Powerpoint

熱帯アジア気象水文データベースの
構築とその応用例：
タイ・チャオプラヤ川を対象とした土地利用
変化が河川流量に与える影響の
シミュレーション
安形康（JST-CREST,東大生産研）
金元植（延世大学）
鼎信次郎（東大生産研）
沖大幹（総合地球環境学研究所）
虫明功臣（東大生産研）
Aug. 2, 2002
第6回水資源に関するシンポジウム
1
GAME-Tデータセット
• 国際気象水文プロジェクトGAME-Tの一貫
– タイをはじめとする東南アジアが対象
• ルール：収集した現業データ＋集中観測結果の
全てを公開
• Internetで公開開始
– http://hydro.iis.u-tokyo.ac.jp/GAME-T/
• CD-ROM出版（Agata ed., 2002年6月）
Aug. 2, 2002
第6回水資源に関するシンポジウム
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現業データ
東南アジア諸国について，数百点の雨量データ
タイについて，数百点の流量データ
（1998年中心）
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第6回水資源に関するシンポジウム
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流量データ
• タイ国RID（王立灌漑局）から
データ提供
• 数百点の日流量（1980～)，
水位
– チャオプラヤ川，メコン川流域
• 当地域の水資源研究にとって
貴重なデータ
Aug. 2, 2002
第6回水資源に関するシンポジウム
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タイの水資源
• 本シンポジウム発表
No.90参照
• 主要河川の流量が1970
年代後半から長期低落
傾向
– 流出高200mm→155mm
• 原因不明．究明が
急務
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↑バンコク水源地点の年流量．
GAME-T DBより
第6回水資源に関するシンポジウム
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土地利用変化
• 20世紀後半，広大な森林伐採・農地拡大
• 9月の雨が減っている地点が多い：
地域気象モデルにより，森林伐採との密接な
関係が指摘（Kanae et al., 2001）
• 地表面水文過程も土地利用変化に影響されて
いるのではないか？
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第6回水資源に関するシンポジウム
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目的
• 土地利用変化シナリオを与えた
LSMシミュレーションにより，
• タイ・チャオプラヤ川の河川流量が，
流域の土地利用変化によって
どのように変化するか検討
Aug. 2, 2002
第6回水資源に関するシンポジウム
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データとモデル
• モデル
– 地表面水熱モデルSiB2-paddy（新井ほか2000）
– 河川ルーティングは行わない
– 灌漑も考慮しないが天水田の水深は上限を設ける
• データ
– フォーシング：1度グリッド気象データ（ISLSCP-1）
• 降水・風・気温・湿度・気圧，１９８７－８８
– ターゲット：ナコンサワン地点日流量(GAME-T DB)
– 補助データ：主ダム放流量・流入量
(GAME-T DB未公開データ）
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第6回水資源に関するシンポジウム
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SiB2-original (Sellersら)
• オリジナルSiB2では，水田の水熱バランスを
表現できない
-2
Energy Flux (W m )
800
600
■潜熱（観
測）
□潜熱（計
算）
Rn-Obs
lE-SiB
H-SiB
G-SiB
lE-Obs
H-Obs
G-Obs
W-Obs
400
200
0
-200
0
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6
12
Time (h)
18
第6回水資源に関するシンポジウム
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9
SiB2-paddy
• オリジナルSiB2では
地表面に水体がない
Rn
z2
• 水田に適合させる
ため，水体モデルを
加えた
→SiB2-paddy
r1
r2
z1
Canopy layer
r3
Gc
lEc+Hc
lEw+Hw
Dw
Dg
W
Water layer
Soil surface layer
Root zone
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lE+H
第6回水資源に関するシンポジウム
Gg
Gd
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SiB2-paddy
• SiB2-paddyは，水田の熱水収支を
正しく表現する→タイではこちらを使うべき
-2
Energy Flux (W m )
800
■潜熱（観
測）
600
400
Rn-Obs
lE-SiB
H-SiB
G-SiB
W-SiB
