Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
小さくなり、地表面温度や気温の上昇量が増加する。すなわち、局地気候においても明瞭な積雪のアルベドフィードバックが見られ、平野における気温上昇の振幅を決める重要な役割を果たしていることが分かった。このような地域気候変化の特徴は、GCM出力を空間内挿することでは得られないため、ダウンスケーラを使用することで得られる重要な付加価値であるといえる。

図1(2)③-1 実験運用によって得られた北海道の将来予測 $ ^{1)} $ 。（左）平均積雪深、（中）積雪被覆率、（右）冬季気温。それぞれ2090年代と1990年代の差として表している。上段はMIROC3.2(medres)、下段はMRI-CGCM2.3.2をそれぞれダウンスケーリングした結果。

次に、実験運用で得られた北海道地域における地域気候予測プロダクトを用いた影響評価の事例を示す。降雪や積雪など雪に関する気象は、北海道のみならず北日本各地では社会的に重大な関心が寄せられており、これらの事象が将来どのように変化するのかを調査するための技術が求められている。ここでは、実験運用によって得られた地域気候予測データを積雪変質モデルの入力値として使用し、物理モデルに基づいた将来の雪質変化予測を我が国で初めて試みた例 $ ^{2)} $ を述べる。まず、A1bシナリオに基づくMIROC3.2(medres)を擬似温暖化実験手法で力学的ダウンスケーリングし、得られた気象変数（気温、降水量、日射量など）の時系列データをスイス雪・雪崩研究所が開発した積雪モデルSNOWPACKに入力した。札幌近郊の定山渓では、気温上昇に伴って消雪の早期化と最深積雪深の低下に加えて、初冬から密度の大きいざらめ雪の存在が明瞭となることが明らかとなった（図1(2)③-2）。ここで示した雪質予測手法は、表層雪崩の診断にも有効であることを確認しており、積雪に関する防災など北国の生活や産業と直結する情報の発信へと発展できる可能性がある。
図1(2)③-2 定山渓における2005/06年冬季の雪質変化の再現結果（上）と、 温暖化時の変化予測結果（下） $ ^{2)} $ 。

次に農業分野における利用について述べる。国内砂糖生産の主原料であるてん菜は、寒冷な気候を好む作物であり、北海道でのみ商業栽培されている。先行研究では、地球温暖化によって、てん菜糖量が増加すると予測した研究があるが、将来予測の不確実性を考慮した研究例はない。ここでは、3つの全球気候モデルについてそれぞれWRFによる力学的ダウンスケーリングを行い、不確実性を考慮した北海道のてん菜糖量の将来予測を行った $ ^{3)} $ 。てん菜の根中糖分と7月1日～10月10日の積算日最低気温、および収量と4月11日～6月30日の積算日最高気温に関して、過去の実測値に基づいた回帰式を用いて推定を行った。予測の結果、全道で根中糖分は減少（1.5～2.0%）、収量は増加（0～15t/ha）となり、変化傾向はGCMによらず概ね一致した。しかし根中糖分と収量の積で定義される糖量の変化傾向は、使用するGCMによって異なり、気候モデルによる大きな不確実性を有することが分かった。この原因は、5～6月の気圧配置変化がGCM間で大きく異なり、日最高気温の予測に大きな不確実性が含まれるためである。

北海道の稲作に関しては、地球温暖化が進行した場合に、我が国の他地域に比べて北海道ではコメ収量が増加するが品質低下は小さいとの予測が先行研究で示されてきた。しかし、現在の北海道において減収をもたらす要因である障害型冷害を考慮したプロセス型の収量予測モデルは先
行研究では用いられていない。そこで、障害型冷害を考慮できる収量予測モデル $ ^{4)} $ を用いて将来の冷害の可能性について検討を行ったところ、長期平均としては温暖化に伴って障害型冷害の確率は低下するものの、冷害の最大強度は増加する傾向にあることが分かった $ ^{5)} $ 。これは、たとえ気温上昇により長期平均の不稔が軽減しても、気温の経年変動により発生しうる不稔の程度が増大する可能性があることを示唆している。このように、地球温暖化による農業影響では高温障害が注目されがちであるが、北海道では温暖化時も冷害のリスクが残ることが分かった。

最後に、再生可能エネルギー評価への適用可能性について述べる。実験運用によって得られた将来の日射量および風速を使用し、北海道における太陽光発電および風力発電ポテンシャルの分布を評価したところ、従来のエネルギー賦存量のアセスメントと同様の特徴を概ね再現できることを確認した。太陽光や風力などの再生可能エネルギーはエネルギー密度が小さく空間的に分散している特徴を持つため、地域毎に利用可能な資源量を見積もる必要がある。ダウンスケーラでは将来の地域気候予測データに基づいた評価が可能であるため、日本だけでなく海外においても将来の再生可能エネルギー賦存量評価のためのツールとして、ダウンスケーラの利用価値が高いことを示唆している。

## （２）日本における地域気候予測に関する不確実性の評価と変動メカニズムの研究

## 1 ）地球表層変動に伴う気候予測の不確実性

本研究課題では、ダウンスケーラで採用される力学的ダウンスケーリング手法に関して、得られる予測データに含まれる予測不確実性のうち、領域気候モデルの実験設定（特に下部境界条件）に起因する要因について定量的な評価を行った。以降では、海面水温、土地利用変化、および海水分布に関する研究結果についてそれぞれ結果を述べる。

