Advancing global river hydrodynamic simulations using satellite surface water observations

利用卫星地表水观测推进全球河流水动力模拟

• 批准号: 20H02251
• 负责人: 山崎 大
• 金额: $ 10.82万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02251/
• 关键词: グローバル水文学; 全球河川モデル; 衛星観測

本年度は、衛星観測などを用いて全球河川モデルのシミュレーション性能を包括的に評価する「全球河川モデルのベンチマーク枠組み」の開発に集中的に取り組んだ。現地観測の河川流量、衛星高度計による河川水位、可視光衛星観測による浸水面積のデータを収集し、モデル出力と比較可能なようにデータ形式変換や品質管理を行なった上で、全球河川モデルの出力結果を比較してシミュレーションスコアを自動的に算出する仕組みを開発した。また、複数地点の精度指標を統合する手法も開発し、河川モデルがリファレンスシミュレーションと比較して改善したかを判断するモデルベンチマークが可能になった。この仕組みを用いて、どの入力流出量データがもっとも精度が高いかを客観的に判断できるようになったほか、流下スキームやパラメータを変更した際に、それがモデル性能の改善に寄与したかを広域で包括的にベンチマークできるようになった。また、衛星高度計の実際の観測データを全球河川モデルにデータ同化する手法を開発した。全球河川モデルには依然として水位にバイアスが存在するが、モデル水位と観測水位の両方を正規化することによって、データ同化によって河川流量の推定精度が向上することを確かめた。ただし、データ同化がうまくいく条件として、モデル計算流量の平均値や振幅にバイアスがないことが条件となっており、河川モデル自体のさらなる改善は必要である。この結果はHydrology and Earth System Science誌に発表した。この他、次世代衛星高度計SWOTの日本チームが集まって2022年7月に福岡でワークショップを行い、衛星高度計を用いた河川モデルパラメータ推定・データ同化・河川沿岸海洋モデルの結合といった先端的な研究の可能性について議論を行なった。

今年，我们专注于开发“全球河流模型基准框架”，该框架可以全面评估使用卫星观测和其他手段的全球河流模型的模拟性能。我们已经开发了一个系统，该系统通过可见的轻卫星观测值收集了现场观察到的河流流量，使用卫星高度计的河水水平，以及洪水区域，转换数据格式和质量控制，以便可以将它们与模型输出进行比较，然后比较全球河流模型的输出结果并自动计算模拟得分。我们还开发了一种整合来自多个位置的精度指标的方法，从而使模型基准确定与参考模拟相比是否有所改善。使用这种机制，现在可以客观地确定哪种输入流量数据是最准确的，现在可以全面基准基准在更改流程方案和参数时是否有助于改善模型性能。我们还开发了一种方法，将卫星高度计的实际观察数据吸收到全球河流模型中。尽管全球河流模型中的水位仍然存在偏见，但我们证实数据同化通过使模型和观察到的水位正常化来提高河流流量估计的准确性。但是，成功数据同化的条件是，模型计算流量的平均值或振幅没有偏差，并且需要进一步改善河流模型本身。结果发表在《水文和地球系统科学》杂志上。此外，来自下一代卫星高度计SWOT的日本团队聚集在2022年7月在福库卡举行研讨会，讨论了尖端研究的可能性，例如使用卫星高度计，数据同化和结合河流海洋海洋模型来估算河流模型参数。

项目成果

Prospects of Assimilating Remote Sensing Data into a Hydrodynamic Model in Amazon Basin

将遥感数据同化为亚马逊流域水动力模型的前景

• 发表时间: 2022
• 作者: Menaka Revel;Xudong Zhou;Dai Yamazaki;Shinjiro Kanae
• 通讯作者: Shinjiro Kanae

Toward Improved Comparisons Between Land‐Surface‐Water‐Area Estimates From a Global River Model and Satellite Observations

• DOI: 10.1029/2020wr029256
• 发表时间: 2021-04
• 期刊: Water Resources Research
• 影响因子: 5.4
• 作者: Xudong Zhou;C. Prigent;Dai Yamazaki

パリ天文台(フランス)

巴黎天文台（法国）

Correction of River Bathymetry Parameters Using the Stage?Discharge Rating Curve

利用阶段流量额定曲线修正河流测深参数

• DOI: 10.1029/2021wr031226
• 发表时间: 2022
• 期刊: Water Resources Research
• 影响因子: 5.4
• 作者: Zhou Xudong;Revel Menaka;Modi Prakat;Shiozawa Takuto;Yamazaki Dai
• 通讯作者: Yamazaki Dai

MERIT DEM Performs Better for Hydrodynamic Flood Model in Amazon Basin

MERIT DEM 在亚马逊流域的水动力洪水模型中表现更好

• 发表时间: 2020
• 作者: Prakat MODI;Menaka REVEL;Dai Yamazaki
• 通讯作者: Dai Yamazaki