地球を巡る水の旅と予測可能性
The global hydrological cycle and its predictability
［PROFILE］
○研究分野／水文気象学、水文気候学、水工学、水資源工学
○研究テーマ／大気陸面相互作用、予測可能性、地球水循環
○研究室ホームページ
http://earth-fe.eng.hokudai.ac.jp
Tomohito Yamada ： Associate Professor
Laboratory of River and Watershed Engineering
Division of Field Engineering for the Environment
○Research field : Hydrometeorology,Hydroclimatology, Hydraulics,
Water resources engineering
○Research theme : Land-Atmosphere Interactions, Predictability,
Global Water Cycle
○Laboratory HP :
http://earth-fe.eng.hokudai.ac.jp/index_e.html
60億人が分け合う地球の水
人類が生活する陸の水に注目
水は日々＜旅＞をしており、大気、海洋、陸域を河川、降雨、蒸発散というプロセスを経て循環しています。このような地球規模の水の動きを地球水循環と言います。地球上には約14億km3の水が存在すると言われていますが、そのうち人類が実際に使用できる淡水はわずか0.8%しか存在せず、この限られた水資源を約60億人の全人類で分けあって生活しています。将来の人口増加を考えると、水資源の効率的な利用や降水をはじめとする水文諸量の予測精度の向上がもたらす意義は大きく、洪水や干ばつ等の水に関わる災害の軽減にもつながります。従来の研究では、水文気象予測の精度を向上するうえで主に大気や海面水温の観測が重要視されてきました。しかし、我々人類が生活を行う「陸域」も、見逃すことは出来ません。陸域の土壌水分は海水と比較するとわずかな量にもかかわらず、気候システムに対して無視しえない影響力を持っていることが、私たちの研究によって判明しつつあります。
予測精度向上のために
地球環境モニタリング
この知見は、複数の人工衛星による地球環境モニタリングのデータと気候モデルを組み合わせてスーパーコンピュータ上に疑似地球を再現し、そこからの予測で得られるものです（図1）。ここで土壌水分と気温予報スキルの関連性を示す一例として、1988年の夏に北米大陸を襲った大干ばつの予報結果を紹介します。一般に天気予報の精度は7〜10日程度を過ぎると大きく低下すると言われていますが、土壌水分情報の高度利用によって干ばつの予報精度が大きく向上することが分かります（図2a,d）。この結果は、干ばつや豪雨といった極端現象の事前把握に土壌水分が一定の役割を持つことを意味し、同時に土地を利用する人間活動が気候システムに大きな影響を及ぼす可能性を示唆しています。
こうした地球規模における研究活動は NASAをはじめとする世界の研究機関と共同で日々取り組んでいます。また、複数地点に設置した水文気象観測装置の結果から現象の物理的理解を進め、数値モデルの開発を行っています。今後このような観測網の拡大および数値モデルの精緻化が、地球水循環過程のメカニズム解明や安定的な水資源量の確保、災害の低減に大きく貢献していくと考えています。
（a）NASA
（b）NOAA
図1 地球観測衛星群（図1-a）と全球気候モデルの概要（図1-b）
Figure 1 : Schematic figures of a satellite observation system （A-Train, Fig1-a）and a global climate model （Fig1-b）
図2 土壌水分の初期情報がもたらす気温の予報スキル
（気温：予報開始後16〜30日後）。
a、d：土壌水分の初期情報ありの予報結果、b、e：観測値、c、f：土壌水分の初期情報なしで行った予報結果
Figure 2 : Surface temperature forecast skills in 1988 against climatology
| 地球環境 モニタリング |
地球環境問題の観点から東アジア・西太平洋域を中心に大気・海洋・陸水、および生物圏など地球環境全般の継続的なモニタリングが行われている。
参照サイト：国立環境研究所 地球環境研究センター 公式サイト「地球環境モニタリング」 http://db.cger.nies.go.jp/gem/ |
