2015 Fiscal Year Annual Research Report
永久凍土地帯における活動層が有機物輸送機構へ与える影響の解明
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14J03382
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
丸谷 靖幸 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機物流出量 / 融雪モデル / 分布型水文流出モデル / 気候変動 / 全球気候モデル / 再解析データ / バイアス補正 / 寒冷地域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，気候変動が問題となっており，要因は二酸化炭素やメタンなどの温室効果ガスである可能性が指摘されている．北極圏のような極域では気候変動が生じ易く，温暖化に伴い活動層（夏期に融解する層）の厚さが変化し，河川流量や永久凍土に蓄積する貧酸素水や有機物流出量が変化すると言われている．これらが閉鎖性水域へ流入した場合，富栄養化を引き起こし大量のメタンが生成される可能性がある．生成されたメタンが大気へ放出された場合，将来，予測以上の環境変化が生じる可能性があり，永久凍土から流出する有機物量の把握は重要である．そこで本研究は永久凍土地帯における活動層が有機物輸送機構へ与える影響の解明を目的とする．
採用第2年度である本年は，寒冷地域を対象とする上で重要となる融雪現象を考慮した流域から流出する有機物量の将来予測について，河川流量や有機物量が存在する北海道知床ラウス川流域を対象に検討を行った．まず，初年度に構築した融雪モデルと分布型水文流出モデルを統合したモデル（DHM-SM）を，融雪現象を気温のみで推定可能なモデル（Degree-Day法）へと再構築した．改良したDHM-SMを用いることで流出解析を行い，観測値における積雪深の変化や河川流況を十分な再現精度を示した．その後，全球気候モデルGCMsにおける現在と将来気候の気象データをDHM-SMへ入力し，河川流況の推定を行った．さらに現地観測で得られた有機物流出量推定式を利用することで，現在気候と将来気候における有機物流出量の変化傾向についても検討を行った．
さらに北極圏などの観測データの乏しい流域における河川流況の推定手法に関する検討を行った．本年度は基礎的な検討として，全球の大気場を数値計算により再現している再解析データと観測値（降水量，気温）の比較を行い，再解析データが持つバイアスの補正手法の提案を行った．
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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
北極圏などでは日本などと異なり，豊富な気象観測データが存在しないことが考えられるため，初年度に構築した融雪モデルを改良し，気温のみで融雪現象を再現可能な融雪モデル（Degree-Day法）を構築し，観測された積雪深を良好に再現できることを示した．さらに，寒冷地域で重要となる融雪期の河川流況を再現するため，構築した融雪モデルを分布型流出モデルと結合したモデル（DHM-SM）を再構築し，モデルが観測値を十分な精度で再現できることを示した．また，近年問題となっている気候変動が寒冷地域の河川流況および流域から流出する有機物量へ与える影響についても，複数の気候シナリオにおける複数の全球気候モデルGCMsの出力値をDHM-SMへ適用することで，将来気候において河川流況および流域から流出する有機物量がどのように変化するかを明らかにした．
さらに，北極圏などの観測データの乏しい流域における河川流況の推定手法に関する検討を行った．本年度は基礎的な検討として，オーストラリアのCaboolture流域を対象に，全球の大気場を数値計算により再現している再解析データと観測値（降水量，気温）の比較を行い，再解析データが持つバイアスを補正する手法の提案を行った．よって，本研究で目的としていた項目に関して着実に成果を得ることが出来ているため，研究はおおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は初年度および採用第2年度に構築した融雪モデルを考慮した分布型流出モデルの高精度化を行う．さらに初年度とは異なる流域へ適用することで再現精度の検証を行う．また，熱収支法およびDegree-Day法の両者の再現精度を比較し，融雪に重要な気象要素について考察を行う．それにより，気象要素を抽出し，気候変動による融雪へ与える影響評価を行う．さらに，今年度も気候変動が寒冷地域などの流域へ与える影響を評価するため，複数のGCMsを用いたマルチモデルによる河川流況および有機物流出量の将来予測を行う．
有機物輸送機構に関しては，初年度および採用第2年度は現地観測によって得られた結果を基に有機物量を推定したが，将来では流出機構が異なる可能性が考えられるため，現地観測で得られる有機物量を基に土地利用毎の流出割合を推定し，その結果を分布型水文流出モデルへ導入することで，有機物輸送モデルの構築を行う．その後，数値計算結果と現地観測結果との比較を行う．
さらに，北極圏などの観測データが乏しい流域における水文気象データの作成手法として採用第2年度に着手した，再解析データの補正手法の精度を向上させるため，昨年度とは異なる流域への適用および新たなバイアス補正手法を提案し，補正手法の精度検証を行う．
また，初年度および採用第2年度と同様に，現地観測は寒冷地域である北海道などを中心として進める予定である．現地観測が計画通りに実施または得ることが出来ない場合は，衛星データ，再解析データや過去の観測結果を用いることで検討を行う．
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Research Products
(12 results)
