水循環の包括的なモニタリングにおける AMSR/AMSR-E の役割 Key Roles of AMSR/AMSR-E in Comprehensive Monitoring of Water Cycle 水問題と水循環変動 Water Problems and Water Cycle Variations AMSR/AMSR-E の貢献 Contributions of AMSR/AMSR-E 東京大学大学院工学系研究科小池俊雄 Toshio Koike, University of Tokyo 1
風水害 ( 日本 ) Floods/Storms in Japan 長崎県長与 :172mm/hr, 1982 徳島県海川 :1317mm/day,2004 ( 日本記録, Japan Record) 2 Number of Death Annual Human Loss by Floods/Storms log
風水害 ( アジア ) Floods/Storms in Asia 3 アジアにおける大規模な風水害による被害 Damages by Major Floods and Storms in Asia Year 地名 Location 死者数 Deaths 1991 バングラディシュ Bangladesh 1991 フィリピン Philippines 1991 中国准河 Huai River, China 1998 中国長江 Yangtze River, China 1998 インド, バングラディシュ India and Bangladesh 13,900 6,000 2,900 3,000 2,425
風水害 ( 世界 ) Floods/Storms in the World 4 88~ 97 年の自然災害被害の 3 分の 2 は風水害 Two third of the natural catastrophes worldwide, from 1988 to 1997, is caused by floods & storms. Other 8% Other 10% arthquakes 26% Floods & Storms 66% 風水害 Floods & Storms 地震災害 Earthquakes 28% Earthquakes その他 Others Floods & Storms 62% 死者数 : 390,000 Human Loss 経済被害 : $700 billion Economic Loss
5 水不足と渇水 ( 日本 ) Water Scarcity and Draught in Japan 年降水量の経年変化 Annual Rainfall Variation across the Ages
6 水不足と渇水 ( アジア ) Water Scarcity and Draught in Asia 地域 Region 南アジア South Asia 東南アジア Southeast Asia El Nino or La Nina エルニーニョ年 El Nino 65,72,76,82,87 ラニーニャ年 La Nina 68,71,75,85,89 エルニーニョ年 El Nino 65,72,76,82,87 ラニーニャ年 La Nina 68,71,75,85,89 収穫面積 Harvested Area (each year-a year before) 1,000ha 収穫高 Yield (each year-a year before) 1000t -1,610-6,190 + 585 +4,893-533 - 34 + 981 +1,779
7 水不足と渇水 ( 世界 ) Water Scarcity and Draught in the World 2025 年,40 億人 ( 世界人口の約半数 ) が厳しい水不足に直面 In 2025, it is projected that 4 billion people, a half of the world population, will live under a high water stress. 0% No Stress 10% Low Stress 20% Moderate Stress 40% High Stress 80% Very High Stress
8 水不足と渇水 ( 世界 ) Water Scarcity and Draught in the World 2002 カナダ渇水 2004 オーストラリア渇水 2004 米中西部渇水
の強さ雨が降る面積率雨Effects of Global Warming on Water Cycle 地球温暖化が水循環に与える影響 地球温暖化 赤外線 対流二酸化炭素増加 日射 二酸化炭素現状 二酸化炭素 2 倍 二酸化炭素現状 狭いところで強い雨 Heavier Rainfall in Smaller Area 大きな年々変動 インドの雨の変化 (India) Bigger Annual Variation 二酸化炭素 2 倍 9
地球上の水の分布と循環 降水 蒸発散 移流 大気 河川流出 降水 蒸発 陸域 地下水 雪氷 10 海洋
太陽放射エネルギー 反射 地球赤外放射 地球のエネルギーフローと水の循環 成層圏 対流圏 Ocean 太陽放射の地表面吸収 赤外放射 顕熱 潜熱 ( 気化熱 ) 11
Jan. Feb. Mar. Apr. May Jun. Jul. Aug. Sep. Oct. Nov. Dec. 12
AMSR-E によるシベリアの月平均積雪深 (1 月 ) 分布 Monthly averaged Snow depth estimated by using AMSR-E Jan. 2003 Jan. 2004 Jan. 2005 13 cm
14
北半球夏の大気加熱とアジアモンスーン WARM COLD 15
アジアモンスーン循環の構造 Asian Monsoon Circulation westerly easterly Upper High Atmospheric Heating Atmospheric Heating easterly westerly Lower High Water vapor Indian Ocean Ocean Bay of Bengal Tibetan Plateau Equator Himalayas 16