GCMは一般的に空間解像度が粗いため、日本海など面積の小さな海域の海面水温（SST）を適確に予測することは困難である。従って、日本域の温暖化予測を行う際には、近海SSTに含まれる誤差がどの程度日本の気候に影響をもたらすのか定量的に把握する必要がある。ここでは、長期的な北日本の冬季降水量変動と近海SSTの関係に着目し、長期間の数値実験を行った $ ^{6} $ 。実験では境界値としてJRA-25の大気再解析データと高解像度のOISSTデータおよび海水密接度データを用いた（以降、REALランと呼ぶ）。さらに、海面水温の長期的な変化による大気への影響を調べるため、海面水温の日別気候値を作成し、これを境界条件とした感度実験も同様に行った（以降、CLIMラン）。図1(2)③-3に上記期間の冬季降水量のトレンドを示す。観測やREALランでは東北地方で降水量が増加、北陸地方では有意ではないものの局所的な減少トレンドが、また太平洋側では降水量の増加傾向が確認できる。海上の降水トレンドに着目すると、降水量が増加していた東北地方沖合の日本海上で海面水温上昇によく対応した降水量の顕著増加トレンドが確認できる。CLIMランでは東北～北陸の日本海側において降水量は減少トレンドに転じた。CLIMランで得られる降水量のトレンドは大気の長期変化の影響を反映していることから、近年の日本海上の海面水温上昇は日本海側の冬季降雪のトレンドに寄与していたことが明らかである。これらの結果から、日本域における地球温暖化予測を行う際に周辺の海面水温・海水分布の変化傾向を空間詳細に予測する必要があるといえる。
図 1(2)③-3 12～2 月降水量の線形トレンド（単位は mm/month/decade）。期間は 1982/83 年冬季～2007/08 年冬季。(a) APHRODITE による観測データ、(b) REAL ラン、(c) CLIM ラン。

次に土地利用変化に起因する温暖化予測の不確実性について述べる。ダウンスケーラでは、温室効果ガス排出シナリオに加えてローカルな土地利用変化をユーザが設定することが可能である。北海道では、19世紀後半以降、森林が切り開かれ農地の開拓が進められてきた。本研究では、北海道において明治以降の開拓によって生じた土地利用変化による気候変化への影響を評価した $ ^{7} $ 。土地利用改変のシナリオとして、1850年（開拓前）と1985年（現在）の土地利用分布を用いた2通りの実験をそれぞれ28年間行った。初期・境界値は、JRA25/JCDAS（大気）およびOISST（海面水温）を使用した。全期間の平均では、札幌において土地利用変化によって年平均気温が約1.5度、冬季平均気温が約2.0度上昇していた。また、年々変動による標準偏差は極めて小さいことから、背景気象場の影響は十分小さいことが確認できる。一方、CMIP3に提供された複数のGCMによる北海道周辺の2080年代における気温変化量は冬季平均で約3.8度であるものの、GCM間の標準偏差は1度以上と大きいことから、GCMに起因する予測の不確実性が大きいことがわかる。以上の結果から、土地利用変化に伴う冬季平均気温の不確実性は、土地利用変化のシナリオが決まれば、比較的高い精度で予測結果に反映することができるといえる。具体的には、地球温暖化による平均昇温量3.8度に加えて、森林から都市への大規模な土地利用改変があった場合には、局所的に2度近い上昇が付加的に生じる。このように、地域の温暖化予測を行う際には、GCMの選択が最も大きな不確実性の要因であり、土地利用変化に起因する不確実性は将来の土地利用が決定されれば、ほぼ線形的に加算できることが分かった。同様に、森林から農地への改変に着目し、農地開拓が気温および降水に及ぼす影響を調べたところ、森林から農地への土地利用改変により、北海道太平洋側およびオホーツク海側地域で0.1度以上気温が低下した。一方、日本海側や道央の農地では、気温の変化幅が極めて小さいことがわかった。

最後に、海水による将来予測の不確実性について検討を行った結果を述べる。冬季には北海道周辺を低気圧が発達しながら通過し、北海道の東海上で停滞することがしばしばみられる。このような気圧配置では、オホーツク海側の地域で暴風雪となり幹線道路の封鎖など地域の社会基盤
に大きな影響を与えることから、地球温暖化に対する応答とその不確実性を評価する必要がある。ここでは、強い降水に着目し海氷面積との関係についてWRFを用いた感度実験によって調べた。海氷面積が最大になる2月において、海氷面積が小さいほど月降水量は増加し、さらに強い降水の強度が増すことが確認された。特にオホーツク海の北部で降水強度の増加が顕著であるが、北海道オホーツク海側の沿岸地域においても僅かながら降水強度増加のシグナルが確認された。以上の結果から、将来予測における低気圧活動（経路、頻度、強度）に加えて近海の海水面積の減少を適切に設定することで、極端降水の強度変化をより高い信頼性で予測することができると考えられる。

## 2 ）日本付近の気候変動診断解析

ダウンスケーラにおいて、現在気候の力学的ダウンスケーリングに使用する大気再解析データの品質検証および、地域気候変動のメカニズムの検討のため、日本における過去の気候変動についての解析を行った。以下に、得られた結果の概要を述べる。

