重点特別研究プロジェクトの中間評価（平成15年4月）
東アジアの流域圏における生態系機能のモデル化と持続可能な環境管理プロジェクト
- 更新日：2003年6月30日
1）研究の概要
21世紀の日本及び東アジアにおける均衡ある経済発展にとって、森林減少、水質汚濁、水資源枯渇、土壌流出等の自然資源の枯渇・劣化が大きな制約要因となりつつある。こうした環境問題に対処するためには、環境の基本ユニットである『流域圏（山〜河川〜海）』が持つ受容力を科学的に観測・把握し、モデル化を行うことにより環境受容力の脆弱な地域を予測した上で、環境負荷の減少、環境保全計画の作定、開発計画の見直し、環境修復技術の適用等環境管理を行っていくことが最も必要である。本プロジェクトは、日本及び東アジアを対象として、流域圏が持つ生態系機能（大気との熱・物質交換、植生の保水能力と洪水・乾燥調節、水循環と淡水供給、土壌形成と侵食制御、物質循環と浄化、農業生産と土地利用、海域物質循環と生物生産など）を総合的に観測・把握し、そのモデル化と予測手法の開発を行うものである。
2）研究期間
平成13〜17年度（5年間）
3）今までの研究成果の概要
環境研究所、中国、シンガポール、オーストラリアの4ヶ国の研究機関と共同して、 EOS−Terra／MODISを利用したアジア−太平洋全地域をカバーする統合的環境観測網を作り上げた。得られたMODISデータは中国国内に設置された5つの生態系観測点（草地、灌漑農地、水田、森林、半砂漠）で検証作業が進められている。
地下水−土壌水−植生帯−地表面流より構成される広域的な水・熱循環機構モデルが開発され、釧路流域のデータを用いてその有効性が検証された。
長江の水質観測点での汚濁フラックスの推定手法が開発され、長江流域の環境負荷動態の現況把握が可能となった。
長江流域の水資源管理を目的とした政策対応型水資源管理モデルが開発され、長江での検証が行われ、三峡ダムの洪水制御効果の検討などにより本モデルの有用性が確認された。
長江河口域生態系の遷移機構が明らかにされたことにより、近年の長江からの栄養塩供給環境の違いによる赤潮発生の原因が推定された。
東京湾の水質調査が降雨による増水時に実施され、東京都の下水道の大部分が合流式であることから、降雨の強度・継続時間等によっては、未処理の下水がそのまま河川、海域に越流することになり、さらに汚濁負荷を増大させている可能性が示唆された。
4）今後の課題、展望
長江流域圏は中国人口の約40％、中国GDPの約40−50％を担っており、近年の環境劣化に伴う洪水頻発や干ばつは、経済活動に大きな影響を与えている。一方、黄河流域は農業生産が中心で、慢性的な水不足により農業生産減少及び陸域生態系・土壌劣化が問題となっている。これら水問題は中国経済発展にとって鍵となる重要な要因であり、このため三峡ダム建設による洪水調節・電力開発を行うとともに、南水北調政策により長江の水を黄河流域・北京に運ぶための運河建設を行うところである。また、森林回復、草地再生、湿地回復など生態系回復政策を推進している。
しかし、流域圏に存在する生態系機能は互いに連環しており、衛星観測による生態系機能（財とサービス）現存量推定及び統合モデルを用いた生態系機能の変化予測は、持続可能な流域環境管理のための政策提言を行う為に最も求められている。2003年6月から三峡ダムの堪水が開始されているが、ダム建設前からダム完成後までの連続した環境観測と解析を長江上流域から長江河口域まで広域に行っており、世界の流域圏環境管理研究を中心的にリードして行くことも可能であると考える。UNEPが主導するMillennium Ecosystem Assessment（MA）のサブ・グローバル・アセスメントとして、中国政府は『Integrated Ecosystem Assessment of Western China』を推進しているが、本プロジェクト研究はその中の『長江上流域生態系アセスメント』に参加しており、研究成果は世界の流域生態系の機能評価研究に貢献することができる。
さらに、2003年3月からはChina Council（中国環境与発展国際合作委員会）の中に発足した流域環境部会に参加しているが、長江流域管理が中心的課題であり、本研究成果をもとに、中国政府に持続可能な長江流域管理の政策提言を行うことが可能となっている。
5）研究予算額
- 平成13年度：約413,000,000円
- 平成14年度：約477,000,000円
6）評価結果の概要
アジアにおける生態系と人間活動が複雑に交錯する流域圏に起こる様々な環境問題の解決のため、衛星及び地上観測体制の整備、衛星情報と流域圏モデルとの統合化、政策シナリオ研究と政策対応型シミュレーション、国際共同研究体制等、長江流域圏を主な対象として総合的な研究を着実に進めているとの高い評価を受けた。一方、
- 個別の研究は着実に進展しているので、今後は全体としての整合性に留意して、研究全体の促進に意を払って欲しい。
- 微視的モデリングと大局的モデリングとの2つの異なる研究展開の相互関連性を明確にして欲しい。
- 農業活動に伴う水需要変化・汚濁負荷発生等の社会生産活動をも考慮した研究が必要である。
- 15年前のデータを用いてモデル定数の同定・検証が行われた長江の水収支モデルと汚濁負荷流出推定式は現在の状況を説明しえるか。
- 衛星モニタリングとモデル検証のための現地観測点が5点では少なくもっと増やすべきである。
との指摘を受けた。
7）対処方針
- 研究対象が巨大であるため、個別の研究についての進捗状況はそれぞれ異なるが、15年度には環境データベースがほぼ出そろうため、衛星モニタリング・流域圏モデル・人間活動の定量化を統合化し、相互の整合性を勘案しながら年度毎の研究計画の中で着実に研究推進を図りたい。
- MODISの衛星高次情報を入力条件とする微視的モデルに関しては、まずデータの整備されている釧路川流域を対象にモデルのインターフェースの作動状況に留意した流域全体の検証を行った。その中で、小流域を対象とした微視的モデルをどのようにして大規模にup-scalingできるかの検証を行っており、流域の規模と複雑性を考慮して衛星観測情報と物理モデルの最適な統合化を図るという基本目標は15年度に達せられると考えている。
- 15年度には農業生産量モデルと水収支モデルを統合することで、農業活動に伴う水需要を含む水収支の検討を行う予定としている。さらに汚濁負荷発生インベントリーと汚濁負荷流出モデルを組み合わせることで農業活動の環境への負荷を反映させたい。
- モデル検証に用いた15年前の長江河川流量とともに、1998、1999年の流量データもすでに取得している。さらに過去15年間の中国全土の土地利用変化マップを組み合わせることで、1990年代における急速な経済発展に伴う土地利用改変がもたらした水収支変動の解析を実施する予定としている。河川流量と環境負荷との相関式については、既存観測データの収集とともに、中国側との共同による長江中・下流域の定点における定期採水観測を通じてデータの集積を図り、相関式の係数の補正を行う予定である。
- 中国全土に29ヶ所展開されている中国科学院中国生態ネットワークのうち、草原、畑地、水田、森林、半乾燥地の代表的な生態系を5ヶ所選定している。今後は、三峡ダム湖内や都市域なども検証対象として検討したい。