超小型衛星による地域主体水管理の概念実証に向けた水文気象情報と衛星条件の地域分析

对水文气象信息和卫星条件进行区域分析，以证明利用微型卫星进行基于社区的水资源管理的概念

• 批准号: 21K18744
• 负责人: 鼎 信次郎
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18744/
• 关键词: 水管理; 衛星観測; 小型衛星; リモートセンシング

本研究は、超小型衛星による地域主体型水管理の概念実証に向けた初期段階として、近年の国内外の水関連災害や水管理を対象とし、a)本テーマに求められる水文気象情報の種類と信頼性（警報、避難、確率、危険レベル）・タイミング（リードタイム、頻度）・伝達手段を明らかにし、地域性の関数としての必要な水文気象情報を調査する。b)上で定義された水文気象情報を得るために必要な水文気象データと、その要求精度等を調査する。ここでは、申請者らが開発してきた物理的な雲降水予測モデル、人工知能貯水池操作モデル、水文モデル等によるシミュレーションを実施し、その開発も研究の主要な一部とする、といったあたりを狙いとしている。本年度は降雨予測とダムからの放流量の関係なども検討したが、ここでは物理的な雲降水予測モデルへの衛星同化について述べる。本年の最大の成果について、本研究と密接に関係する水工学論文集において出版された説明文を用いて、本年度の進展の特徴を説明する。近年、小型衛星技術が急速に発展し、地球観測を目的とした受動的マイクロ波センサ搭載の小型衛星群も実用化に向けて計画されている。こうした技術の水文気象分野での迅速な応用に向けて、本研究では、仮想観測シミュレーションと観測システムシミュレーション実験（OSSE）を組み合わせて、将来実現される小型マイクロ波衛星群の、現実的な観測データを同化した場合の地域・流域スケールの降水予測性能の評価手法を構築・適用し、予測性能を衛星群構成の設計パラメータとの関係にまで落とし込んで示した。その結果、小型マイクロ波衛星観測の高頻度同化によって降水域・強度の短期予測精度が顕著に向上することが示されると同時に、衛星群の構成によって観測頻度及び時間間隔のばらつきが変わることが、降水予測精度に比較的大きく影響することが分かった。

作为利用微卫星证明基于社区的水管理概念的第一步，本研究针对最近国内外与水有关的灾害和水管理，旨在确定可靠性（警告、疏散、概率、危险级别）、定时（提前时间、频率）和通信方式，并根据区域特征调查必要的水文气象信息。 b) 调查获得上述定义的水文气象信息及其所需精度所需的水文气象数据。在这里，我们的目标是利用申请人开发的物理云降水预测模型、人工智能水库运行模型、水文模型等进行模拟，并将其开发作为研究的主要部分。今年，我们还研究了降雨预测与大坝释放量之间的关系，但这里我们将讨论卫星同化到物理云降水预测模型中。对于今年最大的成果，我们将用与本研究密切相关的水利工程学杂志上发表的说明文字来解释今年进展的特点。近年来，小卫星技术发展迅速，搭载无源微波传感器的对地观测小卫星星座也正在规划实用化。为了将这些技术快速应用到水文气象领域，本研究将虚拟观测模拟和观测系统模拟实验（OSSE）相结合，获得未来将实现的小型微波卫星星座的真实观测数据。用于评估同化 2000 至 3000 日元时区域和流域尺度的降水预测性能，并显示了与卫星星座配置的设计参数相关的预测性能。结果表明，小微波卫星观测的高频同化显着提高了降水面积和强度短期预测的精度，同时表明观测频率和时间间隔的变化取决于降水成分的变化。发现这对降水预报精度影响比较大。

项目成果

A STUDY ON THE APPLICABILITY OF AI DAM OPERATION MODEL IN SNOWMELT SEASON FOR DAMS IN HEAVY SNOWFALL AREA

大雪区大坝融雪季AI大坝运行模式适用性研究

• DOI: 10.2208/jscejhe.77.2_i_109
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: 赤塚洋介;瀬戸里枝;鼎信次郎;小槻峻司;渡辺哲史
• 通讯作者: 渡辺哲史

Specifications and Accuracy of Rainfall Forecast Required for Pre-Release at Multi-Purpose Reservoirs in Japan

日本多用途水库预发布所需的降雨预报规格和精度

• DOI: 10.3390/w15071277
• 发表时间: 2023
• 期刊: Water
• 影响因子: 3.4
• 作者: Fujita Hayato;Kanae Shinjiro
• 通讯作者: Kanae Shinjiro

豪雪地帯のダムにおける融雪洪水の抑制と利水容量回復操作への AIダム操作モデルの適用可能性の検討

检验人工智能水坝运行模型在抑制融雪洪水和恢复大雪地区水坝用水能力方面的适用性

• 发表时间: 2021
• 作者: Jose Angelo HOKSON;Shinjiro KANAE;Rie SETO;赤塚 洋介，瀬戸 里枝，鼎 信次郎，小槻 峻司，渡部 哲史
• 通讯作者: 赤塚 洋介，瀬戸 里枝，鼎 信次郎，小槻 峻司，渡部 哲史

DEVELOPMENT AND APPLICATION OF A COUPLED ATMOSPHERE AND LAND DATA ASSIMILATION USING SATELLITE KA-BAND MICROWAVE OBSERVATION

卫星KA波段微波观测大气与陆地耦合数据同化技术的开发与应用

• DOI: 10.2208/jscejhe.77.2_i_1345
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: 前田悠太朗 ; 緒方奨 ; 福田大祐 ; 安原英明 ; 乾徹 ; 岸田潔;瀬戸里枝
• 通讯作者: 瀬戸里枝

APPLICABILITY OF JMA MSM AND GSM FOR PRE-RELEASE AT MULTI-PURPOSE DAMS IN JAPAN

JMA MSM 和 GSM 在日本多用途水坝预发布中的适用性

• DOI: 10.2208/jscejhe.77.2_i_85
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
• 作者: 藤田 隼人;瀬戸 里枝;鼎 信次郎
• 通讯作者: 鼎 信次郎