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衛星観測を活用したデータ駆動型の水文季節予報手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0117
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分22:土木工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

金 炯俊  東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (70635218)

研究分担者 渡部 哲史  九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (20633845)
内海 信幸  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (60594752)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード水文季節予測 / 衛星リモートセンシング / データ駆動型モデル / Physics-informed AI / TWS / Data-driven Forecast / Satellite remote sensing / GPM / Multi-task learning / Precipitation / lake surface area / remote sensing / water big data / データ駆動型モデリング / 水文季節予報 / 衛星観測 / テレコネクション / 人工知能 / 衛星高度計 / 河川の水位 / 海水面温度 / 陸域水貯留 / ニューラルネットワーク / 長期リードタイム予測 / data-driven modeling / seasonal prediction / satellite remote sensing
研究成果の概要

河川流量の推定について、大河川における流量データの構築を目指した。具体的には、観測が定期的に広域・高頻度で行われている、衛星高度計による河川の水位データを用いて流量を推定した。全球の河川流量の長期的な変動性を推定し、気候モード(例:ENSO)がそれをどのように調整するかを調査した。Pekelの全球表面水データとHydroLAKESデータを組み合わせて140万の全球湖沼の過去34年間の長期月別変動を分析した。データ駆動型の陸面モデルを開発し、それを用いて長期的な全球陸域水貯留量の変化に対する人間の影響を検出した。樹木年輪に基づく気候再構築を行い、内陸東アジアの水文気候の転換点を検出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工衛星は地球の広範な領域をリアルタイムで観測し、アクセスが困難な地域でも情報を提供することができる。これは地上観測が難しい地域でも洪水や干ばつ予測に必要なデータを提供できることを意味し、迅速かつ正確な予測を可能にする。本研究を通じて、NASAなどとの国際的な共同研究を通じて、多様な人工衛星とデータ駆動型モデリングに関する研究成果を積み上げることができた。特に水循環を含む多様な分野でデータ駆動型モデルを開発し、それらを活用した研究は世界的に評価の高い学術誌で出版された。これは災害、食料、保健などのさまざまな社会部門での被害を減らし、持続可能な発展の促進に貢献するものである。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 16件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] NASA(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] KAIST(韓国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Jet Propulsion Laboratory / NASA(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Anthropogenic warming induced intensification of summer monsoon frontal precipitation over East Asia2023

    • 著者名/発表者名
      Moon Suyeon、Utsumi Nobuyuki、Jeong Jee-Hoon、Yoon Jin-Ho、Wang S.-Y. Simon、Shiogama Hideo、Kim Hyungjun
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 47

    • DOI

      10.1126/sciadv.adh4195

    • 関連する報告書
      2023 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] Calibrating global hydrological models with GRACE TWS: does river storage matter?2023

    • 著者名/発表者名
      Trautmann Tina、Koirala Sujan、Guentner Andreas、Kim Hyungjun、Jung Martin
    • 雑誌名

      Environmental Research Communications

      巻: 5 号: 8 ページ: 081005-081005

    • DOI

      10.1088/2515-7620/acece5

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Irrigation in the Earth system2023

    • 著者名/発表者名
      McDermid Sonali、(30/38) Hyungjun Kim, et al.
    • 雑誌名

      Nature Reviews Earth & Environment

      巻: 4 号: 7 ページ: 435-453

    • DOI

      10.1038/s43017-023-00438-5

    • 関連する報告書
      2023 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] Multi‐Task Learning for Simultaneous Retrievals of Passive Microwave Precipitation Estimates and Rain/No‐Rain Classification2023

    • 著者名/発表者名
      Bannai Takumi、Xu Haoyang、Utsumi Nobuyuki、Koo Eunho、Lu Keming、Kim Hyungjun
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 50 号: 7

    • DOI

      10.1029/2022gl102283

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] [Global Climate] River Discharge and Runoff [in "State of the Climate in 2021"]2022

    • 著者名/発表者名
      Kim, H. and D. Tokuda
    • 雑誌名

      Bulletin of the American Meteorological Society

      巻: 103 号: 8 ページ: S11-S142

    • DOI

      10.1175/bams-d-22-0092.1

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observed influence of anthropogenic climate change on tropical cyclone heavy rainfall2022

