衛星・現地観測を併用した全球規模での地下水資源量評価手法の開発

开发一种结合卫星和现场观测评估全球范围地下水资源的方法

• 批准号: 19J15236
• 负责人: 塩尻 大也
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J15236/
• 关键词: 陸面過程モデル; 地下水; ウズベキスタン; 衛星観測

本研究では、全球規模で地下水資源の持続可能性推定を可能とすることを目的としている。そのために陸面過程モデルSiBUCの改良を行った。陸面過程モデルSiBUCは気象データを入力とし鉛直方向の水・熱収支を解析することで、陸域の水の状態を診断するモデルである。このモデルを用いて、過去に全球規模での水資源の持続可能性推定も行われてきた。しかし地下水についてはこれまで考慮されていなかった。地下水資源は過剰取水により枯渇する可能性のある非持続可能な水資源であり、水資源の持続可能性を語る上では欠かせないものである。そこで本研究では全球規模で適用可能なSiBUCを改良し、地下水位を解析可能な新たな手法を開発した。地下水解析手法の開発のために、その前段階としてリチャーズ式に基づいた土壌水分場の詳細な解析が可能な多層モデルを構築した。その出力値を基に、SiBUCで地下水位を解析するために必要な関係式を見出し、新たな手法の開発に成功した。当初の予定では2019年夏にウズベキスタンの2か所に設置した気象・土壌水分・地温・地下水位を測定するセンサーのデータを用い、モデル構築を行う予定であった。しかしながらコロナウィルスによる渡航制限のため、データ回収を行うことができなかった。そのためモデル開発には観測データの代替として、リチャーズ式による多層モデルを使用している。ウズベキスタンでは多種多様な値を観測しており、鉛直方向の水・熱収支を詳細に把握可能な貴重なデータを得ることができる。今後データ回収が行えた際には、本研究で構築した地下水位解析が可能なモデルの出力値の詳細な検証を行うことができるため、モデルのさらなる改良が見込まれる。

这项研究的目的是使估计全球范围内地下水资源的可持续性成为可能。为此，我们改进了陆地表面过程模型SiBUC。陆地表面过程模型SiBUC是通过输入气象数据并分析垂直水热平衡来诊断陆地水状况的模型。该模型过去曾被用来估计全球范围内水资源的可持续性。然而，迄今为止尚未考虑地下水。地下水资源是一种不可持续的水资源，可能因过度取水而枯竭，在讨论水资源的可持续性时至关重要。因此，在本研究中，我们改进了可在全球范围内应用的SiBUC，并开发了一种可以分析地下水位的新方法。作为开发地下水分析方法的第一步，我们构建了一个基于理查兹方程的多层模型，可以对土壤湿度场进行详细分析。根据输出值，他们找到了使用 SiBUC 分析地下水位所需的关系表达式，并成功开发了一种新方法。最初的计划是利用 2019 年夏季安装在乌兹别克斯坦两个地点的传感器的数据建立一个模型，以测量天气、土壤湿度、土壤温度和地下水位。然而，由于冠状病毒造成的旅行限制，无法收集数据。因此，在模型开发中使用基于理查兹方程的多层模型作为观测数据的替代方案。乌兹别克斯坦观察到了各种各样的数值，从而可以获得有价值的数据，从而详细了解垂直水热平衡。当我们将来能够收集数据时，我们将能够对本研究中开发的可以分析地下水位的模型的输出值进行详细验证，因此预计该模型将得到进一步改进。

项目成果

GRACEによる衛星観測データを用いた地下水涵養量の推定

利用 GRACE 卫星观测数据估算地下水补给量

• 发表时间: 2019
• 作者: 塩尻大也;田中賢治;田中茂信
• 通讯作者: 田中茂信

Improvement of a land surface model to simulate groundwater level

改进模拟地下水位的地表模型

• 发表时间: 2019
• 作者: Daiya Shiojiri;Kenji Tanaka;Shigenobu Tanaka
• 通讯作者: Shigenobu Tanaka

Validaion of land surface model considering groundwater level change

考虑地下水位变化的地表模型验证

• 发表时间: 2020
• 作者: Daiya Shiojiri;Kenji Tanaka;Shigenobu Tanaka
• 通讯作者: Shigenobu Tanaka