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研究領域

水

研究テーマ

１：気候差分ダウンスケーリング法の開発

２：大気－陸面結合データ同化法の開発

３：水・エネルギー収支分布型水文モデルの高度化と水災害リスクの評価と河川・水資源管理システムの開発

　首都圏では気候変動に伴って洪水や渇水等の水災害の危険度が高まっています。気候変動を予測する情報には色々な不確かな情報が含まれているので、これをできるだけ確かな情報に直し、水災害の軽減に役立てる必要があります。

　計算される気候変動の予測データは非常に大きな単位で計算されているので、それを細かな情報に変換する必要があります。また、計算される情報の中には誤差が含まれているので、その誤差をできる限り軽減することが必要です。その上で、これら気候変動の情報を洪水や渇水の予測情報に変換し、さらにはそれをコントロールするために有用な情報に変換することが、本研究の目的です。

　この研究で得た成果は４つあります。
① 気候予測モデルにある不確さを改善する方法として、大きなスケールから細かなスケールに変換する手法の開発を行いました。ここでは気候予測モデルのばらつきを考慮して、確率的にその違いを表す手法を新たに開発しました。（図１）
② 豪雨や渇水の被害を表すために高度なシミュレーションモデル、すなわち衛星データと数値モデルを組み合わせた新たな手法を開発しました。（図２）
③ 上記①②から得られたデータを効果的に洪水予測や渇水予測に変換するためのシミュレーションモデルを開発しました。（図３）
④ 上記で開発した手法やモデルを用い、洪水のばらつきを効果的に算定するために、確率的な洪水予測（アンサンブル予測）を新たに開発し、それをダムの最適操作に用いるという手法を開発しました。（図４）

　これらの研究成果はデータ統合・解析システム（DIAS）に組み込まれ、国土交通省関東地方整備局に配信され、ダムの最適操作や洪水の防御のための水防活動の支援に使われています。このシステムは利根川だけではなく、全国に展開が可能であり、また海外の河川の管理にも適用できます。具体的にはアジアやアフリカの河川に対して、政府開発援助としてJICAやあるいはアジア開発銀行の支援を得て、このシステムの導入が進められています。

　さらに本研究は、生物多様性や健康、都市といった環境に係る研究グループと協働して、統合的な情報を送り出し八王子市の行政や市民の方々と共有して環境や災害のリスクの軽減に役立てています。

図１　気候差分ダウンスケーリング法

ダウンスケーリング（大きなスケールから小さなスケールへの変換）の手法で、気候予測モデルのばらつきを確率的に表します。

図２　衛星データを用いた大気-陸面結合データ同化法

衛星データと数値モデルを組み合わせたシミュレーションモデルです。降水を生じる雲の情報を衛星データから得て同化することにより、良好な結果が得られます。

（洪水時）

（渇水時）
図３　水災害リスクの評価と河川・水資源管理システムの開発（上：洪水時　下：渇水時）
洪水や渇水の予測を行うシミュレーションの実行結果です。

図４　水災害リスクの評価と河川・水資源管理システムの開発

洪水のばらつきを効果的に算定するため、確率的な洪水予測（アンサンブル予測）を行い、ダムの最適操作に活用する手法を開発しました。