流域上空大気と地上部での多様な水文観測に基づく３次元水循環モデルの構築

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04999
• 研究機関: 石川県立大学
• 研究代表者: 高瀬 恵次 石川県立大学, 生物資源環境学部, 特任教授 (90133165)
• 研究分担者: 古本 淳一 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (10402934) ; 戎 信宏 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (60176782) ; 石田 祐宣 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60292140) ; 中北 英一 京都大学, 防災研究所, 教授 (70183506) ; 矢吹 正教 京都大学, 生存圏研究所, 助教 (80390590) ; 佐藤 嘉展 愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (90414036) ; 山口 弘誠 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90551383) ; 萬 和明 京都大学, 工学研究科, 助教 (90554212)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 流域水循環 / 蒸発散 / 水循環モデル / 樹冠遮断 / ドップラーライダー / 水蒸気ラマンライダー

研究実績の概要

最終年度にあたる平成30年度においては、本研究の3本柱である1）現地観測による森林流域内部の水循環把握　2）概念的水循環モデルの高度化と物理的三次元モデルの構築とその相互比較　3）大気リモートセンシングによる流域上空の降雨・水蒸気の時空間分布把握について観測・解析を継続するとともに、これまでの研究成果のとりまとめを行った。
1）については、1-1）青森、石川、滋賀、愛媛、各サイトにおける降雨・流出および気象の観測データに基づく水収支解析から、地域・樹種別の蒸発散特性（年、季別）を明らかにした。また、LAIや植生の活性度を指標とした蒸発散のメカニズムについても知見を得た。1-2）針葉樹（愛媛サイト）と広葉樹（滋賀サイト）の林内雨量調査に基づく樹冠遮断の解析から、LAIの年変化が少ない常緑針葉樹林の樹冠遮断率はおよそ23％で、落葉広葉樹林（着葉期：14.8％、落葉期：4.1％）に比べてかなり多いことを明らかとした。1-3) 広葉樹林地（滋賀サイト）でのUAVによる上空からの撮影に基づき、樹種判別、樹高推定の手法を開発してその精度について検討を行った。
2）については、2-1）概念的水循環モデルに現地土壌の特性を反映したパラメータを導入した。そして、各サイトの流出解析を行った結果、いずれのサイトにおいても実測ハイドログラフを良好に再現できた。2-2）三次元モデルでは昨年度開発したモデルをより広域に展開するための計算アルゴリズムを確立した。
3）については、3-1）2台の高分解能ドップラー・ライダーによりライダー周辺の風向・風速の平面データを作成する要素技術を開発し、また、3-2）水蒸気ラマンライダーによる水蒸気観測およびGNSS可降水量計測を実施し、森林上空の水蒸気分布、時間変化など解析した。そして、これらの技術を利用すれば流域上空の大気状況を広域的に把握できる可能性を示した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] 水質総負荷量の計測システム開発とその適用例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高瀬恵次・伊藤優子
  • 雑誌名: 応用水文、30: 595-598. 巻: 30 ページ: 595-598
• [雑誌論文] Evaluation of the effects of irrigation water on groundwater budget by a hydrologic model (2018)
  • 著者名/発表者名: Takase, K., Fujihara, Y
  • 雑誌名: Proceedings of PAWEES-INWEPF International Conference Nara 2018, 1101-1108. 巻: 10 ページ: 1101-1108
  • DOI: 10.007/s10333-019-00739-w, PWE3-015_WG3_16_282264
  • 査読あり
• [学会発表] 甲賀地方丘陵地におけるオゾン・水蒸気鉛直分布の季節変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 矢吹正教, 大津 龍, 河野邑弥, 鳥取裕作, 塚本誠, 竹内栄治
  • 学会等名: 東京理科大学研究推進機構総合研究院 大気科学研究部門 第３回成果報告会
• [学会発表] A Rama lidar with a deep ultraviolet laser for continuous water vapor profiling in the atmospheric boundary layer (2019)
  • 著者名/発表者名: Yabuki, M., T. Tsuda, Y. Kawano, Y. Tottori, M. Tsukamoto, and E. Takeuchi,
  • 学会等名: International Laser Radar Conference
  • 国際学会
• [学会発表] スギ人工林の樹冠遮断特性に関する検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤嘉展・戎信宏・萬和明・山口弘誠・中北英一・矢吹正教・古本淳一・高瀬恵次・石田祐宣
  • 学会等名: 水文・水資源学会
• [学会発表] Development of the low-cost and high-performance coherent Doppler lidar system (2018)
  • 著者名/発表者名: Higashi.K., J.Furumoto,
  • 学会等名: Coherent Laser Radar Conference
• [学会発表] A Study on the Convective Initiation by Combining Coherent Doppler Lidar and Large Eddy Simulation Model in the Urban Area, (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto.N., J.Furumoto and K.Higashi,
  • 学会等名: Coherent Laser Radar Conference
• [学会発表] 白神山地ブナ林における蒸発散量の経年変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 滝野祐・石田祐宣・伊藤大雄・戎信宏・佐藤嘉展・萬和明・山口弘誠・中北英一・矢吹正教・古本淳一・高瀬恵次
  • 学会等名: 水文・水資源学会
• [学会発表] UAVを用いた森林水文学的な樹冠形状画像解析の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 戎信宏・佐藤嘉展・萬和明・山口弘誠・中北英一・矢吹正教・古本淳一・高瀬恵次・石田祐宣
  • 学会等名: 水文・水資源学会