Evaluation of extreme rainfall distribution in spatial
| Project/Area Number |
19K21982
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
風間 聡 東北大学, 工学研究科, 教授 (50272018)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 亮 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (60401303)
峠 嘉哉 東北大学, 工学研究科, 助教 (90761536)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 極端現象 / レーダー・アメダス / d4pdf / GEV / 独立性降雨 / 再現期間 / 極端降雨 / 確率密度関数 / 空間統計 / 空間確率 |
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| Outline of Research at the Start |
再現確率は地点降雨の年最大降雨を解析し，再現期間を求める．これを多くの観測地点毎に得る．また，レーダー雨量計やGsMAPのような雨量分布データを用いることにより，空間降雨の再現確率を求める．この両関係から，ある範囲内の年最大日降雨量の発生確率とその年範囲確率を求め，再現期間面積を得る．この手法に従って，地点降雨や領域内の平均降雨とした場合や領域の範囲を変化させた場合の再現期間を考察することによって流域の洪水リスクとの関係が得られると想定される．また，降雨の範囲の地域差の考察（地形効果や気候区分など）を調べることにより，日本，地方，県，1級河川流域，中小河川流域の豪雨再現期間を求める．
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| Outline of Annual Research Achievements |
3000年分のd4pdfデータを用いて頻度分析を行い，時空間解析を行った．日本領域を対象にダウンスケーリングされた水平解像度 20kmメッシュの高解像度領域大気モデルを用いた．現在気候3000年分の実験出力がある．日本全域を含む1038メッシュ（約41万km2）を抜き出し，確率降水量をメッシュ毎に求めた．確率降水量の算出に最も適している極値分布を決定するため，GEV分布，Gumbel分布，Weibull分布，対数正規分布（LN3）を，標準最小二乗規準（SLSC）を用いて比較した結果，日本全国の97%以上にあたる1011メッシュにおいてSLSCが0.04以下を満たしたGEV分布を極値分布として採用した．
再現期間100年の年極値日降水量発生面積の平均値から再現面積を求めた場合，再現面積は約100メッシュである．一方，中央値を用いた場合，再現面積は約 500メッシュである．再現面積の算出に平均値を用いた場合と中央値を用いた場合の，再現期間と再現面積の関係性を得た．平均値を用いた場合は再現期間に関わらず，再現期間と再現面積はほぼ一致する．つまり，100年に1度の年極値日降水量は約100メッシュに1度発生しており，同様に50年に1度の年極値日降水量は約50メッシュに1度発生している．年極値日降水量発生面積の平均値を用いて再現面積を算出した場合，再現期間と再現面積は，再現期間に関わらず一致した．
空間極値統計モデルの一つであるMax Stable Processに基づく極値の空間内挿に関して，精度向上を図る手法を検討した．均一な空間相関構造を有する小地域毎の空間内挿を提案し，秋田県米代川流域のレーダー降雨データを用いて，二地点間の相関の強さを示すF-Madogramを活用した小地域分割に基づく空間内挿について精度評価を行い，提案手法の有効性を確認した．
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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
共同研究者との勉強会を年3回実施し，知識の共有化を図っている．成果も出ており，国際誌に投稿した．
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| Strategy for Future Research Activity |
日本の20kmスケールでの空間確率分析については目的を達したと考えており，さらにスケール問題に発展させる予定である．そのため，多くの学会発表により他の研究者からのコメントをもらい，その都度改良を行うこととしている．
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
