水同位体比データ同化システムを用いた大気・陸面水循環過程の詳細解明（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0199
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 水工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 芳村 圭 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (50376638)
• 研究協力者: Lai Chun-Ta サンディエゴ州立大学, Department of Biology, 准教授 ; Gershunov Alexander スクリプス海洋学研究所, CASPO, 研究者
• 研究期間 (年度): 2016 – 2018
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
• キーワード: 水安定同位体 / 蒸発散 / 植物活動 / 水蒸気同位体比 / 成分分離 / 地球水循環 / データ同化 / 同位体大循環モデル / 気候プロキシ

研究成果の概要

延べ半年間米国サンディエゴ州立大学（SDSU）及びスクリプス海洋学研究所（SIO）に滞在し、水蒸気同位体比データを世界中から収集するほか、様々な手法で推計された蒸散割合についての論文をコンパイルした結果を用いて、全球陸域の蒸発散量に対する植生からの蒸散量の寄与について、より正確な値を推計した。さらに、同位体大気大循環モデルIsoGSMと局所アンサンブル変換カルマンフィルタLETKFを用いて、欧州の地球観測衛星MetOpに搭載された分光計IASIによって観測された水蒸気同位体比データ（δ2H）を2013年の1ヶ月分を使用し、データ同化を通じて大気場が再現されているかを評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題では、32篇の論文出版や15件の学会発表を行うことが出来た。こうした効果的な研究活動ができたのも、国際共同研究加速の際の必須項目である海外研究機関への長期派遣（本課題では約半年間）があったからである。日常の膨大な数の会議から離れ、落ち着いた環境でじっくり研究について考えられる期間があることが、研究を進めるにあたって極めて大切であると痛感できた。ここにこのようなプログラムを考えてくださった方々に深く感謝したい。

研究成果

• [国際共同研究] スクリプス海洋学研究所(米国) (2018)
  • 年月日: 2018-03-18
• [国際共同研究] サンディエゴ州立大学(米国) (2018)
• [国際共同研究] サンディエゴ州立大学(米国) (2016)
• [雑誌論文] A global database on high-frequency isotopic compositions of water vapour measured with infrared isotopic spectroscopy near the Earth surface (2019)
  • 著者名/発表者名: Wei,Z., X.Lee, F.Aemisegger, M.Benetti, M.Berkelhammer, M.Casado, K.Caylor, E.Christner, C.Dyroff, O.Garciacutea, Y.Gonzacutelez, T.Griffis, N.Kurita, J.Liang, M.-C. Liang, G.Lin, D.Noone, K.Gribanov, N. C.Munksgaard, M. Schneider, F.Ritter, H.C.Steen-Larsen, C.Vallet-Coulomb, X Wen, J.S.Wright, W.Xiao and K.Yoshimura
  • 雑誌名: Scientific Data 巻: 6 号: 1 ページ: 180302-180302
  • DOI: 10.1038/sdata.2018.302
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 同位体気象水文学の展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: YOSHIMURA Kei
  • 雑誌名: 水文・水資源学会誌 巻: 31 号: 6 ページ: 554-559
  • DOI: 10.3178/jjshwr.31.554
  • NAID: 130007556918
  • ISSN: 0915-1389, 1349-2853
  • 年月日: 2018-11-05
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Seasonal variation in isotopic composition and the origin of precipitation over Bangladesh (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanoue Masahiro、Ichiyanagi Kimpei、Yoshimura Kei、Kiguchi Masashi、Terao Toru、Hayashi Taiichi
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 5 号: 1
  • DOI: 10.1186/s40645-018-0231-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Precipitation Redistribution Method for Regional Simulations of Radioactive Material Transport During the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident (2018)
  • 著者名/発表者名: Saya Akane、Yoshikane Takao、Chang Eun-Chul、Yoshimura Kei、Oki Taikan
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 123 号: 18
  • DOI: 10.1029/2018jd028531
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dispersion characteristics of radioactive materials estimated by wind patterns (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshikane Takao、Yoshimura Kei
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-018-27955-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stable isotopes in water vapor and rainwater over Indian sector of Southern Ocean and estimation of fraction of recycled moisture (2018)
  • 著者名/発表者名: Rahul P.、Prasanna K.、Ghosh Prosenjit、Anilkumar N.、Yoshimura Kei
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-018-25522-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of monsoon circulation on the stable isotopic composition of rainfall (2018)
  • 著者名/発表者名: Midhun M, Lekshmy PR, Ramesh R, K. Yoshimura, Sandeep KK, S. Kumar, R.Sinha, A. Singh and S. Srivastava
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos. 巻: 123 号: 10 ページ: 5205-5221
  • DOI: 10.1029/2017jd027427
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Influences of large-scale convection and moisture source on monthly precipitation isotope ratios observed in Thailand, Southeast Asia (2018)
  • 著者名/発表者名: Wei Zhongwang、Lee Xuhui、Liu Zhongfang、Seeboonruang Uma、Koike Masahiro、Yoshimura Kei
  • 雑誌名: Earth and Planetary Science Letters 巻: 488 ページ: 181-192
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2018.02.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 気候プロキシデータ同化における観測インパクトの時空間偏在性に関する考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 庄司悟、岡﨑淳史、芳村圭
  • 雑誌名: 水工学論文集 巻: 74 ページ: 49-54
  • NAID: 130007757804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Moisture rainout fraction over the Indian Ocean during austral summer based on 18O/16O ratios of surface sea water, rainwater at latitude range of 10°N-60°S (2018)
  • 著者名/発表者名: Prasanna, K., P. Ghosh, S.K. Bhattacharya, P. Rahul, K. Yoshimura, N. Anilkumar
  • 雑誌名: Journal of Earth System Science 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 短寿命気候汚染物質による陸域水循環への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 芳村圭、新田友子、石塚悠太、多田真嵩、鈴木健太郎、竹村俊彦
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: 74
  • NAID: 130007628197
  • 査読あり
• [雑誌論文] 深層学習を用いた水文気象場のダウンスケーリング手法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 板谷知明、芳村圭
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: 74
  • NAID: 130006236414
  • 査読あり
• [雑誌論文] 領域大気海洋結合モデルの不確実性の検証 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森山文晶、芳村圭、筆保弘徳
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1(水工学) 巻: 74
  • NAID: 130007628208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating hydrological influences on mid-latitude δ18Op in the Middle East (2017)
  • 著者名/発表者名: Reuter Justin、Buenning Nikolaus、Yoshimura Kei
  • 雑誌名: Climate Dynamics 巻: 9 号: 9-10 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1007/s00382-017-3798-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development and evaluation of a system of proxy data assimilation for paleoclimate reconstruction (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Okazaki, Kei Yoshimura
  • 雑誌名: Climate of the Past 巻: 13 号: 4 ページ: 379-393
  • DOI: 10.5194/cp-13-379-2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chronological development of terrestrial mean precipitation (2017)
  • 著者名/発表者名: Park, K.J., K. Yoshimura, H. Kim, and T. Oki
  • 雑誌名: Bulletin of American Meteorological Society 巻: - 号: 11 ページ: 2411-2427
  • DOI: 10.1175/bams-d-16-0005.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Feasibility Study of the Reconstruction of Historical Weather with Data Assimilation (2017)
  • 著者名/発表者名: Toride, K., P. Neluwala, H.J. Kim, and K. Yoshimura
  • 雑誌名: Monthly Weather Review 巻: - 号: 9 ページ: 3563-3580
  • DOI: 10.1175/mwr-d-16-0288.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal-scale dating of a shallow ice core from Greenland using oxygen isotope matching between data and simulation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryoto Furukawa, Ryu Uemura, Koji Fujita, Jesper Sjolte, Kei Yoshimura, Sumito Matoba, and Yoshinori Iizuka
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 122 号: 20 ページ: 10873-10887
  • DOI: 10.1002/2017jd026716
  • NAID: 120006466468
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of arctic wetlands on the climate system: Model sensitivity simulations with the MIROC5 AGCM and a wetland scheme (2017)
  • 著者名/発表者名: Nitta, T., K. Yoshimura, A. Abe-Ouchi
  • 雑誌名: Journal of Hydrometeorology 巻: - 号: 11 ページ: 2923-2936
  • DOI: 10.1175/jhm-d-16-0105.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of the isotopic composition and origins of winter precipitation over Japan using a regional isotope circulation model (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanoue, M., K. Ichiyanagi, K. Yoshimura, J. Shimada, and Y. Hirabayashi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research Atmosphere 巻: - 号: 21 ページ: 11621-11637
  • DOI: 10.1002/2017jd026751
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 1km解像度陸面モデルによる河川流量の検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藪優太郎，芳村圭，Hyungjun KIM，新田友子，鳩野美佐子，石塚悠太，向田清峻，可知美佐子，沖大幹
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｇ（環境） 巻: 73 号: 5 ページ: I_71-I_79
  • DOI: 10.2208/jscejer.73.I_71
  • NAID: 130006309626
  • ISSN: 2185-6648
  • 査読あり
• [雑誌論文] 平成27年関東・東北豪雨時のつくば市真瀬における水蒸気同位体比時間変動の決定要因に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野本大輔，芳村圭
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｇ（環境） 巻: 73 号: 5 ページ: I_275-I_281
  • DOI: 10.2208/jscejer.73.I_275
  • NAID: 130006309577
  • ISSN: 2185-6648
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revisiting the contribution of transpiration to global terrestrial evapotranspiration (2017)
  • 著者名/発表者名: Wei, Z., K. Yoshimura, L. Wang, D. Miralles, S. Jasechko, X. Lee
  • 雑誌名: Geophys. Res. Let. 巻: - 号: 6 ページ: 2792-2801
  • DOI: 10.1002/2016gl072235
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An estimation of water origins in the vicinity of a tropical cyclone’s center and associated dynamic processes (2017)
  • 著者名/発表者名: Takakura, T., R. Kawamura, T. Kawano, K. Ichiyanagi, M. Tanoue, and K. Yoshimura
  • 雑誌名: Climate Dynamics 巻: - 号: 1-2 ページ: 555-569
  • DOI: 10.1007/s00382-017-3626-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sensitivity evaluation of spectral nudging schemes in historical dynamical downscaling for South Asia (2017)
  • 著者名/発表者名: Ramzan, M., S. Ham, M. Amjad, E.-C. Chang and K. Yoshimura
  • 雑誌名: Advances in Meteorology 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluating the skills of isotope-enabled general circulation models against in situ atmospheric water vapor isotope observations (2017)
  • 著者名/発表者名: Steen-Larsen, H.C., C. Risi, M. Werner, K. Yoshimura, V. Masson-Delmotte
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Atmos. 巻: - 号: 1 ページ: 246-263
  • DOI: 10.1002/2016jd025443
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] El Nino Southern Oscillation Signature in Atmospheric Water Isotopes over Maritime Continent during Wet Season (2017)
  • 著者名/発表者名: Suwarman, R., K. Ichiyanagi, M. Tanoue, K. Yoshimura, S. Mori, M. Yamanaka, F. Syamsudin
  • 雑誌名: J. Meteor. Soc. Japan 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Controlling factors of rainwater and water vapor isotopes at Bangalore, India: Constraints from observations in 2013 Indian monsoon (2016)
  • 著者名/発表者名: Rahul P., P. Ghosha, S.K. Bhattacharya and K. Yoshimura
  • 雑誌名: J. Geophs. Res. Atmos. 巻: - 号: 23
  • DOI: 10.1002/2016jd025352
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Long-distance transport of radioactive plume by nocturnal local winds (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshikane, T., K. Yoshimura, E.-C. Chang, A. Saya, and T. Oki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep36584
  • NAID: 120006347248
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Intraseasonal Variability of δ¹⁸O of Precipitation over the Indonesian Maritime Continent Related to the Madden–Julian Oscillation (2016)
  • 著者名/発表者名: Belgaman, H. A., K. Ichiyanagi, M. Tanoue, R. Suwarman, K. Yoshimura, S. Mori, N. Kurita, M. D. Yamanaka, F. Syamsudin
  • 雑誌名: SOLA 巻: 12 号: 0 ページ: 192-197
  • DOI: 10.2151/sola.2016-039
  • NAID: 130005255019
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The response of winter Pacific North American pattern to the largest volcanic eruptions (2016)
