Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

大気汚染 / 森林火災 / 気候モデル / PM2.5 / 気候変動 / 農作物 / 経済分析 / 水循環 / シベリア / 陸面モデル / 温暖化実験 / 機械学習 / 灌漑 / 経済評価 / 環境経済 / 地球変動予測 / 自然災害 / 水資源 / 大気現象 / 経済政策

人類の持続可能性の観点から重要な，「災害」，「食（農）資源」，「水資源」，「大気汚染」に関連した研究を，気候モデル・衛星・再解析データ等を用いて解析し，経済分析を行った．大気汚染では，森林火災予測に直結する気候・環境要因を明らかにし，機械学習で火災予測の初期検討を行った．気候モデル実験では，シベリア森林火災が増加した際のPM2.5日平均環境基準を超える日数や若年性死亡数の変化を分析し，経済損失まで見積もった．また，MIROC最新版に改良版作物成長モデルMATCRO（作物4種）を導入した．水循環の観点から，日本では0.5K/100年間の気温上昇が存在で，実測降雨の新記録発生頻度が説明された．

地球温暖化が進む中，人類の持続可能性に直結する「災害」，「食（農）資源」，「水資源」，「大気汚染」の変化が今後懸念される．本研究では，農作物4種を改良版MATCROとして最新版気候モデルMIROCに組み込み，今後の食資源と温暖化の関係の研究への貢献が期待される．さらに，シベリア森林火災が増加した場合に，大気汚染（PM2.5）がどの程度風下域へ運ばれ，人の健康と経済の観点から影響を与えうるかについて重要な知見を得た．また，温暖化時のこの森林火災増加の経済的影響まで評価ができた．これらは，初期的知見とは言え，将来の適応策を検討する際の重要な基礎データとなり，その社会的意義は大変大きいと考えられる．

土壌水分 / グローバルデータセット / 中長期予報 / 大気陸面相互作用 / 世界水資源 / 気候モデル / 降水予測 / 陸面モデル

数週間以上の時間スケールを持つ地球大気環境の変動は、その下部境界条件である海洋の海面水温や陸上の土壌水分や積雪の影響を強く受けていることが明らかにされつつあり、それに密接に関わっているグローバルな土壌水分情報を知る重要性が高まってきた。そこで、観測外力を与え続けて、時間積分することによって全地球陸面の土壌水分を推定するという国際共同研究プロジェクト(Global Soil Wetness Project ; GSWP)が数年前に行なわれた。
そこで本研究ではその応用及び発展として、次のような研究を行なった。まず、GSWPや人工衛星データによって得られたグローバルな土壌水分分布を大気大循環モデルの初期値あるいは境界条件として与えて季節降水予測に関する数値実験を行い、気候値やfree runの場合に比べて降水予測精度がさらにどの程度向上するかを明らかにした。その結果、降雨シミュレーションの改善のためには、表層だけでなく深層までの土壌水分のプロファイルまたは全土壌水分量が必要であることが示唆され、その変換アルゴリズムの開発に成功した。また変換アルゴリズムを用いた季節降水予測結果を検証した結果、一部陸上において予測精度が向上し得ることを確認した。
また、GSWPへの入力としての全球降水量分布を補正した。特に高緯度における降雪補足率は一般に補正が必要であると認識されているが、個別の計測に対する各種手法を収集整理し、それを基に全球データへ適用可能なアルゴリズムを開発することによって、補正を実施した。その結果として水収支が一部改善され得ることが示唆された。
同時にグローバルな土壌水分情報や、そのシミュレーションの過程で算定されるグローバルな水文量は、まさに今世紀における人類生存の鍵の一つである水資源の算定に他ならないことが認識されるに至り、GSWPにより算定された地表面流出量とそれより計算される河川流出量を用いて、水資源研究を行なった。その結果、黄河・インダス・アメリカ西部など現在社会的水問題が顕在化しつつある地域の水危機が、グローバルデータセットおよびシミュレーション結果から地球上の地理的分布として導出可能であることを明らかにした。

【研究分担者】
山田朋人	北海道大学	工学研究院	准教授	(Kakenデータベース)
成田大樹	東京大学	大学院総合文化研究科	准教授	(Kakenデータベース)
増冨祐司	茨城大学	農学部	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
田中賢治	京都大学	防災研究所	助手	(Kakenデータベース)
小池俊雄	東京大学	工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
喜連川優	東京大学	生産技術研究所	教授	(Kakenデータベース)
鼎信次郎	東京大学	生産技術研究所	助手	(Kakenデータベース)
江守正多	国立環境研究所	大気圏環境部	研究員