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生物種分布推定モデル応用による世界の水利施設の地理的分布決定要因の解明と将来予測

研究課題

研究課題/領域番号 23K22874
補助金の研究課題番号 22H01604 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分22040:水工学関連
研究機関国立研究開発法人国立環境研究所

研究代表者

花崎 直太  国立研究開発法人国立環境研究所, 気候変動適応センター, 室長 (50442710)

研究分担者 石濱 史子  国立研究開発法人国立環境研究所, 生物多様性領域, 主任研究員 (80414358)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
キーワード水インフラ / 水資源 / 地球環境 / 貯水池 / 灌漑 / 灌漑農地 / 海水淡水化プラント / 海水淡水化 / ダム
研究開始時の研究の概要

人口増加、経済成長、気候変動に伴って、今後も世界の水需要は増え、水逼迫も増すと考えられている。世界の水逼迫の将来予測が数多く行われてきたが、水需要を発生させる灌漑農地や、水需給を調節するダムや海水淡水化プラントなど、予測結果を左右する水利施設が、いつ、どこで、どのように増えるか見通す方法がなく、現状で固定したり、一定率で増減させたりするなど極めて簡単な仮定が置かれてきた。本課題では、生態学で発達した生物種分布推定モデルの手法を新たに導入して世界の水利施設の分布を説明する統計モデルを構築し、現在の世界の水利施設の地理的分布を理解するとともに、2050年までを予測することを目的とする。

研究実績の概要

2023年度は水利施設のうち、灌漑用貯水池に焦点を当てて研究を進めた。灌漑用貯水池は、農作物を生産するための安定した水の供給を確保するために不可欠であるが、その地球規模での地理的分布に影響を与える環境条件については知られていない。そこで、7つの自然・社会的予測変数(年平均流量、最大月平均流出量と最小月平均流出量の差、平均勾配、土壌の透水係数、年間平均実蒸発量と可能蒸発量の比、総人口、国内総生産)に基づいて灌漑用貯水池の在不在を予測する種分布モデル(SDM)を構築した。モデルには結果の解釈のしやすさの観点から、一般化線形モデルを採用した。灌漑用貯水池の存在は下流の受益地の環境条件を反映するという仮定のもと、受益地の広がりを考慮した新たな社会的予測変数を整備し、受益地を考慮する場合としなかった場合について、SDMの性能を比較した。受益地を考慮した結果、現実の灌漑用貯水池の分布と整合的な応答曲線が得られ、SDMの予測精度も向上した。また、貯水池の地理的分布は社会的予測変数に対して最も感度が高いことが明らかになった。これらの結果により、水関連インフラにSDMを適用する際に対象地点の周辺の社会的環境を広く考慮することの重要性が明らかになった。本成果はHydrological Research Letters誌に掲載された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2年度目を終了する段階で、重要な水インフラである海水淡水化ならびに灌漑用貯水池の世界的な分布に関する種分布モデルの構築と適用が完了した。2024年度は、研究計画に上げられている灌漑農地の分布のとりまとめに取り組む予定であり、順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

2024年度は、世界の灌漑農地の分布に関する研究のとりまとめを行う。灌漑農地分布の種分布モデルは構築しているが、長期の時間変動まで扱えるかに焦点を当てて研究を拡張し、取りまとめる計画である。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] The geographical location of irrigation reservoirs: application of a species distribution model considering downstream beneficiaries in the predictor variables2024

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Yuki、Ishihama Fumiko、Hanasaki Naota
    • 雑誌名

      Hydrological Research Letters

      巻: 18 号: 1 ページ: 43-50

    • DOI

      10.3178/hrl.18.43

    • ISSN
      1882-3416
    • 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
  • [雑誌論文] Notable shifts beyond pre-industrial streamflow and soil moisture conditions transgress the planetary boundary for freshwater change2024

    • 著者名/発表者名
      Porkka Miina、Virkki Vili、Wang-Erlandsson Lan、Gerten Dieter、Gleeson Tom、Mohan Chinchu、Fetzer Ingo、Jaramillo Fernando、Staal Arie、te Wierik Sofie、Tobian Arne、van der Ent Ruud、Doell Petra、Floerke Martina、Gosling Simon N.、Hanasaki Naota、et al.
    • 雑誌名

      Nature Water

      巻: 2 号: 3 ページ: 262-273

    • DOI

      10.1038/s44221-024-00208-7

    • 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] 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] Functional relationships reveal differences in the water cycle representation of global water models2023

    • 著者名/発表者名
      Gnann Sebastian、Reinecke Robert、Stein Lina、Wada Yoshihide、Thiery Wim、Mueller Schmied Hannes、Satoh Yusuke、Pokhrel Yadu、Ostberg Sebastian、Koutroulis Aristeidis、Hanasaki Naota、Grillakis Manolis、Gosling Simon N.、Burek Peter、Bierkens Marc F. P.、Wagener Thorsten
    • 雑誌名

      Nature Water

      巻: 1 号: 12 ページ: 1079-1090

    • DOI

      10.1038/s44221-023-00160-y

    • 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] Future socio-ecosystem productivity threatened by compound drought?heatwave events2023

    • 著者名/発表者名
      Yin Jiabo、Gentine Pierre、Slater Louise、Gu Lei、Pokhrel Yadu、Hanasaki Naota、Guo Shenglian、Xiong Lihua、Schlenker Wolfram
    • 雑誌名

      Nature Sustainability

      巻: 6 号: 3 ページ: 259-272

    • DOI

      10.1038/s41893-022-01024-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mapping Current and Future Seawater Desalination Plants Globally Using Species Distribution Models2022

    • 著者名/発表者名
      Ai Zhipin、Ishihama Fumiko、Hanasaki Naota
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 58 号: 7

    • DOI

      10.1029/2021wr031156

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 種分布モデルを用いた世界の灌漑農地の分布の分析2022

    • 著者名/発表者名
      伊勢拓人、花崎直太
    • 学会等名
      第30回地球環境シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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