2021 Fiscal Year Annual Research Report
水共生学の創生に向けた水とその周辺環境情報の創出と展開
| Project Area | Integrated Sciences for Sustainable Human-Aqua Environment |
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21H05178
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
渡部 哲史 京都大学, 防災研究所, 特定准教授 (20633845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市川 香 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40263959)
花崎 直太 国立研究開発法人国立環境研究所, 気候変動適応センター, 室長 (50442710)
丸谷 靖幸 九州大学, 工学研究院, 助教 (50790531)
内海 信幸 京都先端科学大学, ナガモリアクチュエータ研究所, 助教 (60594752)
永井 信 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 主任研究員 (70452167)
金 炯俊 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (70635218)
上原 克人 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (80223494)
矢野 真一郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (80274489)
駒井 克昭 北見工業大学, 工学部, 教授 (90314731)
中下 慎也 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (90613034)
田尻 義了 九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (50457420)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| Keywords | 水循環 / 水文気候情報 / 水循環モデル / 気候変動 / 水・環境物質動態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画研究では領域目標である水共生学の創生に向け、超長期水文気候シミュレーション、水を取り巻く周辺環境の計測、観測および数値モデリングにより過去―現在―未来における水とその周辺環境の変化を明らかにすることに取り組んでいる。また、地球科学分野におけるデータを、生物圏および人間圏の研究に活用しやすい形に変換する情報翻訳のアプローチの開拓にも取り組んでいる。
サブテーマ1では、過去の長期水文気候情報の再構築の基礎となる気候プロキシデータの収集や整理を行った。気候プロキシデータとして用いられる木の年輪やアイスコア、湖沼堆積物などの特性や入手可能性を考慮し、水文気候情報の再構築に利用するプロキシデータの検討を行った。また水循環モデルH08による日本域長期シミュレーションの境界条件についても必要なデータの検討を行った。
サブテーマ2では水文モデル実験に必要な気象変数群を、気候変動を踏まえた将来予測も加えて整備した。特に日本域では数kmスケールでの実験が可能となる詳細な解像度のデータを作成した。加えて、考古資料、海図や地形図等の資料に基づき土地利用形態や海岸線の形状の変遷について明らかにした。また、衛星観測情報から湖沼や河川などの陸水量に関する分析を行い、水文気象シミュレーションの検証のための基礎情報を整備した。さらに他研究計画班との議論を通じて、これらの整備したデータや情報が他計画研究班の研究で活用される可能性を探ることに取り組んだ。
サブテーマ3では、流域スケールでの水・環境物質動態に関する情報の創出の基礎となるモニタリング情報を得るための環境整備を進めた。特に領域共通フィールドとなる釧路川をはじめとする北海道道東地域では、生態系による海からの窒素やリンなどの環境物質の移動が重要であることから、遡河魚遡上数や遡河魚の遡上に対する寄与因子等の情報についても収集および分析を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究を実施するにあたり、まず、本研究領域において不採択となった歴史研究班B01班と予定していた連携体制について再検討した。本研究では過去の長期水文気候情報の再構築、土地利用形態や海岸線の形状の変遷の把握に歴史研究を行う他計画研究班分担者との連携が必須であった。そのため、これらの研究を実施するために必要となる分担者を本計画研究班追加すると共に他研究計画班との連携体制を見直し、当初計画を実施できる研究体制を構築した。
各サブテーマの実施項目の進展はおおむね順調である。全球の長期水文気候情報作成に用いるプロキシデータや再構築手法の整理に関しては利用可能な期間、時間解像度、全球での空間分布などに着目して整理を行った。再構築手法についても作成されるデータの変数、空間解像度、時間解像度を調査し、複数の手法を比較するための基礎情報の整理が進んだ。
日本域長期シミュレーションについても、必要なモデルの整備とデータの検討を行った。まず、日本全域を高解像度でカバーするモデルの開発を行い、国際誌に論文が掲載された。最初のモデル開発は九州を対象にして構築したが、任意の地域のモデルを容易に構築できるよう改良を行った。茨城県中部を流れる那珂川・久慈川にも全く同様に適用できることを確認し、過去に実施した全球0.5度の超長期過去シミュレーションの日本域の結果の解析に着手した。
水循環システムの動態的な解明に向けた取り組みに関しては、水・環境物質動態の把握に向けて各圏域の既往研究を水共生学の観点からレビューし、サケの遡上を通じた分析や湖沼におけるメタン放出に関する分析等の具体的な着眼点を定めた。さらにそれらの分析の肝となる土地利用土地被覆変化について、現在から数十から数百年前からの変化を過去の写真や映像等に基づき復元する手法開発に取り組み、次年度以降の検討の基礎となるプロトタイプを得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きデータと手法について情報の収集と整理を行い、収集すべきプロキシデータや採用すべき再構築手法を検討する。また、再構築したデータを検証する方法についても検討を進める。これらの検討では他計画研究班へのデータ提供や情報翻訳を念頭に置き、他の計画研究班との研究会などを通じて再構築データに求められる水文気象変数や時空間解像度の聞き取りを進める。日本域長期シミュレーションについては人間活動を含む全国を対象とした実験に取り組む。また、他計画研究班から提供される歴史、経済、文化、生態系データを水循環シミュレーションに活用するための検討に着手する。
水を取り巻く周辺環境情報を得るための取り組みとしては、衛星観測情報や市町村史等の文献、写真や動画などの映像情報の収集および解析に取り組む。特に領域全体で設定された共同フィールドでは、他計画研究班との協働により各分野におけるデータの相互比較や対象地住民など関係者へのヒアリングを進めることにより、収集してきた各種情報の関連性や妥当性の分析に取り組む。
流域スケールでの水と環境物質動態を解明するための取り組みとしては、モニタリング環境の整備を進めると共に、得られたデータに基づく数値シミュレーションに取り組む。特に共同フィールドである釧路川を含む道東地域では遡河魚の遡上を考慮した物質循環、六角川を含む北部九州地域ではため池周辺の土砂、栄養塩動態に着目する。また水文気象情報や土地利用土地被覆変化を踏まえた過去―現在－将来にわたる動態的な変化の理解に向け、土砂、栄養塩動態について上述の日本域長期シミュレーションとの結合についても着手する。
以上の取り組みを基に領域全体で設定された共同フィールドを中心として他計画研究班と結果を共有するために必要な情報翻訳に取り組む。これにより、各計画研究班を超えた議論を進めることで水共生学の創生を目指す。
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