社会的意思決定を支援する「気候－水循環－植生－人間」結合系のモデリング

• Project/Area Number: 13J05893
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 水工学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 澤田 洋平 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 陸面データ同化 / 生態水文モデル / マイクロ波リモートセンシング / 干ばつ解析 / 陸上生態系 / 陸面モデル / データ同化

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、「衛星観測を援用して水循環と陸上の植生動態が相互作用するようなモデルを構築し、世界最高水準の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムを開発すること」を目的としている。平成27年度は(1)地上観測実験に基づいた新しいマイクロ波陸域観測アルゴリズムの確立、（2)植物の干ばつへの適応戦略のモデリング、(3)陸域データ同化システムを用いたアフリカ地域の干ばつモニターの開発について研究を行った。
(1)では前年度までに積み上げてきた地上観測実験の知見を元に、水循環観測衛星「しずく」を用いて陸域の土壌水分量と植生水分量を同時に推定するアルゴリズムを開発した。新しいアルゴリズムでは「しずく」によるマイクロ波観測と、別の衛星による可視・近赤外領域の衛星観測を独自の方法で組み合わせることで、これまでに無い精度での観測を実現した。観測精度をオーストラリアの現地観測サイトで検証した。
(2)ではオーストラリアのミレニアム干ばつにおいて、オーストラリア南西部の植物が水不足にどのように応答したかをリモートセンシングと数値モデルを組み合わせて解析した。生態系が干ばつによってバイオマスの全体量を減少させる一方で、光合成を行う葉の量をそのまま維持することで干ばつに耐えているメカニズムを提案し、それを説明できる数値モデルを構築した。この成果は今後の陸域生態系モデルの発展に寄与するものである。
(3)では前年度までに開発を完了した水文-陸上生態系結合同化システム(CLVDAS)をケニア・エチオピア・ソマリア地域に適用し、干ばつモニターを開発した。この干ばつモニターと季節予報を組み合わせることで、2011年にこの地域を襲った大干ばつにおける農業生産力の低下を最大10ヶ月前から予測できることがわかった。この研究は社会問題解決に向けた我々の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムの応用事例である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Monash University(Australia)
• [Journal Article] A field verification of an algorithm for retrieving vegetation water content from passive microwave observations (2016)
  • Author(s): Yohei Sawada, Hiroyuki Tsutsui, Toshio Koike, Mohamed Rasmy, Rie Seto, Hideyuki Fujii
  • Journal Title: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing Volume: 54 Issue: 4 Pages: 2082-2095
  • DOI: 10.1109/tgrs.2015.2495365
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A land data assimilation system for simultaneous simulation of soil moisture and vegetation dynamics (2015)
  • Author(s): Yohei Sawada, Toshio Koike, Jeffrey P. Walker
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 120 Issue: 12 Pages: 5910-5930
  • DOI: 10.1002/2014jd022895
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Modeling Hydrologic and Ecologic Responses using a New Eco-hydrological Model for Identification of Droughts (2014)
  • Author(s): Yohei Sawada, Toshio Koike, Patricia Ann Jaranilla-Sanchez
  • Journal Title: Water Resources Research Volume: 50 Issue: 7 Pages: 6214-6235
  • DOI: 10.1002/2013wr014847
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simultaneous estimation of both hydrological and ecological parameters in an ecohydrological model by assimilating microwave signal (2014)
  • Author(s): Yohei Sawada, Toshio Koike
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 119 Issue: 14 Pages: 8839-8857
  • DOI: 10.1002/2014jd021536
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] マイクロ波衛星輝度温度データを用いた水文-陸上生態系結合モデルのパラメータ最適化 (2014)
  • Author(s): 澤田洋平, 小池俊雄
  • Journal Title: 土木学会論文集B1(水工学) Volume: Vol.70 Pages: 577-582
  • NAID: 130005070343
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Towards monitoring and prediction of severe droughts by integrating numerical simulation and satellite observation (2016)
  • Author(s): Yohei Sawada
  • Organizer: Asian Water Cycle Symposium 2016
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-03-01
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Ecosystem resilience to the Millennium Drought in southeast Australia: Possible mechanisms and implication to water resources managements (2015)
  • Author(s): Yohei Sawada
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2015-12-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マイクロ波による衛星水循環観測データを利用した陸域データ同化システム (2015)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: 統合的陸域圏研究連絡会 （日本気象学会秋季大会内）
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-10-28
  • Invited
• [Presentation] AMSR2観測輝度温度データを用いた陸域水文―生態系結合同化システム (2015)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: 日本気象学会春季大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • Year and Date: 2015-05-21
• [Presentation] Development of a new land data assimilation system for improvement of forecasting both soil moisture and vegetation dynamics (2014)
  • Author(s): Yohei Sawada
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, the United States
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [Presentation] Improving the Performance of an Eco-Hydrological Model to Estimate Soil Moisture and Vegetation Dynamics by Assimilating Microwave Signal (2014)
  • Author(s): Yohei Sawada
  • Organizer: CAHMDA-VI & HEPEX-DAFOH Workship
  • Place of Presentation: Austin, the United States
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-12
• [Presentation] Field-Supported Verification and Improvement of an Algorithm to Retrieve Vegetation Water Content from Passive Microwave Observations (2014)
  • Author(s): Yohei Sawada
  • Organizer: IGARSS2014
  • Place of Presentation: Quebec, Canada
  • Year and Date: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [Presentation] マイクロ波衛星観測を利用した水文－陸上生態系結合モデルのパラメータ最適化 (2014)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Year and Date: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [Presentation] Simultaneous Estimation of both Hydrologic and Ecologic Parameters in the New Eco-hydrological Model Assimilating Microwave Signal (2014)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: American Meteorological Society 94^<th> Annual Meeting
  • Place of Presentation: Atlanta, USA
• [Presentation] マイクロ波衛星輝度温度データを用いた水文-陸上生態系結合モデルのパラメータ最適化 (2014)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: 水工学講演会
  • Place of Presentation: 神戸大学, 兵庫
• [Presentation] Modeling hydrologic and ecologic responses in Mongolia using Coupled Land and Vegetation Data Assimilation System towards quantification of severe droughtg (2013)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: International Workshop on Terrestrial Change in Mongolia
  • Place of Presentation: JAMSTEC 東京オフィス, 東京
  • Year and Date: 2013-12-20
• [Presentation] 分布型水循環-植生動態結合モデルの開発と応用 (2013)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ, 千葉
• [Presentation] マイクロ波データを利用した水文-陸上生態系同化結合モデルの開発 (2013)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: 気象学会秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学, 宮城
• [Presentation] Identifying Droughts by Modeling the Hydrologic and Ecologic Responses in the Medjerda River Basin, Tunisia (2013)
  • Author(s): 澤田洋平
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA