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数値計算と地域研究で読み解く水災害リスク変動が地域社会に与えてきた影響

公募研究

研究領域ゆらぎの場としての水循環システムの動態的解明による水共生学の創生
研究課題/領域番号 22H05230
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅰ)
研究機関千葉大学

研究代表者

小槻 峻司  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 教授 (90729229)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
キーワード水災害 / 災害伝承
研究開始時の研究の概要

本研究では長期変動する水災害リスクと社会の関係を解明を目指して地球圏の知見を人間圏に活用する研究を推進し「水共生学」の創出に貢献する。まず過去180年間の洪水・旱魃を対象とした日本の水災害リスク変動を推計しデータベース化する。更に水災害リスク変動が社会に与えた影響を吉野川・筑後川で地域研究し、時空間上の「疎」な災害伝承情報を数値計算による災害リスク変動から裏付け、地域社会の理解に発展させる。

研究実績の概要

本研究の目的は、(1)過去180年間の洪水・旱魃を対象とした日本の水災害リスク変動を推計・情報創出し、災害伝承情報を数値計算で裏付け、(2)水災害リスク変動が社会に与えた影響を理解することである。2023年度は以下を推進した。
(a) 20世紀再解析(20CR)の検証: 2022年度に吉野川付近での降水量強度の20年ごとの累積分布関数から、1900年を境に分布が異なることを示した。これに関連して、日本付近の表面気圧の観測数の経年変化から1900年前後、1950年前後に観測数が増大したことを確認した。20CRは地表面気圧データのみを入力としてデータ同化されており、この入力地表面気圧データの多寡が精度に大きく左右すると考えられる。つまり日本域においては、1900年頃以降のデータであれば、雨量強度についても利用可能であるとの知見を得た。
(b) 陸域水循環モデル長期計算の実行: 20CRを用いて180年間の陸域水循環モデル(SiBUC)計算を実行し、他の再解析データとの整合性確認を進めた。気象庁の再解析データ(JRA55)を利用し、20CR自身の気象強制力の精度を検証した。JRA55での3日積算雨量のトレンド解析では、日本の太平洋側での強雨増加、九州の五島付近の強雨減少傾向が見られ、20CRでも同様の傾向を確認した。全球の1度解像度、日本域の4km解像度の解析結果を提供可能な状況にある。
(c) 地域研究: 筑後川流域において、神社奉納物と過去の台風災害との関係を調査した。明確に断言できないものの、台風起因による奉納物数増加とみられる時期もあり、台風の降雨激甚性と神社奉納物との間の関係性が示唆された。
(d) RRIモデル計算負荷軽減のため、深層学習を用いたエミュレータ開発を進めた。これまで最大浸水深のみを予測していた学習器を高度化し、浸水の時系列を予測可能なエミュレータへ開発を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

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

    (21件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 日本の降水量の次元圧縮を対象とした特異値分解と非負値行列因子展開の比較2023

    • 著者名/発表者名
      関 令法、塩尻 大也、小槻 峻司
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 4 号: 3 ページ: 772-778

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_772

    • ISSN
      2435-9262
    • 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] ベイズ最適化を用いた降雨流出氾濫モデルの計算効率性の高いパラメータ最適化に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木 景悟、武藤 裕花、塩尻 大也、小槻 峻司
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 4 号: 3 ページ: 602-610

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_602

    • ISSN
      2435-9262
    • 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] 深層学習に基づく超解像技術を用いた 降水量データの高解像度化に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      白石 健太、武藤 裕花、小槻 峻司
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 4 号: 3 ページ: 515-521

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_515

    • ISSN
      2435-9262
    • 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] 深層学習モデルを用いた浸水深の時空間分布予測のエミュレーティング2023