北海道のような積雪寒冷地域における異常高温発生頻度の季節性と日周期性を調べたところ、消雪後の顕熱増加に対応して、4～5月に高頻度であることが分かった。また、北海道東部に夏季の冷涼な気候をもたらす海霧の長期変化と変動メカニズムについて解析を行ったところ、釧路では1931年以降、夏季の霧日数が有意に減少していることが明らかとなり、その要因はオホーツク海高気圧と太平洋高気圧の位置関係が関係していた。また、2000年以降は観測地点周辺の土地利用が関係していることが示唆された。近年、夏季東アジアにおける熱波発生の要因について調べたところ、梅雨前線に沿った非断熱加熱の増加が上層のリッジを強め、その南側に非断熱冷却をもたらし下層の高気圧を強めることにより、地表の太平洋高気圧が強化していることが示唆された。梅雨前線に伴う対流活動と大規模場へのフィードバックは、日本域の夏の気候において重要なコンポーネントである。高解像度の領域気候モデルを搭載しているダウンスケーラを使うことで、日本周辺の気候予測精度が向上することが期待される。

## 3 ）ダウンスケーラで実施する力学的ダウンスケーリングの特徴

ダウンスケーラは、力学的ダウンスケーリングによって地域気候の将来予測計算を行うソフトであり、PCで動かすことを前提として開発されている。計算コストを低くするために、力学的ダウンスケーリング手法の一つである擬似温暖化手法を採用している。擬似温暖化手法は、計算コストを低くできる、GCMのバイアスを低減することができるなどの長所もあるが、台風や温帯低気圧が日本周辺を通過する頻度の予測は難しいといった限界もある $ ^{8} $ 。本課題では、ユーザが予測結果を正しく理解するために、マニュアルを作成し、そこではダウンスケーラで「できること、難しいこと、できないこと」などをまとめた。表1(2)③-1はダウンスケーラの適用限界についてまとめたものである。
表1(2) $ ^{③} $ -1 ダウンスケーラの適用限界

要因	予測値・指標・現象	適用性
気温	平均気温の上昇にともなうもの	年平均気温・積算気温（農業）	○
雪	季節風の弱まりなど	冬季の日本海側の降雪（水資源）	○
雨	地形効果によるもの	降水分布（水資源・農業）	○
風	地形効果によるもの	年平均風速（エネルギー）	○
気温	総観場の変化によるもの	異常高温	Δ
雨	やや低頻度な現象	ゲリラ豪雨	Δ～×
風	低頻度な極端現象	竜巻・突風	×
雨・風	擾乱	台風の発生数・経路	×

## （３）海外におけるダウンスケーラの適用

本研究で開発するダウンスケーラを海外へ普及することで、我が国だけでなく国際的に気候変動適応研究が加速することが期待される。そのためには、ダウンスケーラで採用する擬似温暖化実験手法の適用限界を世界の多様な気候条件下で調査する必要がある。

タイで大規模な洪水が発生し、社会インフラや物流等へ甚大な影響をもたらした2011年モンスーン期の事例を中心に、インドシナ半島～南アジア地域について、WRFを用いた擬似温暖化実験手法を適用した。観測データとモデル実験結果を比較したところ、インドシナ半島のモンスーン期の降水量の空間分布はWRFで良好に再現されることが確認されたが、洪水被害につながった北部の降水量偏差や、当該地域の月ごとの変化については再現性が低かった。本計算で用いたWRFの水平格子間隔が20kmと粗いことから、地形性の降水システムが適切に表現されていないことが原因と考えられる。また、本研究で用いた擬似温暖化実験手法では、熱帯低気圧等の擾乱成分の将来変化を表現することはできない。2011年のタイ洪水のきっかけとなった極端降水のうち熱帯擾乱による寄与は無視できないため、擬似温暖化実験手法による将来予測の結果を利用する際には注意が必要である。同様に、世界的な多雨地域への適用可能性を検討するため、ヒマラヤ山脈南方のインド〜バングラデシュ国境付近について検討を行ったところ、世界で最も降水量の多い地域として知られているこの地域においてもWRFは高い再現性を有していることが確認された。ただし、計算領域の大小によって降水をもたらす季節内振動の再現性が影響されることから、適切な領域選択が必要であることが示唆された。

以上、熱帯地方の実験運用を通じて以下のことが確認された。（1）気候モデルによる降水量分布の再現性は高いものの、熱帯地域やヒマラヤ山脈等の急峻な地形を含む地域では数km以下の高い水平格子間隔で実験する必要がある。（2）海外の多くの地域では、日本に比べて観測データの空間密度が低いため人工衛星データを用いた最新の推定降水量等を用いる必要がある。（3）季節風（モンスーン）等の準定常な背景場のもとで発生する降水に比べて、熱帯低気圧など擾乱に伴う降水は擬似温暖化実験手法の適用限界を超えるため、結果の解釈には注意が必要である。実験運用では、中緯度の半乾燥地域であるモンゴルにおいてもWRFの再現性評価を行った。ここでは、土壌水分や植生分布などの下部境界条件が適切に与えられれば、十分精度の高い計算が可能であることが分かった $ ^{9} $ 。以上、実験運用や境界値データの解析を通じて得られた知見は、ダウンスケーラの開発グループにも共有され、開発にフィードバックされた。
## （４）政策担当者との連携

## 1 ）ニーズの集約

実際にダウンスケーラを使用する政策担当者や温暖化影響評価分野の研究者が、ダウンスケーラにどのような機能を期待しているのかを把握し開発に反映させるために、北海道内の関係者に対して紙面によるアンケート調査を実施した。回答では、作図法や表示の方法に関する要望が多く挙げられた。特に計算結果をGISソフトやエクセル等の汎用ソフトで読み込み可能な形式で出力できる機能を要望する声が多かった。また、予測計算に必要な時間を予め見積り、計算実行前に表示する機能を希望する声が複数寄せられた。さらに、計算時間が膨大となる予測実験については、リモートアクセスによる大型コンピュータの利用を求める要望があった。これらの要望は開発グループに提供され、最終版のダウンスケーラではこれらの機能の大部分が採用された。また、S-8参画者に対するアンケートでは、高解像度化に対する要望が強いことが分かり、最大2km格子までの実験が可能となるように設計の変更を行った。ただし、ダウンスケーラはPC上で動作することを前提としているため、実装可能な空間解像度には限界があることや、高解像度化が必ずしも予測の高精度化につながらない場合もあることから、ガイダンス機能やダウンスケーラのマニュアルを通じて、高解像度実験の必要性の検討についてユーザに促すような仕組みを構築した。

## 2 ）ユーザへの伝達とダウンスケーラの普及に向けて

平成26年9月には、S-8参画者に対して試作版のダウンスケーラを実際に使用して、使い方や適用限界を伝える講習会を開催し、影響評価研究者がダウンスケーラを使用するための支援を行った。講習会では、実験運用で得られた成果に加えて、適用限界等の説明も行った。寒冷地における土木技術の研究を行う（独）土木研究所寒地土木研究所では、試作版ダウンスケーラが導入され、インストール時の問題点や、機能の不具合など、実際に運用した上で初めて確認できる誤作動が多数指摘され、ダウンスケーラの改善と機能向上につながった。また、北海道大学内の計算サーバにインストールしたダウンスケーラは、外部機関からのリモートアクセスが可能なため、デモンストレーションの試行や、高速な計算機を所持していない利用希望者でも操作を体験することが可能となった。継続的に試作版を試行してきた寒地土木研究所や長野県環境保全研究所では、ダウンスケーラの実行時間が長いことに対する憂慮があることが分かり、開発グループで効率的な並列計算の方法を考案し、最終版のダウンスケーラでは計算時間の短縮が達成された。

平成25年には、インドネシアの気象気候地球物理庁においてダウンスケーラの導入および実利用のための技術支援を行った。現地では、急速に都市化が進展する首都ジャカルタの都市効果に着目して、ダウンスケーラの土地利用改変機能を用いた実験を行った。受講者は適用限界の解釈にまで踏み込んだ考察が可能になるほど予測結果に対する理解が促進された。ダウンスケーラの結果を正しく理解するためには、多くの開発途上国において気象モデルに関する基礎知識の教育が必要であることも講習を通じて確認された。

ダウンスケーラの実験運用で得られた結果は、一般市民向けの講座や、研究者向けのセミナーにおいて紹介した。北海道大学では、留学生向けの講義や国際短期スクール等でも試作版が活用され、地域気候予測の教育ツールとしても、ダウンスケーラが有用であることが実証された。
## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

地球温暖化に伴う気温上昇が積雪の変質を促進し、より密度の大きな雪へ遷移する傾向があることが、物理モデルによる予測で初めて示された。北海道の農業に関しては、温暖化が進行した後でも冷害のリスクが残ることが分かった。また、作物によっては予測不確実性が大きく、好影響・悪影響のどちらも生じうることが分かった。北日本の冬季気候予測の不確実性を低減するために、周辺海域の海面水温や海水分布の再現性を向上することが重要であることが示された。また、オホーツク海高気圧の長期変化が梅雨前線の変動と関係していることが分かった。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

地方公共団体環境研究機関等の研究者に対してダウンスケーラの導入支援を行ったほか、知床世界自然遺産地域科学委員会においてダウンスケーラ実験運用による予測を紹介し、地方レベルの温暖化影響予測技術の進展に貢献した。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

熱帯から中高緯度まで多様な気候条件下で試験運用を行うことで、ダウンスケーラシステムの安定性を示すことに成功した。また、将来の環境関連分野を担う留学生や海外の研究者に対してダウンスケーラのデモンストレーションを行い、日本で開発された予測手法の有用性を示した。また、温暖化に関する教育支援システムとしてダウンスケーラが利用可能であることを示したことで、将来的に学校等の教育機関における普及が期待される。

### 6. 国際共同研究等の状況

JICAのプロジェクトの一環として、インドネシアの気象気候地球物理庁（BMKG）の職員に対し、ダウンスケーラの導入支援および、力学的ダウンスケーリング手法や気候モデルに関する技術指導を行った。

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) A. BATBOLD, T. SATO, M. ISHIKAWA and J. TSOGT: SOLA, 7, 117-120 (2011)

“Performance of dynamic downscaling for extreme weather event in eastern Mongolia: Case study of severe windstorm in 26 May 2008”

2) T. SATO, A. JURI, K. MASUYAMA, E. IMAKITA and M. KIMOTO: SOLA, 7, 169-172 (2011) "Verification of downscaling framework for interannual variation of tropical cyclone in Western North Pacific"

3) 中村一樹、佐藤友徳、山中康裕、西村浩一：寒地技術シンポジウム論文集，27，80-85(2011).「気候変動に伴う北海道の雪質変化推定手法の開発」

4) S. MATSUMURA and T. SATO: SOLA, 7, 205–208 (2011)
“Snow/Ice and Cloud Responses to Future Climate Change around Hokkaido”

5) 田中朱美、高橋潔、申龍熙、増富祐司、山中康裕、佐藤友徳：土木学会論文集 G(環境)，68，I\_237\-I\_248（2012）.

「潜在作物生産性モデルGAEZの北海道での適用可能性の検討と改良」

6) T. SATO and S. SUGIMOTO: Water Resour. Res., 49, 7763–7777, DOI:10.1002/2012WR013206 (2013)

“A numerical experiment on the influence of the interannual variation of sea surface temperature on terrestrial precipitation in northern Japan during the cold season.”

7) T. SATO: Mon. Wea. Rev., 141, 2451-2466, DOI: 10.1175/MWR-D-12-00321.1 (2013) "Mechanism of orographic precipitation around the Meghalaya Plateau associated with intraseasonal oscillation and diurnal cycle."

8) S. SUGIMOTO, T. SATO and K. NAKAMURA: J. Appl. Meteor. Climatol, 52, 2226–2242. DOI: http://dx.doi.org/10.1175/JAMC-D-12-0192.1 (2013)

“Effects of synoptic-scale control on long-term declining trends of summer fog frequency over the Pacific side of Hokkaido Island”

9) T. SATO and Y. XUE: Clim. Dyn., 41, 2411-2426, DOI:10.1007/s00382-012-1616-5 (2013) "Validating a regional climate model's downscaling ability for East Asian summer monsoonal interannual variability"

10） 中村一樹、佐藤友徳：寒地技術シンポジウム論文集，29，10-15.（2013）.

「スキー場で生じた笹の倒伏によるクラック及び全層雪崩－笹の倒伏をもたらす積雪初期の気象条件－」

11) A. TANAKA, T. SATO, M. NEMOTO and Y. YAMANAKA: J. Agr. Meteorol. 70, 25-40. DOI:http://dx.doi.org/10.2480/agrmet.D-13-00016 (2014) "Sensitivity of cool summer-induced sterility of rice to increased growing-season temperatures: A case study in Hokkaido, Japan"

12) K. MORI and T. SATO: J. Meteor. Soc. Japan, 92, 327-346, DOI:10.2151/jmsj.2014-404 (2014)

“Spatio-temporal variation of high-temperature events in Hokkaido, North Japan”

13) 佐藤友徳：天気，61，644-648.（2014).「地域スケールの気候予測情報とその活用」

14) S. MATSUMURA, S. SUGIMOTO and T. SATO: J. Climate, 28, 2873-2883. DOI: http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00569.1 (2015)

“Recent intensification of the western Pacific subtropical high associated with East Asian summer monsoon”

15) S. MATSUMURA, K. YAMAZAKI and T. SATO: J. Meteor. Soc. Japan (2015)

"Role of Siberian land-atmosphere coupling in the development of the Okhotsk High" (in press)

16) M. INATSU, T. SATO, T. J. YAMADA, R. KUNO, S. SUGIMOTO, M. A. FARUKH, Y. N. POKHREL and S. KURE: Atmos. Sci. Lett., DOI: 10.1002/asl2.557 (2015)
“Multi-GCM by Multi-RAM Experiments for Dynamical Downscaling on Summertime Climate Change in Hokkaido” (in press)

17) E. ERDENEBAT and T. SATO: Atmos. Sci. Lett.

“Recent increase in heat wave frequency around Mongolia intensified by soil moisture deficit”（改訂中）

18) S. SUGIMOTO, T. SATO and T. SASAKI: J. Geophys. Res.

“Seasonal and diurnal variability in historical warming due to the urbanization of Hokkaido, Japan” （改訂中）

19) K. MORI and T. SATO: J. Meteor. Soc. Japan

"Evaluating the role of snow cover in urban street canyon on the urban heat island intensity in Sapporo, Japan" （改訂中）

20) S. SUGIMOTO, T. SATO, and T. SASAKI: SOLA

“Impact of land-use change on winter precipitation in Hokkaido, Japan” （改訂中）

## <査読付論文に準ずる成果発表>

1) 佐藤友徳：気象研究ノート第230号「北半球寒冷圈陸域の気候・環境変動」，178-195（2014）「高緯度における大気－陸面相互作用」

## くその他誌上発表（査読なし）>

1）中村一樹、佐藤友徳、山中康裕、西村浩一：北海道の雪氷、30，123-126（2011）.

「雪質変質モデルSNOWPACKを用いた地球温暖化による雪質変化推定の試み．－地球温暖化適応策検討の基礎データとして－」

2) 中村一樹、佐藤友徳、下山宏、石川嵩：日本雪氷学会北海道支部「北海道の雪氷」、32, 18-21 (2014).

「2012–2013年冬季初めの低気圧に伴う降雪に起因するトマム山の全層雪崩」

3）中村一樹、佐藤友徳、秋田谷英次：日本雪氷学会北海道支部「北海道の雪氷」、32，14-17(2014).

「降雪系弱層形成時の気象の特徴」

## （2） 口頭発表（学会等）

1) T. SATO, T. SASAKI, S. MATSUMURA: International workshop on downscaling, 2011 "Potential impact of land use change over northern Japan in a changing climate"

2) 松村伸治：国立極地研究所H22年度研究集会「北極環境研究の課題と展望」(2011)「シベリア・オホーツク海における大気-陸面水循環気候システムの解明」

3) 中村一樹、佐藤友徳、山中康裕、西村浩一：日本雪氷学会北海道支部研究発表会（2011）「雪質変質モデルSNOWPACKを用いた地球温暖化による雪質変化推定の試み－地球温暖化適応策検討の基礎データとして－」

4) 松村伸治、山崎孝治、佐藤友徳：日本気象学会2011年度春季大会（2011）「オホーツク海高気圧における大気-陸面結合の役割」
5) T. SATO, T. SASAKI: IUGG 2011 general assembly, Melbourne, 2011

"Historical land use change and its impact on regional climate in North Japan."