    • 著者名/発表者名
      Utsumi Nobuyuki、Kim Hyungjun
    • 雑誌名

      Nature Climate Change

      巻: 12 号: 5 ページ: 436-440

    • DOI

      10.1038/s41558-022-01344-2

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Empirical strategy for stretching probability distribution in neural-network-based regression2021

    • 著者名/発表者名
      Koo Eunho、Kim Hyungjun
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 140 ページ: 113-120

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2021.02.030

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] [Global Climate] River Discharge and Runoff [in “State of the Climate in 2020“]2021

    • 著者名/発表者名
      Hyungjun Kim, Daisuke Tokuda
    • 雑誌名

      Bull. Amer. Meteor. Soc.

      巻: 102 号: 8 ページ: S11-S142

    • DOI

      10.1175/bams-d-21-0098.1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a coupled simulation framework representing the lake and river continuum of mass and energy (TCHOIR v1.0)2021

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Daisuke、Kim Hyungjun、Yamazaki Dai、Oki Taikan
    • 雑誌名

      Geoscientific Model Development

      巻: 14 号: 9 ページ: 5669-5693

    • DOI

      10.5194/gmd-14-5669-2021

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recurrent pattern of extreme fire weather in California2021

    • 著者名/発表者名
      Son Rackhun、Wang S-Y Simon、Kim Seung Hee、Kim Hyungjun、Jeong Jee-Hoon、Yoon Jin-Ho
    • 雑誌名

      Environmental Research Letters

      巻: 16 号: 9 ページ: 094031-094031

    • DOI

      10.1088/1748-9326/ac1f44

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Observed changes in dry-season water availability attributed to human-induced climate change2020

    • 著者名/発表者名
      Padr?n Ryan S.、Gudmundsson Lukas、Decharme Bertrand、Ducharne Agn?s、Lawrence David M.、Mao Jiafu、Peano Daniele、Krinner Gerhard、Kim Hyungjun、Seneviratne Sonia I.
    • 雑誌名

      Nature Geoscience

      巻: 13 号: 7 ページ: 477-481

    • DOI

      10.1038/s41561-020-0594-1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The PROFOUND Database for evaluating vegetation models and simulating climate impacts on European forests2020

    • 著者名/発表者名
      Reyer Christopher P. O., (44/57) H. Kim, et al.
    • 雑誌名

      Earth System Science Data

      巻: 12 号: 2 ページ: 1295-1320

    • DOI

      10.5194/essd-12-1295-2020

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Global Climate2020

    • 著者名/発表者名
      Ades, M. (72/177) H. Kim, et al.
    • 雑誌名

      Bulletin of the American Meteorological Society

      巻: 101 号: 8 ページ: S9-S128

    • DOI

      10.1175/bams-d-20-0104.1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Abrupt shift to hotter and drier climate over inner East Asia beyond the tipping point2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Peng、Jeong Jee-Hoon、Yoon Jin-Ho、Kim Hyungjun、Wang S.-Y. Simon、Linderholm Hans W.、Fang Keyan、Wu Xiuchen、Chen Deliang
    • 雑誌名

      Science

      巻: 370 号: 6520 ページ: 1095-1099

    • DOI

      10.1126/science.abb3368

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] [Global Climate] River Discharge and Runoff [in "State of the Climate in 2018"]2019

    • 著者名/発表者名
      Hyungjun Kim
    • 雑誌名

      Bulletin of the American Meteorological Society

      巻: - 号: 9 ページ: Si-S306

    • DOI

      10.1175/2019bamsstateoftheclimate.1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observed controls on resilience of groundwater to climate variability in Africa2019

    • 著者名/発表者名
      Cuthbert, M. O., (28/32) H. Kim et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 572 号: 7768 ページ: 230-234

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1441-7

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Consecutive extreme flood and heat wave events in Japan: Are they becoming a norm?2019

