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同位体トレーサーと数値モデルの複合利用による山岳流域水収支評価の高精度化

研究課題

研究課題/領域番号 15H02957
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地理学
研究機関筑波大学

研究代表者

山中 勤  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80304369)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード流域水収支 / 山岳 / 同位体トレーサー / 数値モデル / 水循環 / 水資源 / 水収支 / 山岳流域 / 同位体
研究成果の概要

中部山岳地域を中心として、降水・河川水の安定同位体モニタリングを実施した。また、土壌水・湖水・湧水・温泉水についても広域調査を実施した。これらのデータと気象・水文観測データをもとに、流域水収支・同位体収支各項の時空間平均値を各種数値モデルを援用して推定し、流域降水量と越境地下水流量を推定した。その結果、降水量推定値とレーダーアメダス解析雨量は良い一致を示す一方、気候値メッシュデータは山岳域の降水量を過小評価する傾向があることが判明した。また、一般的な河川流域では越境地下水流出量が降水量の2.2~5.5%であり、流域平均標高が低い大流域ほど大きくなる傾向を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国をはじめとして、山岳地域に主たる水源を求める国は多い。しかしながら、山岳域では降水量観測地点が疎であることにより水収支評価の精度が低く、流域界を横切る地下水流の存在や程度についても十分な検討がなされてこなかった。そこで本研究では、同位体トレーサーと数値モデルを融合させたアルゴリズムを開発し、降水量と越境地下水流量の定量的評価を可能とした。結果として、越境地下水流量は他の水収支項と比較して軽微であったが、未知の物理量を科学的根拠をもって示せたことには価値があり、山岳降水量観測値の信頼性評価がなされたことも重要である。また、新たに構築された方法論は今後の水循環トレーシングの基盤となり得る。

報告書

(5件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Root functional change achieves water source separation under vegetation succession2018

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Tsutomu
    • 雑誌名

      Ecohydrology

      巻: 11 号: 7

    • DOI

      10.1002/eco.1985

    • NAID

      120007128252

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Runoff prediction in a poorly gauged basin using isotope-calibrated models2017

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Tsutomu、Ma Wenchao
    • 雑誌名

      Journal of Hydrology

      巻: 544 ページ: 567-574

    • DOI

      10.1016/j.jhydrol.2016.12.005

    • NAID

      120007135043

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regional assessment of recharge elevation of tap water sources using the isoscape approach2017

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Tsutomu、Yamada Yuki
    • 雑誌名

      Mountain Research and Development

      巻: 37 号: 2 ページ: 198-205

    • DOI

      10.1659/mrd-journal-d-16-00066.1

    • NAID

      120007128946

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparing root water uptake profile estimations from an isotope-calibrated mechanistic model and a mixing model2017

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Tsutomu、Kimura Takeo、Sun Xingchao、Kato Hiroaki、Yuichi Onda
    • 雑誌名

      Hydrological Research Letters

      巻: 11 号: 3 ページ: 161-167

    • DOI

      10.3178/hrl.11.161

    • NAID

      130006041712

    • ISSN
      1882-3416
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 山岳域の同位体マッピング:現状と展望2016

    • 著者名/発表者名
      山中 勤、鈴木啓助、脇山義史、岸 和央、牧野裕紀、丸山浩輔、加納正也、馬 文超、正木大祐、杉山昌典、山川陽祐、吉竹晋平
    • 雑誌名

      日本水文科学会誌

      巻: 46 号: 2 ページ: 73-86

    • DOI

      10.4145/jahs.46.73

    • NAID

      130005408934

    • ISSN
      1342-9612, 1883-7166
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] How reliable are modeled precipitation isoscapes over a high-relief mountainous region?2015

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka, T., Y. Makino, Y. Wakiyama, K. Kishi, K. Maruyama, M. Kano, W. Ma and K. Suzuki
    • 雑誌名

      Hydrological Research Letters

      巻: 9 号: 4 ページ: 118-124

    • DOI

      10.3178/hrl.9.118

    • NAID

      130005130496

    • ISSN
      1882-3416
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Synergy between isotope tracers and numerical modelling: Is it useful?2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Yamanaka
    • 学会等名
      日本地球惑星連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Elevational dependence of catchment-scale evapotranspiration partitioning as revealed by water stable isotopes2017

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Tsutomu、Sato Rei
    • 学会等名
      American Geophysics Union 2017 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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