6） 中村一樹、佐藤友徳、藤吉康志、西村浩一：雪氷研究大会2011（2011）「北海道山岳域での雲粒なし降雪結晶による弱層の形成について」

7) 中村一樹、佐藤友徳、山中康裕、西村浩一：雪氷研究大会2011（2011）

「SNOWPACKを用いた北海道の気候変動に伴う雪質変化推定の試み — 擬似温暖化実験による予測 —」

8) 松村伸治、佐藤友徳：雪氷研究大会2011（2011）

「雪氷変化に伴う北海道の将来気候への影響－擬似温暖化実験による予測－」

9) T. SATO, S. MATSUMURA: Third international workshop on downscaling, Tsukuba, 2011 "Detection and evaluation of uncertainty in regional climate simulation by sensitivity experiment."

10）松村伸治、山崎孝治、佐藤友徳：第8回「異常気象と長期変動」研究集会（2011）「オホーツク海高気圧における大気陸面結合の影響」

11） 中村一樹、佐藤友徳、藤吉康志、佐藤祐介、吉村暢彦、山中康裕：日本気象学会2011年度秋季大会（2011）

「トマムにおける雲海発生メカニズムの研究と観光・教育への応用」

12）中村一樹、佐藤友徳、山中康裕、西村浩一：第27回寒地技術シンポジウム（2011）「気候変動に伴う北海道の雪質変化推定手法の開発」

13) T. SATO, S. MATSUMURA: The 27th International Symposium on Okhotsk Sea and Sea Ice, Monbetsu, Japan, 2012

“Possible influence of snow and sea ice change on future climate in Hokkaido.”

14）中村一樹、藤吉康志、佐藤友徳、平島寛行、山口悟、西村浩一、山中康裕：雪氷研究大会，福山（2012）

「降雪結晶形が原因となる弱層形成のモデル化」

15) 佐藤友徳：日本気象学会2012年秋季大会一般公開シンポジウム「気象学が地域の未来にいかに貢献できるか？これからの北海道の地域づくりと気象学の研究」，札幌（2012）「地域スケールの気候予測情報とその活用」

16） 中村一樹、藤吉康志、佐藤友徳、平島寛行、山口悟、西村浩一、山中康裕：日本気象学会2012年度秋季大会，札幌（2012）

「降雪結晶が原因となる表層雪崩弱層形成のモデル化」

17）中村一樹、吉村暢彦、根岸淳二郎、佐藤祐介、佐藤友徳、山中康裕、藤吉康志、佐藤志穂、山岸奈津子、田中大介、星宏聡、上林宣夫、橋本亮一、今野裕次郎、鈴木和仁、佐藤大介、岡崎善二、藤本武、中村博：第28回寒地技術シンポジウム，弘前（2012）

「寒冷な地域特性を活かした産官学発展の取り組み 〜星野リゾートトマム・占冠村・北海道大学の三者が発展する連携ヘ〜」

18) T. SATO: Soil moisture workshop, Tokyo, Japan, 2012

"The warm season land-atmosphere moisture exchange in Northeast Asia."

19) T. SATO, S. MATSUMURA: 第27回北方圏国際シンポジウム, 紋別 (2012)
“Possible influence of snow and sea ice change on future climate in Hokkaido”

20）佐藤友徳：日本気象学会2013年度春季大会（2013）

「季節内振動によるメガラヤの降水極大と日変化」

21）杉本志織、佐藤友徳、中村一樹：日本気象学会2013年度春季大会（2013）「釧路気象台にて観測された長期霧日数データの利用」

22） 中村一樹、佐藤友徳、下山宏、石川嵩：雪氷学会北海道支部研究発表会（2013）「2012-13年冬季初めの低気圧に伴う降雪に起因するトマム山の全層雪崩」

23） 中村一樹、佐藤友徳、秋田谷英次：雪氷学会北海道支部研究発表会（2013）「降雪系弱層形成時の気象の特徴」

24) T. SATO, S. SUGIMOTO: Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly DACA-13, Davos, Swiss, 2013

“Possible impact of sea surface warming on the spatial variation of winter precipitation trends in north Japan.”

25） 中村一樹、佐藤友徳、秋田谷英次：雪氷研究大会（2013）「降雪系弱層形成時の気象の特徴」

26） 中村一樹、佐藤友徳：第29回寒地技術シンポジウム（2013）

「スキー場で生じた笹の倒伏によるクラック及び全層雪崩 - 笹の倒伏をもたらす積雪初期の気象条件 -」

27）松村伸治、X．ZHANG：日本気象学会2013年度秋季大会（2013）「ユーラシア積雪変動に対する夏季大気循環の応答」

29） 中村一樹、佐藤友徳、秋田谷英次：日本気象学会2013年度秋季大会（2013）「表層雪崩の原因となる降雪系弱層形成時の気象の特徴」

30）松村伸治、杉本志織、佐藤友徳：日本気象学会2014年度春季大会（2014）「近年の梅雨活発化に伴った太平洋高気圧の強化」

31）杉本志織、佐藤友徳、佐々木智規：日本気象学会2014年度春季大会（2014）「北海道の土地利用改変に伴う都市域の気温変化」

32) S. SUGIMOTO, T. SATO, T. SASAKI : 3rd Lund Regional-scale Climate Modelling Workshop 21st Century Challenges in Regional Climate Modelling (RCM2014), Lund, 2014

“Regional climate change during winter caused by the historical land-cover change in Hokkaido Island, Japan”

