熱帯アジア気象水文データベースの構築とその応用例：
タイ・チャオプラヤ川を対象とした土地利用変化が河川流量に与える影響のシミュレーション
安形康（JST-CREST,東大生産研）
金元植（延世大学）
鼎信次郎（東大生産研）
沖大幹（総合地球環境学研究所）
虫明功臣（東大生産研）
Aug. 2, 2002

第6回水資源に関するシンポジウム

1

GAME-Tデータセット• 国際気象水文プロジェクトGAME-Tの一貫– タイをはじめとする東南アジアが対象• ルール：収集した現業データ＋集中観測結果の全てを公開• Internetで公開開始– http://hydro.iis.u-tokyo.ac.jp/GAME-T/• CD-ROM出版（Agata ed., 2002年6月）
Aug. 2, 2002

第6回水資源に関するシンポジウム

2

現業データ東南アジア諸国について，数百点の雨量データ
タイについて，数百点の流量データ（1998年中心）
Aug. 2, 2002

第6回水資源に関するシンポジウム

3流量データ• タイ国RID（王立灌漑局）からデータ提供• 数百点の日流量（1980〜)，水位– チャオプラヤ川，メコン川流域• 当地域の水資源研究にとって貴重なデータ

Aug. 2, 2002

第6回水資源に関するシンポジウム

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タイの水資源• 本シンポジウム発表
No.90参照• 主要河川の流量が1970年代後半から長期低落
傾向– 流出高200mm→155mm• 原因不明．究明が急務
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↑バンコク水源地点の年流量．
GAME-T DBより
第6回水資源に関するシンポジウム

5土地利用変化• 20世紀後半，広大な森林伐採・農地拡大• 9月の雨が減っている地点が多い：
地域気象モデルにより，森林伐採との密接な関係が指摘（Kanae et al., 2001）• 地表面水文過程も土地利用変化に影響されているのではないか？

Aug. 2, 2002

第6回水資源に関するシンポジウム

6

目的• 土地利用変化シナリオを与えた
LSMシミュレーションにより，• タイ・チャオプラヤ川の河川流量が，流域の土地利用変化によってどのように変化するか検討

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第6回水資源に関するシンポジウム

7データとモデル• モデル– 地表面水熱モデルSiB2-paddy（新井ほか2000）– 河川ルーティングは行わない– 灌漑も考慮しないが天水田の水深は上限を設ける• データ– フォーシング：1度グリッド気象データ（ISLSCP-1）• 降水・風・気温・湿度・気圧， １９８７−８８– ターゲット：ナコンサワン地点日流量(GAME-T DB)– 補助データ：主ダム放流量・流入量(GAME-T DB未公開データ）
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SiB2-original (Sellersら)• オリジナルSiB2では，水田の水熱バランスを表現できない-2

Energy Flux (W m )800600■潜熱（観測）□潜熱（計算）400
2000

Rn-ObslE-SiB
H-SiB
G-SiB
lE-Obs
H-Obs
G-Obs
W-Obs

-2000
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612Time (h)18

第6回水資源に関するシンポジウム249

SiB2-paddy• オリジナルSiB2では地表面に水体がない

Rnz2• 水田に適合させるため，水体モデルを加えた→SiB2-paddy

r1r2z1

Canopy layerr3

Gc
lEc+HclEw+Hw

Dw
Dg

W

Water layer
Soil surface layer
Root zone

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lE+H

第6回水資源に関するシンポジウム

Gg
Gd

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SiB2-paddy• SiB2-paddyは，水田の熱水収支を正しく表現する→タイではこちらを使うべき-2

Energy Flux (W m )800■潜熱（観測）600□潜熱（計算）400
200
0Rn-ObslE-SiB
H-SiB
G-SiB
W-SiB
lE-Obs
H-Obs
G-Obs
W-Obs

-200
0

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612Time (h)18

第6回水資源に関するシンポジウム2411

土地利用変化シナリオ••

E98° E101°
N20°

流域は，１度×１度のN15°
グリッド11個(ISLSCP)からなるとする
下流平野部の土地利用を変更するシナリオ群を設定–

標準実験１＋シナリオ３

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第6回水資源に関するシンポジウム

T T
T S S
T S S
O O

A

Nakhonsawan
 Paddy Crop Forest

12

土地利用変化シナリオ••••

Ctrl T T

A3 T T

T S S
T S S
S S
A

T S S
T S S
A A
A

Ctrl：下流1グリッドのみ
畑
A3:畑を3グリッドに拡張
P1：下流の畑を水田に P1 T T
P3：P1の水田を3グリッド T S S
T S S
拡張S SP

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P3 T TT S S
T S S
P PPT:熱帯林，S:草地，
13
A:畑，P：水田Ctrlランによる日流量再現度検証
Obs4Ctrl-1

Obs: 175 mm year
-1
Ctrl: 162 mm year

赤：計算流量青：補正流量

3-1•

ダム放流量データ
によって流量を補正
その補正した流量をSiB2-paddyが再現できることを確認

Runoff (mm hour )

•2

10Dry

-10Rainy

100

200

Dry
300

400

Rainy Dry
500

600

DOY
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14700

各シナリオにおける年間水収支•

年流量(mm)：最大80mm減少
観測••

Ctrl P1

畑が増えると流量が減る（A3)A3P3水田だともっと減る（P3)Aug. 2, 2002

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各シナリオにおける年間流量と蒸発散量••

畑・水田が増えると蒸散が増える
さらに，水田が増えると蒸発が増える
蒸散流量

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遮断

蒸発P1 P3Ctrl A3

第6回水資源に関するシンポジウム

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各シナリオにおける雨季の蒸発散量••

水田が増えると雨季に蒸発が増える
原因：開放水面の存在，水を抜いた後も豊富な土壌水分
蒸散
流量Aug. 2, 2002

蒸発遮断

Ctrl P1A3 P3

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各シナリオにおける乾季の蒸発散量••

畑も水田も，乾季に蒸散が増える
原因：充分な土壌水分，豊富な日射，強い飽差
蒸散
遮断

蒸発流量

Ctrl
P1A3P3
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結果のまとめ
雨季
畑が増える

水田が増える

乾季
蒸散が増える

蒸発が増える

蒸散が増える•特に灌漑等を考えずとも，土地利用変化が水熱収支を変化させ，蒸発散が増大することが示された．
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まとめ
• 熱帯アジア気象水文観測プロジェクトGAME-Tの一貫として，現地の現業観測データを大量に含むデータセットを構築，公開した• 熱帯水田に適合する陸面水文モデルをタイ・チャオプラヤ川に適用し，農耕地増加と流域水収支項の変化との関係を検討した．
• 草地→畑・水田という土地利用変化だけで水熱収支が変化し，蒸発散が増大することが示された．
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今後の課題• 森林伐採の場合にはどのような変化が生ずるか• 過去の土地利用変化データを用いて，チャオプラヤ川における1975〜1994年の流量減少を定量的に説明できるか• 世界最大のコメ輸出国であるタイの水資源の安全をどのように保障しながら土地利用政策を立案するか
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-1

T (mm hour )

P3

A3

P1

Dry Rainy Dry RainyDry 土壌水分の0.90.60.3

季節変化0.0W20.1• 各シナリオにおける，0.0-1E (mm hour )-0.1– 蒸散– 根層土壌水分– 表面蒸発– 表層土壌水分0.9
0.6
0.30.0W10.1
0.0のCtrlとの差-0.10100

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200

300

400

DOY

500

600700

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