Ⅰ 重点研究プログラム
研究課題名　アジア自然共生研究プログラム

実施体制

※所属・役職は年度終了時点のもの。また、*)印は過去に所属していた研究者を示す。

研究の目的と今年度の実施概要

プログラムの背景及び目的

我が国と密接な関係にあるアジア地域では、急速な経済発展に伴って大気、水環境の悪化及び生態系破壊が深刻化しており、それが直接的あるいは間接的に我が国に影響を及ぼしている。従って、我が国を含むアジアの持続可能な発展に向けた戦略的な政策が緊急に必要であるが、そのためには科学的知見を集積し、政策提言の基盤にすることが必要である。我が国及びアジア各国の政策や持続可能な発展に向けた努力が効果的に働くためには、我が国及びアジア各国が、科学的知見について共通の認識及び環境管理の共通の基盤を持つことが重要である。このような科学的な基盤の形成に貢献するために、本プログラムでは、アジアの大気環境、水環境及び生態系についての実態把握・解析、環境政策の解析等の科学的知見の集積、データベースや数値モデル等の研究ツール、環境管理ツールの開発、技術・政策シナリオの構築等を行うことを目的とする。

本研究プログラムは、アジアにおいて、持続可能な社会の実現に当たっての当面の目標である、

i.　脱温暖化社会の実現
ii. 循環型社会の実現
iii. 自然共生型社会の実現
iv. 安全・安心で質の高い社会の実現
（平成１８年3月、中央環境審議会答申「環境研究・環境技術開発の推進戦略について」より）

の「iii. 自然共生型社会の実現」のための環境研究に、i、ii、iiiと連携して統合的に取り組むものである。

今年度の実施概要

本プログラムでは、（１）アジアの大気環境評価手法の開発、（２）東アジアの水・物質循環評価システムの開発、（３）流域生態系における環境影響評価手法の開発の３つの「中核プロジェクト（ＰＪ）」を中心とした研究によって、科学的知見の集積、環境管理のツールの開発を通じて政策提言のための科学的基盤を創り、そのために必要な研究協力ネットワークを強化することを目的とする。このプログラムの研究目的については、運営交付金及び競争的資金、委託費等を中心とした研究を通して、さらに、中核プロジェクトを横断する研究、奨励研究等のプログラム関連基盤研究、関連プロジェクト等によって支えられて実現する計画である。

本年度は、各中核研究プロジェクトにおいて、国際的な連携と、環境省や自治体との連携が進展した。特に、中国の研究機関等との公式の協力協定等の締結によって、データの共有を通じたWin-Win型の共同研究の基盤が強化されたことを強調したい。

中核研究プロジェクトの実施概要は以下の通りである。

（１）中核プロジェクト１（ＰＪ１）；アジアの大気環境評価手法の開発

我が国と密接な関係にあるアジア地域では，急速な経済発展に伴って大気汚染が深刻化しており、それが越境汚染として我が国に影響を及ぼしている。従って、我が国を含むアジアの持続可能な発展に向けた戦略的な政策が緊急に必要であるが、そのためには科学的知見を集積し、政策提言の基盤にすることが必要である。また、我が国及びアジア各国の政策や持続可能な発展に向けた努力が効果的に働くためには、我が国及びアジア各国が、科学的知見について共通の認識及び大気環境管理の共通の基盤を持つことが重要である。このような科学的な基盤の形成に貢献するために、本プロジェクトでは、アジアの大気環境についての実態把握と将来予測等の科学的知見の集積、データベースや数値モデル等の研究ツールの開発を行うことを目的とする。

平成２０年度には、大気汚染物質と黄砂の地上観測、航空機観測、ライダーネットワーク観測等を国際的・国内的な連携のもとで実施するとともに、モデルと排出インベントリの精緻化を進めることにより、広域大気汚染と越境大気汚染の両面から科学的知見の蓄積とツール開発を、以下の３つのサブテーマにおいて推進した。

1) アジアの広域越境大気汚染の実態解明

沖縄辺戸岬ステーションを整備し測定機器を拡充して通年観測を実施した。平成20年春には東シナ海域（長崎福江、沖縄辺戸間）の航空機観測を実施し空間分布及び鉛直分布の情報を得た。同時期に長崎福江、沖縄辺戸岬の観測施設において、排出量が増加している窒素化合物（NOy、アンモニアなど）の動態の解明や、大気汚染を含む微粒子が放射や雲生成に与える影響の解明を目的として観測を行った。航空機観測、地上観測の両者についてデータ検討会を開き解析を行った。粒子状の多環式芳香族炭化水素（PAH）及びアルカンに関して、４月、６月および１０月に各々２週間程度の集中観測を行った。４月の観測は、航空機観測と同時期に行った。分子レベルの有機エアロゾルの観測結果から、航空機観測期間に辺戸で観測された有機エアロゾルは、主に人為起源で長距離輸送を経たものであることが示された。辺戸岬ステーションに関してホームページを開設し、データの公開準備を行った。