33) H. KUSAKA, Y. WAKAZUKI, M. NAKANO, M. OKADA, Q. V. DOAN, A. KAKINUMA, T. SATO, M. HARA: AOGS 11th Annual Meeting, Sapporo, 2014

“Development of a Web Application for Dynamical Downscaling”

34）杉本志織、佐藤友徳、佐々木智規：日本気象学会2014年度秋季大会（2014）「北海道の農地化に伴う冬季の気候変化」

35）友貞俊成、佐藤友徳：日本農業気象学会全国大会（2015）

「マルチGCM×マルチRAMの気候データを用いたてん菜糖量の将来変化予測」
36) T. SATO: Asian monsoon Hydroclimate -Review of MAHASRI and Beyond-, 2015

"Regional precipitation variability associated with mesoscale topography and SST patterns. -Case studies in South Asia and North Japan -"

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）「国民との科学・技術対話」の実施

1) 平成23年度第29回気象講座「新しい気象」（2011年7月26日、参加者約25名）においてダウンスケーラを紹介

2) 第20回河川情報センター講演会（2011年10月31日、参加者約100名）においてダウンスケーラを紹介

3) 寒地土木研究所「気候変動セミナー」（2012年3月15日、参加者約80名）においてダウンスケーラを紹介

4) 日本気象学会2012年秋季大会一般公開シンポジウム「気象学が地域の未来にいかに貢献できるか？これからの北海道の地域づくりと気象学の研究」（2012年10月4日、参加者約200名）においてダウンスケーラを紹介

5) 平成24年度第2回知床世界自然遺産地域科学委員会（2013年2月23日、自治体・行政・NP0関係者参加者約40名）においてダウンスケーラを紹介

6) 気象庁札幌管区気象台「地球環境業務技術指導」（2014年2月4日、参加者約20名）にて講師を担当

7) 北海道地方非常通信協議会定期総会記念講演会「災害に備えて変動する北海道の気象」（2014年06月17日、参加者約100名）にて講演

8) 北海道大学 公開講座「IPCC第5次評価報告書を読み解く」（2014年9月17日、参加者約70名）にて講演

9) 環境省受託研究S8のダウンスケーラ講習会（2014年9月30日、JAMSTEC東京事務所、参加者約10名）

10）札幌市生涯学習センター「さっぽろの冬の気象～白銀の200万都市～」（2015年2月25日、参加者約20名）の講師

## （５）マスコミ等への公表・報道等

1) 北海道新聞（2012年5月8日オホーツク版、朝刊）オホーツク地方のゲリラ豪雨について

2) AIR-G (FM北海道）「ほっかいどう宝島」（2014年12月14日、北海道の雪質について）

3) AIR-G(FM北海道）「ほっかいどう宝島」（2014年12月14日、北海道の局地気象について）

4) 北海道新聞(2015年3月1日、朝刊、海面水温上昇と低気圧の発達について)

## (6) その他

1）2013年度寒地技術賞（地域振興部門）：

中村一樹、吉村暢彥、根岸淳二郎、佐藤祐介、佐藤友徳、山中康裕、藤吉康志、佐藤志穂、
山岸奈津子、田中大介、星宏聡、上林宣夫、橋本亮一、今野裕次郎、鈴木和仁、佐藤大介、岡崎善二、藤本武、中村博：第28回寒地技術シンポジウム（2012）

「寒冷な地域特性を活かした産官学発展の取り組み 〜星野リゾートトマム・占冠村・北海道大学の三者が発展する連携ヘ〜」

## 2 ）2013年度日本気象学会奨励賞：

中村一樹「体験に基づいた気象災害の防災・減災，環境保全意識向上のための活動」

## 3 ）若手研究者賞：

### 8 \. 引用文献

1) S. MATSUMURA and T. SATO: SOLA, 7, 205–208, (2011)

“Snow/Ice and Cloud Responses to Future Climate Change around Hokkaido”

2) 中村一樹、佐藤友徳、山中康裕、西村浩一：寒地技術シンポジウム論文集，27，80-85(2011).「気候変動に伴う北海道の雪質変化推定手法の開発」

3) 友貞俊成、佐藤友徳：日本農業気象学会全国大会（2015）

「マルチGCM×マルチRAMの気候データを用いたてん菜糖量の将来変化予測」

4) 田中朱美、高橋潔、申龍熙、増富祐司、山中康裕、佐藤友徳：土木学会論文集 G(環境)，68，I_237-I_248（2012）.

「潜在作物生産性モデルGAEZの北海道での適用可能性の検討と改良」

5) A. TANAKA, T. SATO, M. NEMOTO and Y. YAMANAKA: J. Agr. Meteorol. 70, 25-40. DOI: http://dx.doi.org/10.2480/agrmet.D-13-00016, (2014)

“Sensitivity of cool summer-induced sterility of rice to increased growing-season temperatures: A case study in Hokkaido, Japan”

6) T. SATO and S. SUGIMOTO: Water Resour. Res., 49, 7763-7777, DOI:10.1002/2012WR013206, (2013)

“A numerical experiment on the influence of the interannual variation of sea surface temperature on terrestrial precipitation in northern Japan during the cold season.”

7) S. SUGIMOTO, T. SATO and T. SASAKI: J. Geophys. Res.