2003 validation time scale Gaize Obs MV Est MV 50 45 40 35 West soil moisture 30 25 20 15 10 5 5.7% 0 7/1 7/11 7/21 7/31 8/10 8/20 8/30 9/9 9/19 9/29 data average of the absolute errors 8.1% 40 35 2003 validation time scale D105 East Obs MV Est MV 30 25 soil moisture 20 15 10 5 17 0 7/1 7/11 7/21 7/31 8/10 8/20 8/30 9/9 9/19 data
チベット高原の土壌水分の季節分布 Seasonal Variation of the Soil Moisture in the Tibetan Plateau 18
現地観測データ In-situ Observation Data 大気入力 Atmospheric Focing 陸面モデル Land Surface Scheme Land Data Assimilation System 陸面データ同化システム AMSR-E 放射伝達モデル Radiative Transfer Model 評価関数 Cost Function 最小化手法 Minimization Scheme 19
soil moisture Assimilation No Assimilation 0.450 0.400 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 Surface skin soil m oisture at M S3478 0.050 0.000 7/3/1998 6:00 7/4/1998 6:00 7/5/1998 6:00 7/6/1998 6:00 7/7/1998 6:00 7/8/1998 6:00 Date M vs_m S3478_A ss M vs_m S3478_NoA ss M vs_4cm_obs 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 0.050 Surface skin soil moisture at MS3637 0.000 7/3/1998 6:00 7/4/1998 6:00 7/5/1998 6:00 7/6/1998 6:00 7/7/1998 6:00 7/8/1998 6:00 Date M vs_m S3637_Ass M vs_m S3637_NoAss M vs_m S3637_obs 0.400 0.350 Surface skin Soil moisture at MS6308 0.300 0.250 0.200 0.150 0.100 7/3/1998 6:00 7/4/19986:00 7/5/19986:00 7/6/19986:00 7/7/19986:00 Dat e Mvs_MS3608_Ass Mvs_MS3608_NoAss Mvs_MS3608_obs 20
modify obs [W/m2] (daily mean) 120 100 80 60 40 20 0 0 site: BJ org modify ref f(x)=x 20 40 H correlation diag. 60 80 100 120 cal [W/m2] (daily mean) 140 160 modify obs [W/m2] (daily mean) site: BJ 120 100 80 60 40 20 0 0 20 40 LE correlation diag. 60 80 100 cal [W/m2] (daily mean) org modify ref f(x)=x 120 140 160 顕熱フラックス算定値 Sensible Heat Flux 潜熱フラックス算定値 Latent Heat Flux 21
顕熱フラックス算定値 Sensible Heat Flux 潜熱フラックス算定値 Latent Heat Flux 22
全球数値気象予報モデル 再解析 GCM Prediction, Re-analysis 領域モデル Regional Model 大気 - 陸面結合データ同化システム Land-Atmosphere Data Assimilation System 衛星による地域データセット Satellite Regional Products 陸面モデル Land Surface Scheme Land Data Assimilation System 陸面データ同化システム AMSR-E 放射伝達モデル Radiative Transfer Model 評価関数 Cost Function 最小化手法 Minimization Scheme 23
L-A DAS Only Regional Model 24
25 Tangula Pass, Tibet, Aug., 1991
WARM COLD 26
2004 年 7 月新潟豪雨 July 13, 2004 Niigata, JAPAN 静止気象衛星 ( 水蒸気 ) GOES (Water Vapor) 静止気象衛星 ( 雲頂温度 ) GOES(Brightness Temp.) レーダ アメダス合成データ ( 降雨 ) RADAR-Rain Gauge (Precipitation) 27
General Circulation Model 全球 流域へのダウンスケール :Global to Local 4DDA 4DDA 全球予測の改善 Improved prediction Satellite data 大気初期値の改善 Improved Initial Condition 領域, メソモデル Regional/Meso Model In-situ data River Discharge データ統合システム Data Integration System Discharge Impact Effective Dam Operation 予測情報を用いたダム最適操作による洪水流量の低減 DHM 社会経済データ Socio-Economic Data 豪雨予測の改善 Improved Prediction 28