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北海道を対象とする総合的ダウンスケール手法の開発と適用

山田 朋人(北海道大学)

研究領域
研究テーマ
1:北海道を対象とした複数の全球気候モデルと複数の地域気候モデルを用いた力学的ダウンスケーリングとその成果を活用した総合的ダウンスケール手法の開発
3:北海道における気候変動適応研究のための水文・気象ダウンスケールデータの情報公開ツール「近未来ビューワ」の開発
研究者インタビュー



  研究目的  対象地域と実施体制  研究成果  各年度の主な成果  発表論文  (参考)研究構成  

研究目的

(1)複数の全球-領域気候モデルによる将来予測手法を開発し、将来の気候を予測すること。
(2)得られた将来予測結果を不確実性情報付で公開する情報提供手段「近未来ビューワ」を開発すること。

研究地域と実施体制

対象地域
北海道
実施体制
共同研究参画機関: 日本気象協会北海道支社
協力連携機関: 北海道開発局、土木研究所寒地土木研究所
北海道における気候変動に伴う水への影響への適応
研究成果

 2014年に発表されたIPCC(気候変動に関する政府間パネル)の第5次評価報告書では、将来地球の気温が2℃上昇することは避けられないとされています。このように地球全体の気温が上昇した場合に、北海道の気候はどうなるかを明らかにするために本研究を行いました。

 北海道は、雪が主な水資源であるとともに、豪雨や豪雪に対して脆弱だという背景があります。雪や雨は気候変動に伴う気温上昇の影響を受けることから、将来の気候の予測がとても重要です。

 気候変動に対する適応策は地域規模で実施されるものですが、将来気候の予測結果には、予測に使われる全球気候モデル(地球全体の気候を計算するモデル)、領域気候モデル(対象地域の気候を計算するモデル)、および温暖化シナリオ(将来の気候がどうなるか)のそれぞれに含まれる不確実性が反映されています。そこで、複数の全球-領域気候モデルによる将来予測手法を開発し、元の情報に含まれる不確実性を考慮した将来気候の予測を行うとともに、得られた将来予測結果を不確実性の情報を付けて分かりやすく公開するための「近未来ビューワ」という情報提供手段を開発しました。本研究で開発した3つの手法と「近未来ビューワ」について、以下に説明します。

①サンプリング・ダウンスケール手法
 将来予測に必要な計算資源を縮約する統計的ダウンスケーリング手法です。対象地域の特徴的な気候が表れている年だけを選んでダウンスケールを行う手法で、全ての年のデータを対象にダウンスケールする従来の方法に比べて計算量が少なくて済みます。(図1

②ハイブリッドダウンスケール手法
 気温の将来予測値と観測値を組み合わせることで、予測が困難な将来の短時間強降水強度を推定する手法です。(図2

③気温変化量から土地利用変化の影響を抽出する手法
 気温上昇には、地球温暖化の他、その地域の土地利用変化も寄与しています。この手法は温暖化のうち土地利用の寄与を定量化する手法です。気温の変化のうち、地球温暖化による分と土地利用変化による分を分離することができます。(図3

④近未来ビューワ
 北海道における将来予測結果を不確実性情報付で公開するための情報提供手段で、北海道の気候変動情報と、気候変動への理解を深めるための資料を提供しています。北海道大学を中心に計算された地球温暖化時の地域気候予測データに基づく作図およびデータのダウンロードが可能です。また、北海道の気候変動に関する研究や講演会の情報も提供しています。政策立案者や利害関係者をはじめ、将来の気候変動に関心のある方にお使いいただけます。(図4

 本研究では、地方自治体や観光業との協働によって地域環境の現状や今後を考えつつ観光を通した地域活性化につながる活動も行いました。また、書店でのイベントへの出展や、大学でのイベント開催なども行いました。

 今後は、近未来ビューワでの情報提供や自治体との協働を引き続き行う予定です。また、開発した手法は東南アジアや南アジアでの活用が始まっており、さらに発展させていきたいと考えています。


サンプリングダウンスケーリング
(DDS:Dynamical Downscaling(力学的ダウンスケーリング))


サンプリングダウンスケーリングの適用結果
図1 サンプリング・ダウンスケールの手法(上)と適用結果(下)


図2 ハイブリッドダウンスケールによる将来の短時間強降水強度の推定結果


図3 気温変化量から土地利用変化の影響を抽出する手法により土地利用変化に起因する不確実性を評価した結果


図4 近未来ビューワ
URL: http://www.njwa.jp/recca/

各年度の主な成果


発表論文


(参考)研究構成

 北海道では、地球温暖化による水資源の変化や治水・利水への脆弱性が指摘されていることから、気候変動適応策の立案は急務であり、そのためには地域気候の詳細なシミュレーションが必要です。
 本研究では、不確定性の幅を含む地域気候変動のシミュレーションのため、複数の全球気候モデルと複数の地域気候モデルを組み合わせたダウンスケーリングを実施します。また、ダウンスケールによって得られるデータや情報を分かりやすく提供するためのソフトウェアを開発します。

研究テーマ1:北海道を対象とした複数の全球気候モデルと複数の地域気候モデルを用いた力学的ダウンスケーリングとそのを活用した総合的ダウンスケール手法の開発
・マルチGCM(全球気候モデル)×マルチRAM(地域気候モデル)による力学的ダウンスケーリングの成果を活用した総合的ダウンスケーリング手法を開発
ハイブリッド・ダウンスケーリング手法の開発・小地域の詳細な確率情報を得る 土地利用変化によって生じる地域気候予測に含まれる誤差情報の抽出・土地利用変化の気候への影響を評価 ・土地利用変化による気候予測の誤差の程度を明らかにする手法の開発
サンプリング・ダウンスケーリング手法の開発 ・計算資源を低減
研究テーマ3:北海道における気候変動適応研究のための水文・気象ダウンスケールデータの情報公開ツール「近未来ヴューワ」の開発
・開発したダウンスケール手法により得られたデータを、水文・気象データの確率情報として分かりやすく集約 ・集約した情報をWeb上で容易に参照し、気候変動適応策立案に活用できるようにする
情報の公開
実務者・市民が 直接データをチェック可能
脆弱性が指摘される北海道の治水・利水における気候変動適応策立案に貢献