重点共同研究

〔目　的〕
　近年の長江流域の社会経済活動の目覚ましい発展は，水資源・エネルギー開発を希求するとともに，産業構造変化に伴う土地利用形態の変化，都市部への人口集中等の現象は流域内での水循環に大きく影響を与え，汚濁物質や有害物質の生産・排出負荷量を著しく増大させるため，水質汚濁，塩害や酸性雨による土壌劣化，風食・水食による土壌流失，洪水，潅がい用水・飲料水不足等々の流域の持続的発展を妨げる要因が顕在化しつつある。また，長江流域からの排出負荷は必然的に東シナ海の海洋生態系に大きな影響をもたらすため，その正確な算定と適切な管理が必要とされている。本研究は中国関連研究機関との共同により，水界・陸上生態系に影響を与える物質循環の全体像の理解を進め，水・物質・エネルギーの効率的な配分と生態系機能の適切な管理を可能にする流域環境手法の開発を目的としている。

〔内　容〕
　本年度の研究計画に基づき，以下の研究を推進した。
　（１）長江流域環境情報のデータベース化
　環境地理情報として長江流域の洞庭湖とハン陽湖の湖底地形数値モデルの作成を行った。また，長江全流域を対象として，水文・気象観測値のデータベース化を１９８７，１９８８年の２年間について行った。
　（２）長江中下流域における降雨流出モデルに関する研究
　宜昌から南京に至る長江中下流域全体を対象として，降雨流出モデルを適用し，水流出・流下過程についての再現計算とその検証を行った。
　（３）流域モデルの応答特性の入力降雨特性への依存性
　長江上流域最大の支川である嘉陵江流域を対象として，日観測降水量を基に推定された面積降水量を入力値として，降雨流出モデルの応答特性を検討した。
　（４）長江における水質<CODE NUM=00A5>生態系調査
　１９９９年１０月１８〜３０日にかけて，重慶−上海間を約５０〜１００kmの間隔で縦断調査を行い，河川中央表層での採水（４１地点）を行った。また，洞庭湖，ハン陽湖では底質調査を行った。１３C安定同位体を用いた光合成及びバクテリア経由の炭素移送測定を５カ所で行った。

〔成　果〕
（１）長江流域環境情報のデータベース化
　長江流域洞庭湖及びハン陽湖の湖底地形数値モデル（空間解像度５０m）の作成を，地理情報システム上で行った。また，１９８７，１９８８年の２年間について長江全流域における気象・水文観測値のデータベース化を行った。対象とした項目（観測点数）は日降水量（４３７５地点），日可能蒸発量（２６７地点），河川日平均流量（８０８地点），河川日平均含砂量（３１４地点）である。

（２）長江中下流域における降雨流出モデルに関する研究
　長江中下流域を構成する長江本川周辺域と洞庭湖流域，漢江流域，ハン陽湖流域を個別に計算の後，長江中下流域全域での流出計算を行った。境界条件の上流側の流入河川流量は，上流域の下流端（宜昌）の計算結果を使用した。最下流の流量観測所である大通（河口部より約５５０km上流）での計算結果は，上流域も含めた長江流域全体からの応答としての水流出量計算値は高い再現性を示し，上流域に代表される起伏に富んだ地形特性を有する流域形態のみならず，中下流域の主体である低平地帯に対しても水流出・流下過程に関するモデルの妥当性が確認された。各支川流域についても計算結果は，洞庭湖水系での夏季の再現性が低いことを除き，各流域とも妥当な再現性を示した。

（３）流域モデルの応答特性の入力降雨特性への依存性
　１）観測降水量を基にした面積雨量の算定
　前年度行った長江上流域へのモデルの適用結果は，四川省を中心とした夏季に降水量が著しく多い地域での水及び土砂流出の再現性が低いことを示した。その原因として，入力データであるGCM再解析値を基にした降水量の時空間分布精度の低いことが示唆された。そこで，長江上流域最大の支川流域である嘉陵江流域を対象として，１９８７年の流域内の４３１地点における日降水量観測値を用い，kriging法によって約５０kmメッシュでの面積分布雨量の算定を行った。次いで，求めた分布量データに嘉陵江流域の各サブ集水域（合計２９個）を，地理情報システム上で重ね合わせて各サブ集水域毎の日降水量データを算出した。さらに，前年度GCM再解析値を基に算定した各サブ集水域ごとの日降水量データとの比較から，観測値を基に作成された降水量データは，GCMを基にしたものに対して夏季の日最大降雨強度（mm/day）について最大で４．９倍の値となる結果を得た。
　２）嘉陵江流域を対象とした水・土砂流出再現計算
　上記の分布雨量算定値を入力データとして用い，１９８７年を対象として降雨流出モデルを嘉陵江流域へ適用し，流出パラメータの設定と水<CODE NUM=00A5>土砂流出再現計算を実施した（図１，２）。また，降水量データとして別途GCM再解析値を用い，同じ流出パラメータ設定で再現計算を実施し，異なる降水量データによる流出パターンの違いを検討した。得られた計算結果から，観測降水量を基にした分布雨量を用いた場合，GCM再解析値に比べ水・土砂流出の経時変化についてともに高い再現性を示した。また，流出ピーク高についても今回算定した降水量データにより，特に夏季について著しい再現性の向上が示された。観測値のピーク高とは若干差異はあるが，観測値が一日一回程度の離散的な観測から得られたものであることを考慮すると，流出ピーク高の再現性も日平均の応答として妥当であると言え，流域スケールでの年間を通じた流出応答特性に関するモデルの妥当性が確認された。

（４）長江における水質・生態系調査
　生態系調査を除いて，２回の調査結果はほぼ同じ傾向が認められた。１３C安定同位体を用いた実験結果より，１９９９年の上流域における光合成及びバクテリア経由炭素移送は，１９９８年に比べて一桁高い値を示した。一方，上海より約３０km上流の劉河においては，前年結果に比べて，光合成経由が約１０倍，バクテリア経由においては約１００倍が観測された。上海港から長江に放出される多量の汚濁負荷が潮汐の影響により劉河に到達していることが推定され，バクテリア経由を中心としたエネルギーフローが優占する生態系となっていることが推測された。