大きく変動しうる河川環境のもとでアユ個体群を管理するための堅牢な接近手法の確立

• 研究課題/領域番号: 17J09125
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 地域環境工学・計画学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 八重樫 優太 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: アユ / カワウ / 個体群管理 / 確率制御 / 食害 / インパルス制御 / ハミルトン・ヤコビ・ベルマン方程式 / 内水面漁業 / 最適制御 / 数理モデル / 河川管理

研究実績の概要

今年度は昨年度開発したモデルをより現実に近いモデルとするために，確率インパルス制御にもとづいたカップリングモデルの構築と，それに対する数値計算手法の開発およびカップリングモデルの数値解析に取り組んだ．これにより，アユの成長や匹数の季節変化を考慮した，より現実的なカワウ個体群管理の閾値と駆除幅を決定することができるようになった．また，高次元のハミルトン・ヤコビ・ベルマン準変分不等式を安定して数値的に求解できる手法を開発した．応用として，滋賀県琵琶湖流域を対象として，カップリングモデルの数値解析を行なった．構築したモデルを適用した結果，各時刻において現存するアユの匹数に対するカワウ駆除の閾値および駆除規模が求められた．これにより地方自治体や漁業協同組合が「いつ・どの程度カワウ駆除を行なうべきか」を知ることが可能なった．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Biological population management based on a Hamilton-Jacobi-Bellman equation with boundary blow up (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., and Fujihara, M.
  • 雑誌名: International Journal of Control 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis and computation of probability density functions for a 1-D impulsively controlled diffusion process (2019)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Yuta、Yoshioka Hidekazu、Tsugihashi Kentaro、Fujihara Masayuki
  • 雑誌名: Comptes Rendus Mathematique 巻: 357 号: 3 ページ: 306-315
  • DOI: 10.1016/j.crma.2019.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal harvesting policy of an inland fishery resource under incomplete information (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., and Tsugihashi, K.
  • 雑誌名: Applied Stochastic Models in Business and Industry 巻: 35 号: 4 ページ: 939-962
  • DOI: 10.1002/asmb.2428
  • 査読あり
• [雑誌論文] An exact viscosity solution to a Hamilton-Jacobi-Bellman quasi-variational inequality for animal population management (2019)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Tsugihashi K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: Journal of Mathematics in Industry 巻: 9 号: 1
  • DOI: 10.1186/s13362-019-0062-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A primitive model for stochastic regular-impulse population control and its application to ecological problems (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., Hamagami K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: Advanced Controls for Applications 巻: 1 号: 1
  • DOI: 10.1002/adc2.16
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 費用対効果が高い観測時期と作業量を決定するための河川環境管理モデリング (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡秀和，辻村元男，八重樫優太，藤原正幸
  • 雑誌名: リアルオプション研究 巻: 11 号: 0 ページ: 25-37
  • DOI: 10.12949/realopn.11.25
  • NAID: 130007769830
  • ISSN: 1881-5774, 1884-1635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-Local Fokker-Planck Equation of Imperfect Impulsive Interventions and its Effectively Super-Convergent Numerical Discretization (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Hidekazu、Yaegashi Yuta、Tsujimura Motoh、Fujihara Masayuki
  • 雑誌名: Communications in Computer and Information Science 巻: 1094 ページ: 79-91
  • DOI: 10.1007/978-981-15-1078-6_7
  • NAID: 120006879525
  • ISBN: 9789811510779, 9789811510786
  • 査読あり
• [雑誌論文] A finite difference scheme for variational inequalities arising in stochastic control problems with several singular control variables (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H. and Yaegashi Y.
  • 雑誌名: Mathematics and Computers in Simulation 巻: 156 ページ: 40-66
  • DOI: 10.1016/j.matcom.2018.06.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hamilton-Jacobi-Bellman Quasi-Variational Inequality arising in an environmental problem and its numerical discretization (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., and Hamagami K.
  • 雑誌名: Computers & Mathematics with Applications 巻: 77 号: 8 ページ: 2182-2206
  • DOI: 10.1016/j.camwa.2018.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust stochastic control modeling of dam discharge to suppress overgrowth of downstream harmful algae (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H. and Yaegashi Y.
  • 雑誌名: Applied Stochastic Models in Business and Industry 巻: 34 号: 3 ページ: 338-354
  • DOI: 10.1002/asmb.2301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unique solvability of a singular stochastic control model for population management (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y. and Yoshioka H.