    • 著者名/発表者名
      島袋 隆也、塩尻 大也、小槻 峻司
    • 雑誌名

      AI・データサイエンス論文集

      巻: 4 号: 3 ページ: 553-560

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_553

    • ISSN
      2435-9262
    • 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] Emulating Rainfall-Runoff-Inundation Model using Deep Neural Network with Dimensionality Reduction2023

    • 著者名/発表者名
      Momoi Masahiro、Kotsuki Shunji、Kikuchi Ryota、Watanabe Satoshi、Yamada Masafumi、Abe Shiori
    • 雑誌名

      Artificial Intelligence for the Earth Systems

      巻: 2(1) ページ: 1-25

    • DOI

      10.1175/aies-d-22-0036.1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 次元圧縮を活用した降雨氾濫モデル・深層学習エミュレータ2023

    • 著者名/発表者名
      小槻峻司, 桃井裕広,菊地亮太
    • 学会等名
      日本気象学会2023度春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] スパースセンサ最適化による費用対効果の高い観測網設計2023

    • 著者名/発表者名
      小槻峻司, 塩尻大也, 齋藤匠, Mao Ouyang
    • 学会等名
      日本気象学会2023度春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method For Designing Better Observation Locations2023

    • 著者名/発表者名
      Kotsuki, S., Saito, T., Ouyang, M. and Shijori, D.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Introduce social media data to hydraulic model for flood hazard simulation in Mobara city2023

    • 著者名/発表者名
      Ouyang, M., Kotsuki, S., Ito, Y. and Tokunaga, T.
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method For Designing Better Observation Locations2023

    • 著者名/発表者名
      Kotsuki, S., Saito, T., Ouyang, M. and Shijori, D.
    • 学会等名
      ISDA-Online: Parameter Estimation & Inverse Modelling
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method for Designing Better Observation Locations2023

    • 著者名/発表者名
      Kotsuki, S., Saito, T., Ouyang, M. and Shijori, D.
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving Data Assimilation on Quantum Annealing Machines2023

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki, F. and Kotsuki, S.
    • 学会等名
      データ同化国際ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Combining Data Assimilation and Data-driven Sparse Sensing Placement Method For Designing Better Observation Locations for NWP2023

    • 著者名/発表者名
      Kotsuki, S. and Ouyang, M.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Data Assimilation (ISDA)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solving Data Assimilation on Quantum Annealing Machines2023

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki, F., Ohashi, M. and Kotsuki, S.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Data Assimilation (ISDA)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ensemble Kalman Filtering with perturbed rainfall for improving flush flood predictions by a Rainfall-Runoff-Inundation Model2023

    • 著者名/発表者名
      Fujimura, K., Shiojiri, D. and Kotsuki, S.
    • 学会等名
      9th International Symposium on Data Assimilation (ISDA)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習モデルを用いた浸水深の時空間分布予測のエミュレーティング2023

    • 著者名/発表者名
      島袋隆也, 塩尻大也, 小槻峻司
    • 学会等名
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ベイズ最適化を用いた降雨流出氾濫モデルの計算効率性の高いパラメータ最適化に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木景悟, 武藤裕花, 塩尻大也, 小槻峻司
    • 学会等名
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習に基づく超解像技術を用いた 降水量データの高解像度化に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      白石健太, 武藤裕花, 小槻峻司
    • 学会等名
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 日本の降水量の次元圧縮を対象とした特異値分解と非負値行列因子展開の比較2023

    • 著者名/発表者名
      関令法, 塩尻大也, 小槻峻司
    • 学会等名
      第4回Aiデータサイエンスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アンサンブルカルマンフィルタによる河川水位予報精度の改善2023

    • 著者名/発表者名
      藤村健介, 小槻峻司, 山田真史, 塩尻大也, 渡部哲史
    • 学会等名
      第13回データ同化ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 降雨流出氾濫モデルのアンサンブルデータ同化安定化に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      藤村健介, 小槻峻司, 山田真史, 塩尻大也, 渡部哲史
    • 学会等名
      第67回水工学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

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