    • 著者名/発表者名
      Wang, S-. Y., H. Kim, D. Coumou, J-. H. Yoon, L. Zhao and R. Gillies
    • 雑誌名

      Atmospheric Science Letters

      巻: - 号: 10

    • DOI

      10.1002/asl.933

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Event-to-event intensification of the hydrologic cycle from 1.5?°C to a 2?°C warmer world2019

    • 著者名/発表者名
      Madakumbura Gavin D.、Kim Hyungjun、Utsumi Nobuyuki、Shiogama Hideo、Fischer Erich M.、Seland ?yvind、Scinocca John F.、Mitchell Daniel M.、Hirabayashi Yukiko、Oki Taikan
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-019-39936-2

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of Global Hydrological Simulations to Groundwater Capillary Flux Parameterizations2019

    • 著者名/発表者名
      Koirala Sujan、Kim Hyungjun、Hirabayashi Yukiko、Kanae Shinjiro、Oki Taikan
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 55 号: 1 ページ: 402-425

    • DOI

      10.1029/2018wr023434

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 南米大陸における水ストレス下の陸域生態系の光合成動態2019

    • 著者名/発表者名
      藤森 慎太郎, Kim Hyungjun
    • 学会等名
      水文・水資源学会2019年度研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 南米大陸における光合成動態の水と放射への 感度の時空間的変化2019

    • 著者名/発表者名
      藤森 慎太郎, Kim Hyungjun
    • 学会等名
      水工学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Flood and heatwave in Japan 2018 and future increase of consecutive compound risk in a warmer world2019

    • 著者名/発表者名
      Hyungjun Kim, Gavin D. Madakumbura, Simon Wang, Hideo Shiogama, Erich Fischer, Nobuyuki Utsumi, and Jin-Ho Yoon
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Global estimation of coupled energy-water-carbon coupling strength and terrestrial ecosystem resilience2019

    • 著者名/発表者名
      藤森 慎太郎, Hyungjun KIM
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Climate Forcing and Land Feedbacks in Earth System Modeling2019

    • 著者名/発表者名
      Hyungjun Kim, Yukihiko Onuma, Annette L. Hirsch, Min-Hui Lo, Agnes Ducharne, Gerhard Krinner and Sonia Seneviratne
    • 学会等名
      韓国気候変動学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Event-to-event intensification of the hydrologic cycle from 1.5C to a 2C warmer world2019

    • 著者名/発表者名
      Hyungjun Kim, Gavin Madakumbura
    • 学会等名
      European Geophysical Union, General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of discharge of Amazon river using satellite altimetry level data based on embedded Chaos attractors and Bayesian Model Averaging N2019

    • 著者名/発表者名
      Harada, N. and H. Kim
    • 学会等名
      27th IIS forum "Earth observation, disaster monitoring and risk assessment from space"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving satellite-based sub-hourly surface rain estimates using vertical rain profile information2018

    • 著者名/発表者名
      Utsumi, N., H. Kim, F. J. Turk, and Z. S. Haddad
    • 学会等名
      AGU Fall meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving satellite-based sub-hourly surface rain estimates using vertical rain profile information2018

    • 著者名/発表者名
      Utsumi, N., H. Kim, F. J. Turk, and Z. S. Haddad
    • 学会等名
      9TH Workshop of International Precipitation Working Group
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 【記者発表】世界の平均気温の上昇を1.5℃に抑えたときと2.0℃に抑えたときの影響を比較

    • URL

      http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/ja/news/3072/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 地球温暖化を抑えれば洪水と干ばつのダブルパンチが減る

    • URL

      https://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2019/04/20190419_01.html?fbclid=IwAR31Q00M54zmT1JdHm49wW8MfpAlhEPPmNqaut-LVOS9Ww2qmZ8PAE6nguU

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 0.5° more warming changes compound extreme risks

    • URL

      https://www.preventionweb.net/news/view/64523

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 0.5° more warming changes compound extreme risks

    • URL

      https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190326105648.htm

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Half a degree may make heat impact far worse

    • URL

      https://www.eco-business.com/news/half-a-degree-may-make-heat-impact-far-worse/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-10-12   更新日: 2025-01-30  

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