  • 雑誌名: Systems & Control Letters 巻: 116 ページ: 66-70
  • DOI: 10.1016/j.sysconle.2018.03.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大きく不確実な環境下における適合的な付着藻類管理モデルの提案と斐伊川への応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太, 次橋 健太郎, 渡部 建志
  • 雑誌名: 河川技術論文集 巻: 24 ページ: 291-296
  • 査読あり
• [雑誌論文] An optimal allocation model to release fish into a river system (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: Journal of Rainwater Catchment Systems 巻: 24 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A singular stochastic control model for sustainable population management of the fish-eating waterfowl Phalacrocorax carbo (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y, Yoshioka H, Unami K, Fujihara Masayuki
  • 雑誌名: Journal of Environmental Management 巻: 219 ページ: 18-27
  • DOI: 10.1016/j.jenvman.2018.04.099
  • 査読あり
• [雑誌論文] An optimal stopping approach for onset of fish migration (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H. and Yaegashi Y.
  • 雑誌名: Theory in Biosciences 巻: 137 号: 2 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1007/s12064-018-0263-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic differential game for management of non-renewable fishery resource under model ambiguity (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H. and Yaegashi Y.
  • 雑誌名: Journal of Biological Dynamics 巻: 12 号: 1 ページ: 817-845
  • DOI: 10.1080/17513758.2018.1528394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impulse and singular stochastic control approaches for population management of a fish-eating bird (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: Springer Nature Switzerland AG 巻: 1 ページ: 493-500
  • DOI: 10.1007/978-3-030-00473-6_52
  • ISBN: 9783030004729, 9783030004736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wise-use of sediment for river restoration: numerical approach via HJBQVI (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., Hamagami K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: Communications in Computer and Information Science 巻: 946 ページ: 271-285
  • DOI: 10.1007/978-981-13-2853-4_21
  • ISBN: 9789811328527, 9789811328534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Singular stochastic control model for algae growth management in dam downstream (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Hidekazu、Yaegashi Yuta
  • 雑誌名: Journal of Biological Dynamics 巻: 12 号: 1 ページ: 242-270
  • DOI: 10.1080/17513758.2018.1436197
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimization model to start harvesting in stochastic aquaculture system (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H. and Yaegashi Y.
  • 雑誌名: Applied Stochastic Models in Business and Industry 巻: in press 号: 5 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1002/asmb.2250
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An optimal management strategy for stochastic population dynamics of released Plecoglossus altivelis in rivers (2017)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing 巻: 8, No.1750039 号: 02 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1142/s1793962317500398
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimal installation of overhead lines (Tegusu) to reduce predation from piscivorous birds to Plecoglossus altivelis (Ayu) taking into account of its decaying protection effect (2017)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 雑誌名: Journal of Rainwater Catchment Systems 巻: 23 ページ: 13-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic optimization model of aquacultured fish for sale and ecological education (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Hidekazu、Yaegashi Yuta
  • 雑誌名: Journal of Mathematics in Industry 巻: 7 号: 1 ページ: 1-23
  • DOI: 10.1186/s13362-017-0038-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ダム直下における付着藻類の繁茂を抑制する流量管理方針のモデリング (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太
  • 雑誌名: 河川技術論文集 巻: 23 ページ: 561-566
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mathematical analysis for management of released fish (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H.、Yaegashi Y.
  • 雑誌名: Optimal Control Applications and Methods 巻: 39 号: 2 ページ: 1141-1146
  • DOI: 10.1002/oca.2392
  • 査読あり
• [学会発表] A discontinuous Hamiltonian approach for operating a dam-reservoir system in a river (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., and Yoshioka Y.
  • 学会等名: ICIAE2020
  • 国際学会
• [学会発表] Discrete costly observation model for early growth estimation in fisheries management: a case study in Plecoglossus altivelis altivelis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yoshioka Y., Yaegashi Y., Tanaka T., Horinouchi M., and Aranishi F.
  • 学会等名: 平成31年度公益社団法人日本水産学会春季大会
• [学会発表] Application of an adaptive viscosity scheme to discretization of the optimality equation for a discrete costly observation problem (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Tsujimura M., Yaegashi Y., Tanaka T., Yoshioka Y., and Fujihara M.
  • 学会等名: 第24回計算工学講演会
• [学会発表] 河川における生物ダイナミックスの管理方針に関わる確率過程モデリング：斐伊川の事例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 辻村 元男, 八重樫 優太, 吉岡 有美, 濱上 邦彦
  • 学会等名: 日本応用数理学会2019年度年会
• [学会発表] Non-local Fokker-Planck equation of imperfect impulsive interventions and its effectively super-convergent numerical discretization (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Tsujimura M., and Fujihara M.