“Seasonal and diurnal variability in historical warming due to the urbanization of Hokkaido, Japan” （改訂中）

8) 佐藤友徳：天気，57，111-112，（2010）.「擬似温暖化実験」

9) T. SATO and Y. XUE: Clim. Dyn., 41, 2411–2426, DOI:10.1007/s00382-012-1616-5, (2013) "Validating a regional climate model's downscaling ability for East Asian summer monsoonal interannual variability"
# Development of a Climate Change Downscaler and Its Practical Implementation

Principal Investigator: Hiroyuki KUSAKA

Institution: University of Tsukuba

1-1-1 Tennodai, Tsukuba, Ibaraki 305-8577, JAPAN

Tel: +81-29-853-6481 / Fax: +81-29-853-6489

E-mail: kusaka@ccs.tsukuba.ac.jp

Cooperated by: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Hokkaido University

## [Abstract]

Key Words: Dynamical downscaling, Web application, Regional climate projection, WRF.

Detailed spatial climate prediction data are essential for reviewing the evaluation and adaptation measures of the impact of climate change in each region. Detailed spatial climate prediction data covering the entire area of Japan have been generated through several projects such as S-5, Kakushin, and RECCA. The data generated through these projects have limitations on the emission/concentration scenario, prediction period, Global Climate Model (GCM), etc.

In this study, we have developed a dynamical downscaling system (climate change downscaler system), which is a Web application that runs through Web browsers (such as Microsoft Internet Explorer or Google Chrome) on Windows- and Linux-based PCs. The system enables non-specialists of climate simulation to independently make regional climate change projections. In the system, a Pseudo Global Warming (PGW) method is employed to compute the current and future climate. The PGW method can perform efficiently and accurately on a PC.

With this system, users can arbitrarily select an emission scenario (SRES and RCP), GCM, and prediction period. In addition, the system can assess the impacts of future urbanization and farmland development on regional climate change. It has the ability to compare the current climate simulation results with observation data. The system also includes a guideline in order to make it easier for non-experts to understand current and future climate simulation results. A visualization function of projected results and CSV format data generation function are also included in the system.

The system has been introduced on a trial basis to an S-8 group and an organization in a developing country (BMKG, Indonesia). These institutions showed great interest in
utilizing the system.

To test the performance and limitation of the downscaler system, several numerical experiments by the WRF model were conducted for a winter climate on Hokkaido Island. The system was able to predict future snow depth change in Hokkaido for each future decade. Furthermore, the regional climate model installed in the downscaler system was used to analyze the impact of climate change on snow properties and agricultural yields in Hokkaido.

In addition to the many advantages derived from the downscaler system, we summarized the limitation of the downscaler system, which helped to improve the user's understanding for reliable regional climate projection.

The downscaler system was demonstrated in a university class and international training course to discover potential users worldwide.
課題名 5RFc-1202 チャンバー法によるナノ製品の曝露評価

課題代表者名 松井 康人（京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻環境システム工学講座環境リスク工学分野）

研究实施期间 平成24～25年度

累計予算額 10,516千円（うち25年度5、123千円）

予算額は、間接経費を含む。

本研究のキーカノ材料、ナノ含有製品、曝露評価、リスク評価、チャンバー法ワード

研究体制

（1）チャンバー法によるナノ製品の曝露評価（京都大学）

研究協力機関

(独)産業技術総合研究所、大阪府立大学、ミネソタ大学、オレゴン大学

## 研究概要

### 1. はじめに(研究背景等)

2009年に研究代表者は、科学技術連携施策群「ナノテクノロジーの研究開発推進と社会受容に関する基盤開発」の補完的課題である、「社会受容に向けたナノ材料開発支援知識基盤（科学振興調整費、研究代表者：山口由岐夫）」に携わっており、事業者のナノテク推進であるいわゆるアクセルの着想には、客観的なリスク評価とその情報公開が必須であると提唱してきた。しかしながら、ナノ材料を含む製品を製造する業者らにこの着想を伝えると、「ナノ材料そのものがヒトに有害で環境にも影響するとの報告は受け止めるべきだが、これを製品とした時にも同じ事が言えるのか？」との返答を頂いてきた。

さらに、2010年7月のEU議会環境委員会において、銀ナノ粒子とMWCNT（多層カーボンナノチューブ）が、RoHS（電気電子機器における特定有害物の使用制限）指令の禁止物質リストに入れるとする案が可決された。IEEE（電気電子の標準化制定を行う米国電気電子学会）においても、製品レベルでのヒトへの健康影響と安全性データを収集すべきとの方向で合意しており、まさに、ナノ材料を含む製品からの放出量データが必要とされており、先導的課題かつ緊急に短期間で実施する必要がある。

ヒトへの影響や環境中への放出を試験している事業者は、少なからず存在している。ナノ材料を含む製品には最新技術が盛り込まれている事から、使用時や廃棄時のナノ材料の放出量に関する報告は皆無と言ってよい。Du Pont（化成品会社、アメリカ）やLANCOME（化粧品会社、フランス）のような欧米の企業では、ナノ材料を含む自社の製品をリスク評価し、環境への負荷を算出しこれを公開している。このように、影響評価に関する報告は多い一方で、ナノ材料に関する曝露評価に関する報告は少ない。さらにこのような材料レベルでの曝露評価は、労働現場などを想定した評価としてわずかに存在するものの、材料を使用した製品レベルでの曝露評価については、研究の余地が大きいと言える。本課題では、ナノ材料を使用したコンポジット（化粧品、栄養補助食品など）や、製品（半導体、スポーツ用品など）を対象として曝露評価を試みた。

### 2. 研究開発目的

RFc-1101では単年の同補助金を得て、ナノ材料を含む製品の使用時・廃棄時の環境中への放出量の推定を行うシステムである、XPONA（エクスポーナ；Exposure Assessment for Nanomaterials）を構