社会的意思決定を支援する「気候－水循環－植生－人間」結合系のモデリング

气候-水循环-植被-人类耦合系统建模以支持社会决策

• 批准号: 13J05893
• 负责人: 澤田 洋平
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05893/
• 关键词: 陸面データ同化; 生態水文モデル; マイクロ波リモートセンシング; 干ばつ解析; 陸上生態系; 陸面モデル; データ同化

本研究課題は、「衛星観測を援用して水循環と陸上の植生動態が相互作用するようなモデルを構築し、世界最高水準の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムを開発すること」を目的としている。平成27年度は(1)地上観測実験に基づいた新しいマイクロ波陸域観測アルゴリズムの確立、（2)植物の干ばつへの適応戦略のモデリング、(3)陸域データ同化システムを用いたアフリカ地域の干ばつモニターの開発について研究を行った。(1)では前年度までに積み上げてきた地上観測実験の知見を元に、水循環観測衛星「しずく」を用いて陸域の土壌水分量と植生水分量を同時に推定するアルゴリズムを開発した。新しいアルゴリズムでは「しずく」によるマイクロ波観測と、別の衛星による可視・近赤外領域の衛星観測を独自の方法で組み合わせることで、これまでに無い精度での観測を実現した。観測精度をオーストラリアの現地観測サイトで検証した。(2)ではオーストラリアのミレニアム干ばつにおいて、オーストラリア南西部の植物が水不足にどのように応答したかをリモートセンシングと数値モデルを組み合わせて解析した。生態系が干ばつによってバイオマスの全体量を減少させる一方で、光合成を行う葉の量をそのまま維持することで干ばつに耐えているメカニズムを提案し、それを説明できる数値モデルを構築した。この成果は今後の陸域生態系モデルの発展に寄与するものである。(3)では前年度までに開発を完了した水文-陸上生態系結合同化システム(CLVDAS)をケニア・エチオピア・ソマリア地域に適用し、干ばつモニターを開発した。この干ばつモニターと季節予報を組み合わせることで、2011年にこの地域を襲った大干ばつにおける農業生産力の低下を最大10ヶ月前から予測できることがわかった。この研究は社会問題解決に向けた我々の気象-水文-陸上生態系カップリングシステムの応用事例である。

该研究主题旨在“建立一个模型，在该模型中，水周期和陆地植被动力学与卫星观测相互作用，并开发世界上世界上最高水平的气象 - 流水学 - 透水生态系统耦合系统。”在2015财年，我们对（1）基于地面观察实验，（2）建模植物干旱适应策略以及（3）使用土地数据同化系统在非洲建立了植物干旱适应策略的研究研究。在（1）中，根据前一年的地面观测实验的知识，我们开发了一种算法，同时使用水循环观测卫星“ Shizuku”估算了土地湿度含量和植被水分含量。新算法使用“滴剂”与微波炉观测到可见的和近红外区域中的卫星观测值，以独特的方式使用另一个卫星，以前所未有的精度实现了观测。观察精度在澳大利亚当地观察地点进行了验证。 （2）分析了澳大利亚西南部的植物如何通过结合遥感和数值模型来应对澳大利亚千年干旱期间的水短缺。我们提出了一种机制，在该机制中，生态系统可以通过保持光合作用完整的叶子的数量来承受干旱，并构建了一个可以解释这一点的数值模型。这项成就将有助于陆地生态系统模型的未来发展。在（3）中，开发了肯尼亚，埃塞俄比亚和索马里地区的水文生态系统耦合同化系统（CLVDA），并开发了干旱监测器。干旱监测器和季节性预测的结合已证明，在2011年干旱袭击该地区的干旱期间，提前10个月可以预测农业生产力的下降。这项研究是我们的气象 - 流水学 - 事物生态系统耦合系统的应用示例，用于解决社会问题。

项目成果

分布型水循環-植生動態結合モデルの開発と応用

分布式水循环-植被动力学耦合模型开发及应用

• 发表时间: 2013
• 作者: Yohei Sawada;Toshio Koike;Yohei Sawada;澤田洋平;Yohei Sawada;澤田洋平;澤田洋平;澤田洋平
• 通讯作者: 澤田洋平

Simultaneous Estimation of both Hydrologic and Ecologic Parameters in the New Eco-hydrological Model Assimilating Microwave Signal

同化微波信号的新生态水文模型中水文和生态参数的同时估计

• 发表时间: 2014
• 作者: Yohei Sawada;Toshio Koike;Yohei Sawada;澤田洋平;Yohei Sawada;澤田洋平;澤田洋平
• 通讯作者: 澤田洋平

AMSR2観測輝度温度データを用いた陸域水文―生態系結合同化システム

使用 AMSR2 观测亮温数据的陆地水文-生态系统耦合同化系统

• 发表时间: 2015
• 作者: Yohei Sawada;Toshio Koike;Yohei Sawada;澤田洋平
• 通讯作者: 澤田洋平

マイクロ波衛星観測を利用した水文－陸上生態系結合モデルのパラメータ最適化

利用微波卫星观测的水文-陆地生态系统耦合模型参数优化

• 发表时间: 2014
• 作者: Yohei Sawada;Toshio Koike;Yohei Sawada;澤田洋平;Yohei Sawada;澤田洋平
• 通讯作者: 澤田洋平

Simultaneous estimation of both hydrological and ecological parameters in an ecohydrological model by assimilating microwave signal

• DOI: 10.1002/2014jd021536
• 发表时间: 2014-07
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Atmospheres
• 作者: Y. Sawada;T. Koike