lE-Obs
H-Obs
G-Obs
W-Obs
□潜熱（計
算）
200
0
-200
0
Aug. 2, 2002
6
12
Time (h)
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11
土地利用変化シナリオ
•
•
流域は，１度×１度の
グリッド11個(ISLSCP)
からなるとする
下流平野部の土地利用を
変更するシナリオ群を設定
–
E98° E101°
N20°
T
T S
T S
O
N15°
標準実験１＋シナリオ３
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第6回水資源に関するシンポジウム
T
S
S
O
A
Nakhonsawan
 Paddy
 Crop
 Forest
12
土地利用変化シナリオ
•
•
•
•
Ctrl
T
T S
T S
S
T
S
S
S
A
T
S
S
S
T
S
S
S
P
Ctrl：下流1グリッドのみ
畑
A3:畑を3グリッドに拡張
P1：下流の畑を水田に P1
P3：P1の水田を3グリッド T
T
拡張
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A3
T
T S
T S
A
P3 T
T
S
S
A
A
T
T S S
T S S
P P
P
T:熱帯林，S:草地，
13
A:畑，P：水田
Ctrlランによる日流量再現度検証
Obs
4
Ctrl
-1
Obs: 175 mm year
-1
Ctrl: 162 mm year
赤：計算流量
青：補正流量
3
-1
•
ダム放流量データ
によって
流量を補正
その補正した
流量をSiB2-paddy
が再現できることを
確認
Runoff (mm hour )
•
2
1
0
Dry
-1
0
Rainy
100
200
Dry
300
400
Rainy Dry
500
600
DOY
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700
各シナリオにおける年間水収支
•
年流量(mm)：
最大80mm減少
観測
•
•
Ctrl P1
畑が増えると
流量が減る（A3)
水田だと
もっと減る（P3)
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A3
P3
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各シナリオにおける年間
流量と蒸発散量
•
•
畑・水田が増えると蒸散が増える
さらに，水田が増えると蒸発が増える
蒸散
流量
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遮断
蒸発
P1 P3
Ctrl A3
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各シナリオにおける
雨季の蒸発散量
•
•
水田が増えると雨季に蒸発が増える
原因：開放水面の存在，水を抜いた後も豊富な土壌水分
蒸散
流量
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蒸発
遮断
Ctrl P1A3 P3
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各シナリオにおける
乾季の蒸発散量
•
•
畑も水田も，乾季に蒸散が増える
原因：充分な土壌水分，豊富な日射，強い飽差
蒸散
遮断
蒸発
流量
Ctrl
P1A3P3
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結果のまとめ
雨季
畑が増える
水田が
増える
乾季
蒸散が
増える
蒸発が
増える
蒸散が
増える
•特に灌漑等を考えずとも，土地利用変化が水熱収支を
変化させ，蒸発散が増大することが示された．
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まとめ
• 熱帯アジア気象水文観測プロジェクトGAME-Tの一貫と
して，現地の現業観測データを大量に含むデータセットを
構築，公開した
• 熱帯水田に適合する陸面水文モデルをタイ・チャオプラ
ヤ川に適用し，農耕地増加と流域水収支項の変化との
関係を検討した．
• 草地→畑・水田という土地利用変化だけで
水熱収支が変化し，蒸発散が増大することが
示された．
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今後の課題
• 森林伐採の場合にはどのような変化が生ずるか
• 過去の土地利用変化データを用いて，
チャオプラヤ川における1975～1994年の
流量減少を定量的に説明できるか
• 世界最大のコメ輸出国であるタイの水資源の
安全をどのように保障しながら土地利用政策を
立案するか
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-1
T (mm hour )
P1
A3
P3
Dry Rainy Dry RainyDry
0.9
0.6
0.3
0.0
W2
0.1
• 各シナリオにお
ける，
0.0
-1
E (mm hour )
-0.1
–
–
–
–
0.9
0.6
0.3
0.0
0.1
W1
土壌水分の
季節変化
0.0
蒸散
根層土壌水分
表面蒸発
表層土壌水分
のCtrlとの差
-0.1
0
100
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200
300
400
DOY
500
600
700
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