  • 学会等名: AsiaSim2019
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical computation of the coefficients in an exact solution to an impulse control model for optimal population management (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: 第23回計算工学講演会
• [学会発表] 河川清掃の変分不等式に対する有限差分近似 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 白井 朋之, 田上 大助, 八重樫 優太
  • 学会等名: 第23回計算工学講演会
• [学会発表] 個体群管理のためのインパルス制御モデルにおける閾値の感度解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
  • 学会等名: 平成30年度農業農村工学会大会講演会
• [学会発表] A time-dependent stochastic optimal impulse control model for management of fish-eating bird (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: 第26回日本雨水資源化システム学会大会研究発表会
• [学会発表] Stochastic optimal impulse control policy for management of seasonal fish-eating bird population dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: IMI共同研究 一般研究_研究集会(II), 数理農学における時系列データのモデル化と解析
• [学会発表] Impulse and singular stochastic control approaches for population management of a fish-eating bird (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: International Conference on Optimization and Decision Science
  • 国際学会
• [学会発表] A stochastic impulsive control model for population management of fish-eating bird Pharacrocorax carbo and its numerical computation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: AsiaSim2018
  • 国際学会
• [学会発表] Wise-use of sediment for river restoration: numerical approach via HJBQVI (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., Hamagami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: AsiaSim2018
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic decision-making model for stochastic population management with scheduled inspections (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H., Yaegashi Y., Yoshioka Y., Hamagami K., Fujihara M., and Tsugihashi K.
  • 学会等名: 2018 Joint 10th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems and 19th International Symposium on Advanced Intelligent Systems
  • 国際学会
• [学会発表] 確率論的な特異制御問題に付随する変分不等式に対する有限差分法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太
  • 学会等名: 日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第21回シンポジウム
• [学会発表] 魚食性鳥類カワウの駆除計画の策定を目的とした特異確率制御モデル (2018)
  • 著者名/発表者名: 八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
  • 学会等名: 数理農学の基盤づくりに向けて
• [学会発表] 島根県斐伊川における環境・生態の数理モデリング (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 次橋 健太郎, 渡部 建志, 八重樫 優太
  • 学会等名: 平成29年度生物資源科学部セミナーおよび島根県食品工業研究会との交流会
• [学会発表] 有害生物個体群の駆除戦略を導く特異確率制御モデルの数値近似 (2017)
  • 著者名/発表者名: 八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
  • 学会等名: 第22回計算工学講演会
• [学会発表] 河床付着藻類の繁茂抑制に関する変分不等式の具体的な厳密解と漸近解 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太
  • 学会等名: 日本応用数理学会2017年度年会
• [学会発表] 内水面水産資源の堅牢な管理指針を見出すための微分ゲーム理論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太
  • 学会等名: ELR2017名古屋
• [学会発表] 河川水系の漁場特性を考慮したアユ放流量の最適配分モデル (2017)
  • 著者名/発表者名: 八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原正幸
  • 学会等名: 第74回農業農村工学会京都支部講演会
• [学会発表] Generalization of a singular stochastic control model for optimal suppression strategy of a fish-eating bird population (2017)
  • 著者名/発表者名: 八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原正幸
  • 学会等名: 第25回日本雨水資源化システム学会大会研究発表会
• [学会発表] Application of singular stochastic control theory to fish-eating waterfowl population management (2017)
  • 著者名/発表者名: 八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
  • 学会等名: ファイナンスの数理解析とその応用
• [学会発表] Fish migration as a stochastic optimal stopping problem: application of the methodology in mathematical finance (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太
  • 学会等名: ファイナンスの数理解析とその応用
• [学会発表] 最適停止問題に基づく魚類回遊タイミングのモデリング (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉岡 秀和, 八重樫 優太
  • 学会等名: 日本応用数理学会2017年度年会
• [学会発表] Optimal policy of predator suppression for sustainable inland fishery management (2017)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: 12th SDEWES Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical simulation of animal migration via a nonlinear degenerate elliptic free boundary problem (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka H. and Yaegashi Y.
  • 学会等名: The 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
  • 国際学会
• [学会発表] A two-variable stochastic singular control model for management of fishery resources under predation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
  • 学会等名: The 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
  • 国際学会