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Investigating flood risk impacts on local community developments through numerical simulations and area studies

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrated Sciences for Sustainable Human-Aqua Environment
Project/Area Number 22H05230
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (I)
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

小槻 峻司  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 教授 (90729229)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords水災害 / 災害伝承
Outline of Research at the Start

本研究では長期変動する水災害リスクと社会の関係を解明を目指して地球圏の知見を人間圏に活用する研究を推進し「水共生学」の創出に貢献する。まず過去180年間の洪水・旱魃を対象とした日本の水災害リスク変動を推計しデータベース化する。更に水災害リスク変動が社会に与えた影響を吉野川・筑後川で地域研究し、時空間上の「疎」な災害伝承情報を数値計算による災害リスク変動から裏付け、地域社会の理解に発展させる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、(1)過去180年間の洪水・旱魃を対象とした日本の水災害リスク変動を推計・情報創出し、災害伝承情報を数値計算で裏付け、(2)水災害リスク変動が社会に与えた影響を理解することである。2023年度は以下を推進した。
(a) 20世紀再解析(20CR)の検証: 2022年度に吉野川付近での降水量強度の20年ごとの累積分布関数から、1900年を境に分布が異なることを示した。これに関連して、日本付近の表面気圧の観測数の経年変化から1900年前後、1950年前後に観測数が増大したことを確認した。20CRは地表面気圧データのみを入力としてデータ同化されており、この入力地表面気圧データの多寡が精度に大きく左右すると考えられる。つまり日本域においては、1900年頃以降のデータであれば、雨量強度についても利用可能であるとの知見を得た。
(b) 陸域水循環モデル長期計算の実行: 20CRを用いて180年間の陸域水循環モデル(SiBUC)計算を実行し、他の再解析データとの整合性確認を進めた。気象庁の再解析データ(JRA55)を利用し、20CR自身の気象強制力の精度を検証した。JRA55での3日積算雨量のトレンド解析では、日本の太平洋側での強雨増加、九州の五島付近の強雨減少傾向が見られ、20CRでも同様の傾向を確認した。全球の1度解像度、日本域の4km解像度の解析結果を提供可能な状況にある。
(c) 地域研究: 筑後川流域において、神社奉納物と過去の台風災害との関係を調査した。明確に断言できないものの、台風起因による奉納物数増加とみられる時期もあり、台風の降雨激甚性と神社奉納物との間の関係性が示唆された。
(d) RRIモデル計算負荷軽減のため、深層学習を用いたエミュレータ開発を進めた。これまで最大浸水深のみを予測していた学習器を高度化し、浸水の時系列を予測可能なエミュレータへ開発を行った。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Comparing Singular Value Decomposition and Non-negative Matrix Factorization Applied to Dimensionality Reduction of Precipitation in Japan2023

    • Author(s)
      関 令法、塩尻 大也、小槻 峻司
    • Journal Title

      Artificial Intelligence and Data Science

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 772-778

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_772

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Computationally-efficient Model Parameter Estimation for Rainfall-Runoff-Inundation Models Based on Bayesian Optimization2023

    • Author(s)
      佐々木 景悟、武藤 裕花、塩尻 大也、小槻 峻司
    • Journal Title

      Artificial Intelligence and Data Science

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 602-610

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_602

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Downscaling Spatial Patterns of Precipitation Data By Deep-learning-based Super Resolution2023

    • Author(s)
      白石 健太、武藤 裕花、小槻 峻司
    • Journal Title

      Artificial Intelligence and Data Science

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 515-521

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_515

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Emulating Predictions of Spatiotemporal Inundation Depth Using Deep Neural Network2023

    • Author(s)
      島袋 隆也、塩尻 大也、小槻 峻司
    • Journal Title

      Artificial Intelligence and Data Science

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 553-560

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_553

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Emulating Rainfall-Runoff-Inundation Model using Deep Neural Network with Dimensionality Reduction2023