  • 著者名/発表者名: Liu, Z., K. Yoshimura, N. Buenning, Z. Jian
  • 雑誌名: Clim. Dyn., 巻: - 号: 11-12 ページ: 3599-3614
  • DOI: 10.1007/s00382-016-3287-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Interannual controls on oxygen isotope variability in Asian Monsoon precipitation and implications for paleoclimate reconstructions (2016)
  • 著者名/発表者名: Yang, H., K.R. Johnson, M.L. Griffiths, K. Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research, Atmospheres 巻: 121 号: 14 ページ: 8410-8428
  • DOI: 10.1002/2015jd024683
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Data Assimilations for Millennium Reanalysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshimura
  • 学会等名: Joint US-Japan Workshop on Climate Change and Variability
  • 国際学会
• [学会発表] Data Assimilation of Water Isotope Information for Constraining Hydrolmeteorological Processes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshimura
  • 学会等名: AOGS2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] An online data assimilation method to assimilate time-averaged observations (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Okazaki, Takemasa Miyoshi, Kei Yoshimura, Fuqing Zhang
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 気候プロキシデータ同化における観測インパクトの時空間偏在性に関する考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 庄司 悟・岡﨑淳史・芳村 圭
  • 学会等名: 第63回水工学講演会
• [学会発表] Reconstruction of Historical Weather Using Personal Weather Diaries (2018)
  • 著者名/発表者名: Panduka Neluwala and Kei Yoshimura
  • 学会等名: The 11th annual ACRE meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 水蒸気同位体データ同化による気象予測改善に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 多田真嵩, 芳村圭
  • 学会等名: 気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] 信号処理分野の先端技術導入による新たな古気候復元手法の提案 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田央, 芳村圭, 水谷司
  • 学会等名: 水文水資源学会2018年度研究発表会
• [学会発表] 水蒸気同位体データ同化による気象予測改善 (2018)
  • 著者名/発表者名: 多田 真嵩、芳村 圭
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] 気候プロキシを用いたデータ同化による千年紀気候復元 (2018)
  • 著者名/発表者名: 庄司 悟、岡﨑 淳史、芳村 圭
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] Toward online data assimilation for the millennium reanalysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Okazaki Atsushi、三好 建正、芳村 圭、Zhang Fuqing
  • 学会等名: JpGU2018
• [学会発表] Data assimilation of Isotopic information for multi centennial atmospheric reanalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshimura
  • 学会等名: International Workshop on Isotopes for Tropical Ecosystem Studies, San Jose, Costa Rica
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transpiration accounts for two thirds of global terrestrial evaporation (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhongwang Wei, Kei Yoshimura, Xuhui Lee, Lixin Wang, Diego G. Miralles, Scott Jasechko
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2016
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Future stable water isotope projection with an isotope-AGCM driven by CMIP5 SSTs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshimura
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2016
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Data assimilation with stable water isotope information (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshimura
  • 学会等名: EGU Leonardo conference 2016
  • 発表場所: Ourense, Spain
  • 年月日: 2016-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Isotope data assimilation: Applications for modern hydrology and paleoclimatology (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshimura
  • 学会等名: Technical Meeting on "Reappraising the Use of Data on Isotopes in Precipitation
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-09-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Yoshimura Lab's HP
  • URL: http://isotope.iis.u-tokyo.ac.jp