次世代陸域モデルの構築による地球人間系の水・エネルギー・物質循環の定量評価

通过构建下一代土地模型对全球人类系统中的水、能源和物质循环进行定量评估

• 批准号: 18J12473
• 负责人: 徳田 大輔
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J12473/
• 关键词: 水文輸送; 全球モデル; 水温; 河川・湖沼結合モデル; 水質; 物質輸送; 熱輸送; 数値モデル; 河川水温; 河川水質; 湖沼

河川や湖沼といった陸域表層水は，陸地から海洋に水や熱，物質を輸送する経路である．本研究では，その役割を全球で評価するために，全球の河川・湖沼における水温・水質を統合的に計算する数値モデルを開発し，それを用いて陸域表層水がその下流部・沿岸部に及ぼす影響を定量評価した．■モデル開発の概要：(1) 陸上の上流・下流の位置関係等を定義する全球河道網データセットにおいて，湖沼やダムの位置，面積等を自動で表現するシステムを開発した，(2) 河川・湖沼においてそれぞれ水温・水質を計算するモジュールを河川流下モデルに結合した，湖沼は鉛直1次元を仮定し，河川・湖沼の移流で質量・熱量が保存する．■得られた科学的知見の概要：(1) 河川水温と氾濫の関係を明らかにした．氾濫は水面面積の増加と河道水深の低下をもたらし，特に後者は河川水温の上昇に寄与する．この表現によってメコン川等，乾季と雨季それぞれに水温のピークをとる河川の水温の再現性を向上させた，(2) 空間解像度約90mの地形データセット（標高等）と湖沼分布データセットを組み合わせることで，各湖沼の上流域面積を保存しながら河道・湖沼網が構築できることを明らかにした，(3) 湖沼の熱動態を表現することで，その下流部における河川水温の過小評価が改善されることを示した，(4) 本研究の水質スキームは全球で観測される水質（特に溶存酸素）を良好に再現し，また水中での化学変化や生物活動の表現は，アンモニアやリン酸といった項目の過大評価を大幅に改善することを示した．

河流和湖泊等地表水是一条将水，热和物料从陆地运到海洋的路线。在这项研究中，为了在全球评估其角色，我们开发了一种数字模型，该模型整合了全球河流和湖泊的水温和水质，并使用它来定量评估地表水对其下游和沿海地区的影响。 ■模型开发的概述：（1）开发了一个系统，该系统会在全球河网络数据集中自动表达湖泊和大坝的位置和区域，该数据集定义了上游和下游在陆地上的位置； （2）一个用于计算河流和湖泊水温度和水质的模块与河流流程模型相结合，假定湖泊是一个垂直尺寸，并且在河流和湖泊的对流中保留了质量和热量。 ■获得的科学发现概述：（1）阐明了河水温度与洪水之间的关系。洪水导致水表面积增加和河水深度的减少，尤其是后者有助于河水温度的上升。这种表达改善了河流水温的可重复性，例如湄公河，在干燥和雨季的季节达到顶峰，（2）已经表明，将地形数据集（海拔等）结合在一起，空间分辨率与大约90m和90m的空间分辨率和大约90m和湖泊分配数据集结合在一起，在每个湖中都可以在每个区域中构建（在每个湖泊中都可以在湖泊中构建（在湖中），该区域是在保护区域的3个区域（在湖泊上都可以构造出来的区域（遍布该区域）湖泊的热力学，低估了河流下游部分的河流温度，（4）（4）这项研究中的水质方案成功地重现了全球观察到的水质（尤其是溶解的氧气），并且在水中化学变化和生物学活性的表达显着改善了诸如氨和磷酸氨和磷酸盐和磷酸化物品之类的物品的过度估计。

项目成果

Development of a river and lake water temperature model on a global scale

全球范围内河湖水温模型的开发

• 发表时间: 2019
• 作者: Tokuda Daisuke;Kim Hyungjun;Yamazaki Dai;Oki Taikan
• 通讯作者: Oki Taikan

深層学習と簡易な前処理による洪水予測手法の日本域への適用：鬼怒川を例として

深度学习和简单预处理的洪水预测方法在日本地区的应用——以鬼怒川为例

• 发表时间: 2018
• 作者: Tokuda Daisuke;Kim Hyungjun;Yamazaki Dai;Oki Taikan;徳田大輔，KOO Eunho，金炯俊
• 通讯作者: 徳田大輔，KOO Eunho，金炯俊