    • Author(s)
      Momoi Masahiro、Kotsuki Shunji、Kikuchi Ryota、Watanabe Satoshi、Yamada Masafumi、Abe Shiori
    • Journal Title

      Artificial Intelligence for the Earth Systems

      Volume: 2(1) Pages: 1-25

    • DOI

      10.1175/aies-d-22-0036.1

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 次元圧縮を活用した降雨氾濫モデル・深層学習エミュレータ2023

    • Author(s)
      小槻峻司, 桃井裕広,菊地亮太
    • Organizer
      日本気象学会2023度春季大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースセンサ最適化による費用対効果の高い観測網設計2023

    • Author(s)
      小槻峻司, 塩尻大也, 齋藤匠, Mao Ouyang
    • Organizer
      日本気象学会2023度春季大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method For Designing Better Observation Locations2023

    • Author(s)
      Kotsuki, S., Saito, T., Ouyang, M. and Shijori, D.
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Introduce social media data to hydraulic model for flood hazard simulation in Mobara city2023

    • Author(s)
      Ouyang, M., Kotsuki, S., Ito, Y. and Tokunaga, T.
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method For Designing Better Observation Locations2023

    • Author(s)
      Kotsuki, S., Saito, T., Ouyang, M. and Shijori, D.
    • Organizer
      ISDA-Online: Parameter Estimation & Inverse Modelling
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method for Designing Better Observation Locations2023

    • Author(s)
      Kotsuki, S., Saito, T., Ouyang, M. and Shijori, D.
    • Organizer
      Asia Oceania Geosciences Society 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Solving Data Assimilation on Quantum Annealing Machines2023

    • Author(s)
      Kawasaki, F. and Kotsuki, S.
    • Organizer
      データ同化国際ワークショップ
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method For Designing Better Observation Locations for NWP2023

    • Author(s)
      Kotsuki, S. and Ouyang, M.
    • Organizer
      9th International Symposium on Data Assimilation (ISDA)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Solving Data Assimilation on Quantum Annealing Machines2023

    • Author(s)
      Kawasaki, F., Ohashi, M. and Kotsuki, S.
    • Organizer
      9th International Symposium on Data Assimilation (ISDA)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ensemble Kalman Filtering with perturbed rainfall for improving flush flood predictions by a Rainfall-Runoff-Inundation Model2023

    • Author(s)
      Fujimura, K., Shiojiri, D. and Kotsuki, S.
    • Organizer
      9th International Symposium on Data Assimilation (ISDA)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 深層学習モデルを用いた浸水深の時空間分布予測のエミュレーティング2023

    • Author(s)
      島袋隆也, 塩尻大也, 小槻峻司
    • Organizer
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ベイズ最適化を用いた降雨流出氾濫モデルの計算効率性の高いパラメータ最適化に関する研究2023

    • Author(s)
      佐々木景悟, 武藤裕花, 塩尻大也, 小槻峻司
    • Organizer
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 深層学習に基づく超解像技術を用いた 降水量データの高解像度化に関する研究2023

    • Author(s)
      白石健太, 武藤裕花, 小槻峻司
    • Organizer
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 日本の降水量の次元圧縮を対象とした特異値分解と非負値行列因子展開の比較2023

    • Author(s)
      関令法, 塩尻大也, 小槻峻司
    • Organizer
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アンサンブルカルマンフィルタによる河川水位予報精度の改善2023

    • Author(s)
      藤村健介, 小槻峻司, 山田真史, 塩尻大也, 渡部哲史
    • Organizer
      第13回データ同化ワークショップ
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 降雨流出氾濫モデルのアンサンブルデータ同化安定化に関する研究2022

    • Author(s)
      藤村健介, 小槻峻司, 山田真史, 塩尻大也, 渡部哲史
    • Organizer
      第67回水工学講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-06-20   Modified: 2024-12-25  

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