| 研究領域 | マクロ沿岸海洋学：陸域から外洋におよぶ物質動態の統合的シミュレーション |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05208
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山崎 大 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70736040)
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| 研究分担者 |
羽角 博康 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (40311641)
東 博紀 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 主幹研究員 (60414398)
有働 恵子 東北大学, 工学研究科, 教授 (80371780)
横尾 善之 福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (90398503)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| キーワード | 海洋循環 / 河川流出 / 土砂 / 栄養塩 |
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| 研究実績の概要 |
初年度は、領域全体の課題である陸域モデリング研究と沿岸海洋モデリング研究との連携を早期に進めるため、連携の基盤となるモデルやデータの整備に取り組んだ。まず、全球河川モデルCaMa-Floodを用いて日本の全河川からの淡水流出量プロダクトの構築にいち早く取り組んだ。再解析流出量データをベースにした1980-2019年の河川流出量シミュレーションを空間解像度1分で実施し、沿岸海洋海洋モデルの境界条件データとする準備を整えた。
日本周辺全海域高解像度モデルの境界条件として日本河川シミュレーションの出力を使用するために、両モデルにおける海陸境界や河口点の定義の違いを処理する手続きを確立した。それを適用したテストシミュレーションを実行し、本格的な海洋シミュレーションに向けた問題点を抽出した。
土砂および栄養塩類の流出量を広域推計するための基礎的研究開発にも取り組んだ。広域土砂生産量モデルを構築するため、全国の降雨（2006～2021年）・地形・土地利用等のデータベースの構築を行った。このデータを用いて過去の７豪雨イベントについてRUSLEモデルを用いて広域土砂崩壊量を推定した。
土砂輸送モデルの開発と検証に活用するため、阿武隈川の岩沼地点における平常時の河川流量および土砂輸送量を測定し，平常時の土砂輸送量を推定した。河川水を採水し、浮遊物質濃度および浮遊土砂濃度の横断面内分布や粒径分布を室内実験で測定した。2022年度は大きな出水がなかったが，観測方法や室内実験方法を確立することができた。
日本全国の栄養塩類の発生負荷量を算定するため、水質汚濁物質排出量調査（環境省）の原簿データを収集した。令和3年度調査、令和元年度調査、平成29年度調査の3ヶ年分のデータを整理・比較し、SS、COD、TN、TPの水質4項目について主要発生源の特定事業場の有無と、廃業や移転などの変動を確認した。
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| 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
領域全体の研究計画をスムーズに進めるために、河川モデルと沿岸海洋モデルの連携方法を確立することがいち早く求められていた。本年度は、両モデルの格子情報の共有によるマッピングテーブルの整備や、淡水流出量の長期再解析シミュレーションデータの構築を計画通り進めることができ、研究計画班を跨いでモデル連携に必要な環境を構築することができた。
また、次年度以降の土砂・栄養塩類の流出量の広域算定に向けて、土砂生産モデルに必要な気象外力や土地利用などのデータ整備、栄養塩類の発生負荷量の算定に必要な特定事業所のデータ整備など、モデル構築の基礎をしっかりと構築することができた。土砂輸送量の観測的研究も、沿岸海洋側の計画研究班と連携して観測手法や観測項目を定めるなど、本格観測にむけた事前研究を着実に進めた。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は広域土砂動態シミュレーションに向けたモデル開発とデータ整備に重点的に取り組む。まず、全球河川モデルCaMa-Floodに土砂輸送スキームを結合した上で、広域を高効率で計算できるようにコード改良を行う。土砂生産スキームとして、RUSLEモデルとSDR式を組み合わせて、2006～2021年の全国の土砂生産量を計算する。土砂生産量の妥当性について確認し、必要に応じてRUSLEモデルおよびSDR式を改良する。土砂粒径分布の高精度見積もりに向け、河床変動モデルの上流端における流入土砂特性変化の下流への影響について感度分析を行う。
土砂動態シミュレーションの検証のため、本年度に平常時を対象として確立した土砂輸送量の観測手法を利用して，阿武隈川の岩沼地点における土砂輸送量の観測を複数回にわたって実施し，岩沼地点のLQ式を作成する。また，室内実験の結果を利用して，粒径別のLQ式を作成する。
また、栄養塩流出量の推計に向けたモデル開発とデータ整備にも着手する。全球河川モデルに水温モデルおよび栄養塩輸送モデルの全球河川モデルへの結合方法を検討する。水質汚濁物質排出量調査（環境省）の調査票に記載されている事業所名や住所等の情報に基づき、アドレスマッチングサービスやインターネット等を活用して、全国の特定事業場の緯度・経度情報を特定する。それに調査票の排水量と水質濃度（COD、SS、TN、TP）を紐づけ、特定事業場からの発生負荷量の空間分布を明らかにする。
さらに、沿岸海洋モデルを用いた陸域影響評価も進める。昨年度に構築した日本域河川シミュレーション出力を日本周辺全海域高解像度モデルの境界条件として適用した数値実験を実施し、河川水およびその変動が日本周辺海域の物理場に及ぼす影響を評価する。
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