太陽地球システム・エネルギー学講座

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

資源エネルギー・セキュリティ学分野 Resources and Energy Security Studies

Security and risk management for resources and energy development aswell as statistical information studies based on earth science.

教授

駒井 武

Professor

Takeshi Komai

研究室概要
資源エネルギー・セキュリティ学分野は、2013 年 4 月に新しく創設された研究室である。環境と資源・エネルギーの相互作用に関する様々な研究成果をもとに、地球環境に以下、最近の代表的な成果について紹介する。

津波堆積物の化学的性状特定とリスク評価

おける物質循環に根ざした地圏システムの理解、資源・エ

東日本大震災により発生した大津波は、東北地方から関ネルギー開発に伴う安全保障および環境リスク管理、人の東地方の太平洋沿岸地域に甚大な被害をもたらした。短時

健康と自然環境との関係、地圏環境における土壌や地下水間に津波が運搬した海底堆積物や土砂は、沿岸域から内陸等の汚染問題、さらには有害化学物質のリスク評価に関すの土壌の上に堆積し、農用地や市街地の復興に大きな障害る総合的な教育・研究を実施する。となっている。このため、東日本沿岸域を対象として、津本研究室では、地球科学と資源・エネルギー開発の基礎波堆積物の調査および試料の採取を行い、堆積物の性状や学術を基礎として、地球環境および地域環境の保全に関す化学組成に関する調査研究を実施した。図1および図2は、る技術やシステムの研究開発を実施し、教育および研究を津波堆積物の地球化学的な特徴およびリスク評価の結果を通じて学術や社会に貢献することを特色としている。

示したものである。一部の地域でヒ素などの有害元素の濃具体的には、以下のような特徴的な内容の研究と教育を行っている。

度が比較的高いものの、全体的に含有量、溶出量の基準値を下回り、地球化学的なバックグラウンドと大差がないと・地球科学に基づいた数値情報解析および地圏情報整備の評価結果が得られた。この研究成果は、公益社団法人土・石油天然ガス、メタンハイドレート等の開発促進

木学会より論文賞を受賞した。

・鉱物資源および燃料資源の開発に伴う環境リスク軽減
・環境や健康に関わる諸問題のリスクの定量的解析
・現場の調査や観測に基づいた資源環境問題の把握
・自然科学と社会科学の融合（リスク認知・伝達）

24の緊急的な取り組みも実施している。

桑谷 立

Assistant Professor

Tatsu Kuwatani

過去の巨大津波到達範囲の詳細な推定につながるものと期

and biological survey for tsunami deposits and disaster

待されている。

solid waste management in Tohoku district. By the resultof risk analysis of tsunami deposits, research paper

業績award was obtained from Civil Engineering Society ofJapan. These outcomes of research can also be utilized

We have developed the geo-informatics system andto environmental problems, such as ecological risk

subsoil databases with risk maps for heavy metals inassessment, enhanced production of resources, and land

regional scale, based on the accumulation of various

use policy in industrial society.

kinds of geological and environmental survey. The geo-In addition, we have launched a big research projectenvironment risk assessment system, one of the"Sparse Modeling", which aims to create a new field of

outcomes of our research, can be utilized for thedata-driven science, since 2013 （Grant-in Aid for

improvement of contamination due to heavy metals andScientific Research on Innovative Areas）. By

toxic chemicals in soil, using the geo-environment

collaboration with information scientists, we have alreadyinformation data.

developed several innovative methods for environmental

After the earthquake and tsunami disaster, we focus
on the reconstruction activities, such as geochemicalanalysis, including geochemical discrimination oftsunami deposits.

Fig.1 Geochemical features of tsunami deposits at coastal areas in northeastern Japan.（Right: Correlation of arsenic and pH, Left:
Correlation of arsenic and iron）

機械学習を用いた環境科学データ解析観測・計測技術の進歩により、様々な観測・分析データ・震災復興支援に向けた技術開発およびリスク管理の実践が取得可能である。一方、得られたデータから未知の法則研究活動では、資源・エネルギーおよび環境保全に関わや構造を発見することは未だに容易ではない。本研究室でる広範な研究テーマを対象として、メタンハイドレートのは、機械学習などの情報処理技術を活用することで、観測・生産促進、環境リスク評価手法の開発、土壌・地下水汚染分析データから環境科学・地球科学に関する本質的な情報対策、スパースモデリングによる津波堆積物の客観的判別を抽出する方法論を開発している。2013 年は、スパースなど、社会的な解決策の提案に向けた実践的な検討を行っモデリングと呼ばれる最新の高次元データ解析技術を用いている。加えて、東日本大震災において発生した津波堆積て、地球化学データのみから 2011 年の津波堆積物を高精物の地質調査、災害廃棄物や放射性物質のリスク管理など度に判別する手法を開発した（図3）。本手法の応用により、Coexistence Activity Report 2013

助教

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Security and safety measures in the process of resources and energy development are essential to maintainsustainability and risk mitigation in industrial society. Various research approaches have been undertaken for bothaspects of environment and energy utilization. In this laboratory the original concept of coupling development andenvironment has been adopted for completing sustainable development of industries. The integration of environmental
sciences necessary for the methodologies of risk assessment, particularly for the environmental pollutions andhazardous chemicals, is quite important to discuss on the environmental risk management and the risk communication.
In addition the implementation of environmental management for water, soil and sediments has been the main
target for developing the framework of risk governance, which enables to complete the transparent risk
communication within any stakeholders. In this laboratory we study statistical methodologies including Bayesianestimation and sparse modeling, and practical applications in the field of earth sciences, especially for tsunami
deposits and rock formation. After the 2011 earthquake and tsunami disaster, we focus on geological risk managementof tsunami deposits and wastes, as well as contaminated soils by radioactive substances.

太陽地球システム・エネルギー学講座

資源・エネルギーの安全保障と地球科学に基づく数理情報解析

Fig.2 Results of risk assessment for heavy metals in tsunami deposits.（Right: risk distribution of arsenic
elution, Left: risk distribution of lead elution）

Fig.3 Geochemical discrimination of tsunami deposits
using sparse modeling.（Red: tsunami deposits, Blue:
non-tsunami sediments）

アクティビティレポート 201325