2) アジアの大気環境評価と将来予測

アジア地域の排出インベントリと化学輸送モデルを用いて、過去四半世紀の大気質の経年変動を計算し、既存の観測データを用いて検証するとともに、対流圏オゾン・酸性沈着量の空間分布や越境大気汚染による日本へのインパクトの経年変動・年々変動を評価する研究を、継続して進めた。全球化学気候モデルにより、対流圏オゾンの発生源地域別寄与率を評価する研究を進めた。また、衛星観測データを用いて、NOx排出量を逆推計する手法を開発した。更に、東アジア・日本・関東を対象とした大気汚染予報結果を、環境GISサイトから公開する試験運用を開始した。

3) 黄砂の実態解明と予測手法の開発

日中友好環境保全センターとの協力により、北京のライダーによる黄砂期間中の準リアルタイムのデータ取得が可能となった。モンゴルNAMHEM（モンゴル国気象水文研究所）との共同研究による観測を含め、中国１局、モンゴル3局、韓国1局、日本12局のライダー観測網によって、発生源から日本に長距離輸送される黄砂の３次元的分布を継続的に観測した。また、ライダー観測網のデータをリアルタイムで処理するシステムを完成した。輸送モデル(CFORS)のデータ同化手法の精緻化を進め衛星搭載ライダーCALIPSOと同化モデルの比較検証を行った。一方、黄砂と都市大気汚染の混合状態を把握するための化学判定手法の研究を進めた。この他、北京大学、ソウル大学などとの協力によりライダー観測網のデータを用いた研究を進めた。

（２）中核プロジェクト２（ＰＪ２）；東アジアの水・物質循環評価システムの開発

東アジア地域の流域圏では、急速な経済発展に伴う水質汚濁負荷の増大によって、陸域、沿岸域・海域の汚染が深刻化すると共に、流域圏に支えられかつ流域圏に負荷を及ぼしている都市におけるエネルギー・水資源制約及び水質の問題が深刻化している。これらの問題は、中国のみならず、我が国及び東アジア各国に直接的、間接的に影響を及ぼす。このため、持続可能な水環境管理に向けた科学的基盤の確立が緊急の課題になっている。本プロジェクトでは東アジア地域の流域圏及び拠点都市における水環境に関する科学的知見の集積と持続的な水環境管理に必要なツールの確立を目的とする。そのために、(1)流域圏における水・物質循環観測・評価システムの構築、(2)長江起源水が東シナ海の海洋環境・生態系に及ぼす影響の解明、(3)拠点都市における技術・政策インベントリとその評価システムの構築、の具体的な目標を実現するために研究を推進する。平成20年度には、各サブテーマにおいて以下の成果が得られた。

1) 流域圏における水・物質循環観測・評価システムの構築

長江水利委員会と共同で漢江に設置している観測システムが正常に運行し、連続的な水質モニターリングデータの取得が可能となった。同時に、高精度の衛星データを用いて、漢江流域の90mメッシュの地形デジタルデータを作成、それによって、流域の水系図、傾斜・傾向図などを完成した。さらに、MODIS衛星データを用いて、流域の1kmメッシュの表面温度、植生指数、葉面積指数、土地被覆図などのデータセットも作成した。漢江流域で、人間生活や経済活動が水環境に及ぼす影響に関する現地調査を実施し、アンケート調査データ等を回収し、解析を開始した。また、SWATモデルをベースに改良した流域水･物質循環評価モデルに必要となる、漢江流域に適応した主な作物の生育期、栽培時期、土壌の土質、有機物含有量、栄養塩などのパラメータを整理し、モデルに結合した。このモデルを用いて、漢江流域の面源汚染の推定が可能となった。これらの成果を踏まえて、2008年10月21日、中国科学院と長江水利委員会の共同で、南水北調の影響評価特別セミナーを国立環境研究所で開催した。また、、中国科学院と共同で南水北調受水域である海河流域について研究調査を行い、平成20年12月26日に中国石家庄で「南水北調海河受水域水資源持続可能な管理」国際ワークショップを開催し、研究交流を行った。更に、環境省の事業への協力については、日中水環境パートナーシップにおいて農村地域等に適した分散型生活排水処理技術の導入実証モデル事業に参加し検討を行っている。

2) 長江起源水が東シナ海の海洋環境・生態系に及ぼす影響の解明

2008年10月、中国沿岸域の富栄養化等の環境変遷の把握のため浙江海洋大学等との国際共同研究の基盤となる共同利用研究室を大学に設立し、長期・中期・短期スケールでの研究課題およびそれらの実施方法に関する議論を進めた。この枠組み等を活用し、長江河口浅海域の水質浄化機能の定量的評価や東シナ海流動モデル開発に必要な中国海域の基礎的データの収集を継続した。

