• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実施状況報告書

魚群れる河川再生に向けた回遊魚生活史の新機軸モデル創成

研究課題

研究課題/領域番号 17K15345
研究機関島根大学

研究代表者

吉岡 秀和  島根大学, 生物資源科学部, 助教 (70752161)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード魚類回遊 / 微分ゲーム / 最適停止問題 / 有限差分法 / 河川環境 / 粘性解
研究実績の概要

島根県斐伊川を研究対象地として,アユに焦点を当て,生物の巨視的な回遊メカニズムを記述できる数理的な方法論の構築を試みた.その結果として,近年発展が著しい「確率論的最適化問題」や「微分ゲーム理論」の観点から回遊を記述する,新しい数理生物学的な理論に至った.本理論の枠組みでの回遊は,確率論的に揺らぐ環境下における生物個体群の意思決定過程の帰結として生じる.これに加えて,斐伊川におけるアユ放流実験,定点的な水理水文観測を行った.
初年度の数理モデリングではとりわけ,アユ個体群が生息地間を移動するタイミングを決定する確率論的最適停止問題の定式化,数学解析,数値計算,アユ回遊への応用性の検討を行った.また,河川環境の不確実性をより具体的な形で取り入れた,微分ゲーム版のモデルも構築し,その数値計算を行った.本研究の数理モデリングでは,ある種の非線型偏微分方程式の解を求めることが,結果として生じる回遊の具現化に繋がる.そのため,微分方程式の数値計算にある程度の重点を置いた.また,現代的な(偏)微分方程式論における弱い解の概念「粘性解」の観点から回遊のメカニズムを検討できた.すなわち,回遊の生起とある微分方程式の解が有する特異点の構造を関連づけた.この微分方程式に対しては,安定した数値計算が可能であることを実証した.
さらに,数理ファイナンスにおいて用いられているモデルと本理論におけるモデルの類似性は非常に興味深く,なおかつ数学解析や数値計算において大変役立つことが示唆された.研究成果の一般市民向けシンポジウムでの講演,漁協総代会での講演,漁協広報雑誌での公開も行った.

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

数理モデリング,現地調査ともに,ある程度の成果が得られており,学外への研究成果発表にまで至っているためである.現地調査については,研究初年度の成果から,次年度で改善すべき点が明らかとなった.これについては,次年度の研究に反映する.

今後の研究の推進方策

モデルパラメータの同定や,可能な限り簡素な構造を保つモデルの深化,斐伊川漁協と協力した現地調査の継続,地域社会への研究成果のフィードバックを引き続き行っていきたい.とくに,モデリングについてはアユの一生を記述しうる,複数生息地間の回遊現象の記述にひとつの重点を置く.また,斐伊川以外の河川におけるアユ個体群動態のデータも取得できたので,これも本研究に積極的に活用していく.

次年度使用額が生じた理由

初年度春期のアユ生態現地調査結果から,次年度は調査規模を大きくする必要性が確認されたため.

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Singular stochastic control model for algae growth management in dam downstream2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Hidekazu、Yaegashi Yuta
    • 雑誌名

      Journal of Biological Dynamics

      巻: 12 ページ: 242~270

    • DOI

      https://doi.org/10.1080/17513758.2018.1436197

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A generalized exact formula for the swimming cost of upstream fish migration2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Watanabe T., and Tsugihashi K
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 74 ページ: I_391~I_396

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mathematical analysis for management of released fish2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H.、Yaegashi Y.
    • 雑誌名

      Optimal Control Applications and Methods

      巻: 39 ページ: 1141~1146

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/oca.2392

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A simple game-theoretic model for upstream fish migration2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Hidekazu
    • 雑誌名

      Theory in Biosciences

      巻: 136 ページ: 99~111

    • DOI

      10.1007/s12064-017-0244-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An optimal management strategy for stochastic population dynamics of released Plecoglossus altivelis in rivers2017

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
    • 雑誌名

      International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing

      巻: 8 ページ: 1-16

    • DOI

      https://doi.org/10.1142/S1793962317500398

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic optimization model of aquacultured fish for sale and ecological education2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Hidekazu、Yaegashi Yuta
    • 雑誌名

      Journal of Mathematics in Industry

      巻: 7 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1186/s13362-017-0038-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ダム直下における付着藻類の繁茂を抑制する流量管理方針のモデリング2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 雑誌名

      河川技術論文集

      巻: 23 ページ: 561-566

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical methods to simulate moisture dynamics in fibrous sheet2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Hidekazu、Fukada Kotaro、Kita Ichiro
    • 雑誌名

