence and landslides with a numerical simulation. This quasi-three-dimensional model combines a vertical freeze and thaw model based on thermal transfer with a groundwater flow analysis on a 2-dimensional plane. As a result of the study, it becomes possible to simulate the degradation of permafrost caused by environmental disturbances such as wildfires and abnormally high air temperatures during summer. It is helpful to predict the terrain deformation in advance of the occurrence and to apply suitable countermeasures to prevent serious damage by environmental disturbances.

Free Research Field

寒地環境工学、構造工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

永久凍土は最終氷河期から現在に至るまで、少なくとも１万年の歳月をかけて形成されたものである。しかし、近年の環境擾乱による永久凍土の融解と、それに伴う地形変形はわずか数年の間に加速度的に進むものであり、地表面沈下や法面の崩壊のみならず、表面植生が生育できなくなるなどの影響により、大気中の二酸化炭素吸収能力の低下や地球温暖化の促進にもつながると考えられる。本研究成果で得られた数値シミュレーションは、観測された環境変化、あるいは予測される環境擾乱による永久凍土の劣化や地形変形をいち早く予測できるため、適切な環境保全対策を講じるなど、地球温暖化の促進を抑止するために有効であると考えられる。