2008年6月、中国沿岸環境の変化が東シナ海に及ぼす影響の解明を目的とした東シナ海陸棚域航海調査を実施した。栄養塩類の藻類群集による取り込み過程の解明を目的とした安定同位体比トレーサ実験の他、微細乱流構造プロファイラーによる物理場が藻類鉛直分布に及ぼす影響把握のための観測を行った。陸棚域調査結果を海洋生態系モデルを用いて解析したところ、陸棚域の藻類鉛直分布が乱流強度に強く支配されることが示唆された。また過去3ヶ年の陸棚域調査における藻類種の分布を三次元的に解析したところ、渦鞭毛藻が植物プランクトンクロロフィルの50%以上を占め、陸棚域の生態系構造の遷移（珪藻から渦鞭毛藻への変化）が示唆された。

3) 拠点都市における技術・政策インベントリとその評価システムの構築

国内における実証研究をアジア中国拠点都市に展開する研究プラットフォームの構築で大きな進捗があった。国内では、統合型陸域生態系モデル（NICE）モデルと都市産業の資源循環算定モデルの構築を進めて、拠点都市と流域圏での都市・地域スケールの水・エネルギー・物質解析研究の推進体制を構築した。解析モデルの検証を行うために、国内の代表的産業都市である川崎市との包括的な環境協定を締結し、水・エネルギー・物質解析モデルの検証と政策シミュレーションの試行を進めた。地球環境推進費（H19-H21）研究と合わせて、統合的都市解析モデル（NIECE-Urban）についてモデルの構築を完了した。川崎市との連携で都市スケールの環境観測ネットワーク実験を行い、モデルの検証とともに、試行的な政策シミュレーションを行い自治体への情報発信を行った。物質循環の評価については、平成20年度より地域循環圏を同定する廃棄物科研費（H20-H22）の採択を受けて、都市内物質循環から地域循環の政策を含む技術・政策インベントリの構築と、循環圏評価モデルの開発を進めた。これは環境省の地域循環圏政策担当部局への定期的な情報提供を行っている。水・エネルギー・物質の都市解析モデルを街区・建物のエネルギー制御に適用する、クラスタリングネットワーク制御システムについては、温暖化対策技術開発事業としての採択を受けて、川崎市での具体的な実証実用研究を開始し、その成果を環境省、内閣府の低炭素都市実行計画検討等に発信した。

中国拠点都市における実証研究については、環境技術推進費（H19-H22）の研究事業と合わせて、国家の産業中心都市である瀋陽市と遼寧省との研究連携に焦点を置いて研究を進めた。瀋陽市環境保護局、遼寧省環境保護局との研究連携とともに、中国科学院循環経済研究センター、遼寧省の環境科学院との研究協定を通じて研究を進めている。都市の上下水道、河川、沿岸域、および地下水位水質分布、降水量、都市排熱、気温等の都市環境のデータを統合的なGISデータベースとして整備をすすめ、拠点都市・地域スケールの、陸域統合型モデルに新たに都市モデルを結合した水・物質・エネルギー統合型モデル研究を推進した。また、都市・地域スケールの環境データベースの構築とモデルの適用研究を進めた。以上の研究を踏まえ、5月に瀋陽市、9月に川崎市で国際ワークショップを主催した他、12月に国際学会、2月に国連環境計画と国際会議を共催すると共に、2月より日中友好環境センターとJICAが中国国家環境保護局と連携して開始した循環研究経済プロジェクトへの正式な参加を行う等、研究成果の発信と国際研究ネットワークの形成を進めた。また、中国の複数の都市とのアジア都市研究ネットワークの構築を進め、EMECS国際会議の会議開催を支援した他、大連理工大学との環境産業連携モデル解析についてはJSPS-NSFCの国際交流研究に採択され、平成21年度より研究を実施することになった。

（３）流域生態系における環境影響評価手法の開発

メコン河はインドシナ半島を流れるアジア最大の国際河川であるため、近代以降、水、エネルギーおよび生物の天然資源の原産地として国際的に開発への強い興味が持たれ続けてきた。我が国は、天然資源・農水産物・繊維製品等の多くを、メコン河流域を含む東アジア地域に依存して来ている。その流域において、都市化・工業化、農薬及び肥料を多用する農業の近代化やダム建設によって自然が急速に失われつつあり、農業・産業・生活による水資源の枯渇と水質悪化や水生生物等の生物多様性の減少が危惧されている。メコン河流域において持続可能な自然と共生する社会を実現するために、東南アジア・日本を中心とした流域生態系における環境影響評価手法の開発を行い、国際プログラム間のネットワークを構築し、国際共同研究によって、流域の発展に必要な科学的知見を提供することが本研究の目的である。そのために、主に国際河川・メコン河の淡水魚類相の実態解明、流域の環境動態の解明を行うこと等により、ダム建設等による生態系への影響の評価を実施する。本研究は、我が国と関係の深いメコン河流域の持続可能な発展の科学的基盤形成に寄与すると共に、GEMS/Waterプログラムとの連携の下で、生物・水資源及び国際河川生態系に関わる地球観測にアジアから貢献することを目指す。そのために、(1)流域生態系及び高解像度土地被覆データベースの構築、(2)人間活動による生物多様性・生態系影響評価モデルの開発、(3)持続可能な流域生態系管理を実現する手法開発、の具体的な目標を実現するために研究を推進する。平成20年度には、各サブテーマにおいて以下の成果が得られた。

1) 流域生態系及び高解像度土地被覆データベースの構築

空間データベースの構築と応用：　広大なメコン流域の自然環境および社会経済特性に関する基礎データを、空間データベースとして一元管理・分析する仕組みを構築した。具体的には、１）基礎データの収集をほぼ完了させるとともに、２）メコン流域全体を、水文学的な接続関係を維持した小流域に区分し、この小流域単位で、地域の自然環境と社会経済属性を集計した。さらに、３）小流域単位で集計したデータに対して、情報量規準に基づいたクラスタ分析を適用し、これにより客観的な類型化分析が可能であることを確認した。

高分解能主題図の整備手法の開発と適用：　空間データベースに基づいて重点研究地域の絞り込みを行い、タイ〜ラオス〜ミャンマーの国境付近、いわゆる、ゴールデントライアングル地帯（山地と平原が混在し、規模の異なる多様な河川が見られ、土地利用形態の違いに由来した景観要素の構成と配置が大きく異なっている）を重点研究地域として抽出した。そして、当該地域において詳細な現地調査を実施し、土地被覆と地形に関する基礎データを収集した。さらに、現地調査と同期して得られた（ASTER）衛星観測データに基づいて、当該地域の地表面分光反射率と標高に関するデータを整備し、これらを特徴量とした各種分類手法の性能比較を行い、オブジェクトベース分類手法の有効性を確認した。

2) 人間活動による生物多様性・生態系影響評価モデルの開発

メコン下流域（カンボジア、ラオス、タイ）で5回の現地調査を実施し、昨年度に引き続いて耳石サンプルと河川水サンプルの採集を行った。またすべての河川水サンプルからは栄養塩濃度と元素濃度について分析した。栄養塩濃度の流域各国の地理的分布と各種自然環境・人間活動（人口・土地被覆など）との空間的対応から、タイのコラート高原の米作地帯から高濃度の硝酸塩とアンモニウムが検出された。元素濃度について、60地点のサンプル分析結果から、例えばストロンチウムでは地域によって広い変動幅（0.024ppm〜0.221ppm）を示すことが分かり、回遊魚の耳石解析において有望な指標元素となることがわかった。

マングローブ林を形成する主要樹種3種（A. marina、 R. stylosa、 B. gymnorrhiza）について、根圏酸化機能を測定した。3種共、根からの酸素漏出速度には個体差がみられたが、いずれの個体も、暗条件下に比べて明条件下の方が高い酸素漏出速度を示した。光合成による体内酸素濃度の上昇、もしくは光に対する何らかの応答で通気組織の抵抗が低下することが、地下部への酸素輸送および根からの酸素漏出速度に正の影響を及ぼしていると考えた。 また、オヒルギとヤエヤマヒルギは、空気の入り口とされる「皮目」の発達した幹の重量や、通気組織の発達した木化根の重量と、根からの酸素漏出速度に正の関係が認められた。 さらに、同3種について根圏土壌の窒素動態を調べ、3種の根圏では脱窒素と窒素固定が起きていることが明らかとなった。窒素不足の沿岸域に生育する同マングローブ植物3種は生育に必要な窒素源を窒素固定菌に依存している可能性が示唆された。

3) 持続可能な流域生態系管理を実現する手法開発

メコン河流域におけるダム建設が下流域に与える影響をみるため、自然河川の持つ「氾濫」と「物質輸送」という季節的な流域動態の変化に関して定量化を試みた。具体的にはメコン本流のダム建設（Wanman Dam）と下流の北タイへの影響について年間を通しての河川流量と土砂移動量の変化に着目した。ASTER画像を現地河川調査に活用し、流出モデルを構築しダム建設前後での年間を通しての土砂収支計算をChiang Sean付近にて行った。

北タイにおいて定期採水委託により水質のモニタリングを継続した。タイ、ウボンラチャタニ大学と連携し、メコン河支流ムン川の魚類相調査、水質調査を継続した。日本、タイの環境NGO等とメコン河流域住民との環境影響に関するヒアリングを行い問題点の抽出を行った。

研究予算