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本研究課題では，まず，研究代表者らがこれまで開発してきた「水循環－農業活動の動的結合モデル」の高度化を進めた．これにより，流域の水循環，農地土壌内の水移動，水稲生産量に対する土壌水分ストレス応答について，より高い空間解像度での高精度計算が可能となった．また，「任意の対象地域に対して横展開や結果の解析・描画を容易に行えるように」との構想で数値モデル・解析システム群を整備し，実現させた．
その上で，温暖化・気候変動下での気温や降水量の将来変化について，CMIP5に参加する世界各機関の全球気候モデルGCM出力値を用いて解析し，それを統計的にダウンスケーリング及びバイアス補正して流域スケールでの将来予測気候情報を整理し，さらにその情報を「水循環－農業活動の動的結合モデル」に与えることで，将来気候下での流域水循環と農地水利用，水稲生産量について，「最も確からしい情報」とともに，その誤差範囲等の不確実性に関する情報を解析して算出した（「温暖化科学知の定量的評価」）．
一方で，現地調査を通して営農及び農地水管理（灌漑，栽培品種，作付時期等）上の課題・工夫点についてヒアリングするとともに，水文気象観測を実施し，水文環境と営農管理の関係性およびその経年変化，地域固有性について解析した（「農家経験知の定量的評価」）．その過程では，現地データが不十分な地域での解析に資するよう，降水や土壌水分量，農事暦に関する人工衛星観測データを効果的に利用する方法を開発・検証し，現地収集データと併せて解析に供した．
最終年度には，これらの解析結果を再整理・検証して国内外の学術誌に投稿し，成果の公表を進めたほか，海外の水資源・農業に係る現業機関および大学研究者らと意見交換を行い，今後の改良点を明確にした．また，本課題で得られた技術・知見を国内農業の課題解決のためにも展開すべく，国内の企業等とも意見交換を行った．
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