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G-CIEMSの概要

G-CIEMS

G-CIEMSの概要

G-CIEMS（Grid-Catchment Integrated Environmental Modeling System）は、国立環境研究所において新たに開発した詳細な空間分解能を持つGIS多媒体モデルです。環境中に放出された化学物質は、大気、水、土壌、底質などの媒体の間を移動あるいは分配され、大気に放出したものが粒子に吸着して地表面に沈着したり、あるいは河川に排出された物質が揮発して大気に移動したりします。同時に、大気中の化学物質は風に乗って移動することもあり、河川水中の化学物質は川の流れに乗って下流へ移動し、また他の流域からの流れと合流して希釈されたりします。

本モデルは、GIS（地理情報システム）で用いる地理データに基づき、このような多媒体の媒体間の輸送と、大気、河川等での輸送との両方を同時に計算して、媒体間の輸送や分配と地点間の輸送と同時に推定するモデルです（図１）。


日本全国を対象とした予測計算

Ｇ−ＣＩＥＭＳ出力例

本モデルは、標準的には別途既に公表されている河道構造データベースに基づき、日本全国を大気は約5kmのグリッド、地表面は平均9.3km2ほどの小流域、河川は平均河道長5.7kmの河道として扱います。モデル内で計算する主な動態過程として

  1. 大気については、大気グリッド間の移動と沈着、分解、地表面との交換などの過程
  2. 河川については、河道の水の流れにしたがっての流下と、河川内における分解、粒子状物質との分配、底質への沈降、大気との交換などの過程
  3. 土壌については、小流域から対応する河道への流出、土壌内での分解、地下水への移行、大気との交換などの過程
  4. 底質については、河川や湖沼の水との交換
  5. この他、海域については、海域に流入する河口からの流出量の受け入れ、海域表面での大気との交換などの過程

を記述しています。大気グリッドごとの大気中の濃度および、河道ごとの河川水中の濃度、小流域における土壌中の濃度、底質の濃度を出力します（図２）。


モデル入力データ

モデルに対する入力値としては

  1. 環境への化学物質の排出量として、大気グリッド、小流域単位での土壌、河道単位での河川それぞれへの排出量の入力
  2. 化学物質の物性値
  3. 小流域、河道などの地理データ
  4. 気象、水文等のデータ

が必要となります。これらの入力値のうち、c、d については標準的なデータを用意していますが、a、b　の排出量と物性値については基本的にユーザーが用意する必要があります。


モデルとユーザーインターフェースの関係

モデルプログラムとユーザーインターフェース

G-CIEMSモデルはメインのモデルプログラムと２種類のユーザーインターフェースから成り立っています。モデルプログラム自体は、Microsoft AccessのMDBデータベースから直接データを取得し、MDBデータとしてデータを直接出力するプログラムです。このため、別途作成したユーザーインターフェースとあわせて利用することを前提としています。

本モデルのユーザーインターフェースとして、別途開発したプログラムもダウンロードファイルとして用意いたしました。モデルプログラムとユーザーインターフェースをあわせて利用することにより、比較的容易に操作可能なモデルシステムとして活用することができます（図３）。


関連ツール

G-CIEMSでの計算結果は、可視化ツールで処理することで簡便に地図上に表示することができます。

一般的な化学物質に関して、排出推定ツールを用いて排出量の予測データを算出し、G-CIEMSを用いて環境中での濃度分布状況を予測することが可能です。ただし、G-CIEMSの排出データ等の設定は手動で実施して頂く必要があります。

 

参考文献