      Journal of Mathematics in Industry

      巻: 7 ページ: 1-25

    • DOI

      https://doi.org/10.1186/s13362-017-0040-1

  • [学会発表] 確率論的な特異制御問題に付随する変分不等式に対する有限差分法2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      日本応用数理学会環瀬戸内応用数理研究部会第21回シンポジウム
  • [学会発表] 魚食性鳥類カワウの駆除計画の策定を目的とした特異確率制御モデル2018

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      数理農学の基盤づくりに向けて
  • [学会発表] 生物移動の数理モデルにおける粘性解2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 岡本 久, 白井 朋之, 田上 大助, 宇波 耕一
    • 学会等名
      数理農学の基盤づくりに向けて
  • [学会発表] 数理科学の観点から生物資源の管理を考える2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和
    • 学会等名
      平成29年度生物資源科学部セミナーおよび島根県食品工業研究会との交流会
  • [学会発表] 島根県斐伊川における環境・生態の数理モデリング2018

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 次橋 健太郎, 渡部 建志, 八重樫 優太
    • 学会等名
      平成29年度生物資源科学部セミナーおよび島根県食品工業研究会との交流会
  • [学会発表] 水際境界が大移動する吹送流場の水平2次元流れ解析に対する局所慣性方程式の適用性2017

    • 著者名/発表者名
      田中 智大, 吉岡 秀和
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
  • [学会発表] 有害生物個体群の駆除戦略を導く特異確率制御モデルの数値近似2017

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
  • [学会発表] inite difference approximation of a variational inequality for fish migration2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Tagami D., and Shirai, T.
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
  • [学会発表] 浅水流方程式の数値計算におけるAUSM法の適用と評価2017

    • 著者名/発表者名
      木村 匡臣, 吉岡 秀和
    • 学会等名
      第22回計算工学講演会
  • [学会発表] 河床付着藻類の繁茂抑制に関する変分不等式の具体的な厳密解と漸近解2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会
  • [学会発表] 最適停止問題に基づく魚類回遊タイミングのモデリング2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      日本応用数理学会2017年度年会
  • [学会発表] 内水面水産資源の堅牢な管理指針を見出すための微分ゲーム理論2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      ELR2017名古屋
  • [学会発表] 河川水系の漁場特性を考慮したアユ放流量の最適配分モデル2017

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原正幸
    • 学会等名
      第74回農業農村工学会京都支部講演会
  • [学会発表] Generalization of a singular stochastic control model for optimal suppression strategy of a fish-eating bird population2017

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原正幸
    • 学会等名
      第25回日本雨水資源化システム学会大会研究発表会
  • [学会発表] Fish migration as a stochastic optimal stopping problem: application of the methodology in mathematical finance2017

    • 著者名/発表者名
      吉岡 秀和, 八重樫 優太
    • 学会等名
      ファイナンスの数理解析とその応用
  • [学会発表] Application of singular stochastic control theory to fish-eating waterfowl population management2017

    • 著者名/発表者名
      八重樫 優太, 吉岡 秀和, 宇波 耕一, 藤原 正幸
    • 学会等名
      ファイナンスの数理解析とその応用
  • [学会発表] Applicability of the 2-D local inertial equations to long-term hydrodynamic simulation of the Tonle Sap Lake2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka T. and Yoshioka H.
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Conservation and Management of Tropical Lakes
    • 国際学会
  • [学会発表] On mathematics of the 2-D local inertial model for flood simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H. and Tanaka T.
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Conservation and Management of Tropical Lakes
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal policy of predator suppression for sustainable inland fishery management2017

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
    • 学会等名
      12th SDEWES Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Viscosity solutions of a mathematical model for upstream migration of potamodromous fish2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H., Shirai T., and Tagami D.
    • 学会等名
      12th SDEWES Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical simulation of animal migration via a nonlinear degenerate elliptic free boundary problem2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H. and Yaegashi Y.
    • 学会等名
      The 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable local inertial model with an implicit and consistent friction term treatment2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka T. and Yoshioka H.
    • 学会等名
      The 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] A two-variable stochastic singular control model for management of fishery resources under predation2017

    • 著者名/発表者名
      Yaegashi Y., Yoshioka H., Unami K., and Fujihara M.
    • 学会等名
      The 36th JSST Annual International Conference on Simulation Technology
    • 国際学会
  • [学会発表] An exactly solvable stochastic control model for gradual and radical animal migration2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka H.
    • 学会等名
      EMAC2017
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-12-17  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi