Ishizuka Masahide

ISSN-1884-8745

日本沙漠学会設立30年記念図書。沙漠学とは「砂漠を含む乾燥地の環境を知り、そこに息づく生命の謎を解明し、さらに人々の社会と暮らしを学び、それら全てを守る」学問。本書では日本沙漠学会が総力を結集し、沙漠学に関する知見約220項目を見開きで解説。

日本沙漠学会設立30年記念図書。沙漠学とは「砂漠を含む乾燥地の環境を知り、そこに息づく生命の謎を解明し、さらに人々の社会と暮らしを学び、それら全てを守る」学問。本書では日本沙漠学会が総力を結集し、沙漠学に関する知見約220項目を見開きで解説。

A073 - Dust in a Changing Climate: from Small‐Scale Insights to Large‐Scale Understanding Details

第15回大気バイオエアロゾルシンポジウム要旨集、pp.68-69、2024.

京都府北部を流れる由良川における洪水・旱魃の歴史と河川流出シミュレーションによる再現の試み、日本学術振興会とスロベニア教育科学スポーツ省との二国間交流事業(共同研究)

Innovation and Action for Managing Urgent Future Local and Global Issues and Domains in Japan and Europe, Session of Multidisciplinary approaches toward SDGs related to environmental humanities

P016、香川大学（対面）、ポスター発表（八塚正剛）

Monitoring of dry vegetation is crucial in environmental management such as assessments of wind erosion risk, livestock forage, and fire risk. In arid and semi-arid regions, wind erosion has severe environmental and socioeconomic consequences. As one of the most important influencing factors for wind erosion and the dust emission it causes, vegetation fraction cover affects threshold friction velocity for sand saltation, which is determined by roughness density. However, there has been little research into estimating the coverage and mass of dry (non-photosynthetic) vegetation. In our study area at Tsogt-Ovoo (TsO) in the northern Gobi Desert, Mongolia, we investigated the suitability of MODIS data to estimate dry vegetation cover and mass. We compared observed dry vegetation cover (VCd_obs) and mass (Md_obs) with values estimated from the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and six other potential Short Wavelength InfraRed (SWIR) dry vegetation indices. Of the seven vegetation indices, the Soil Tillage Index (STI), which is calculated from the ratio of SWIR bands 6 and 7, provided good estimates of VCd_obs and Md_obs. To verify those estimates, we obtained roughness lengths and threshold friction velocities from field observations of sand saltation, wind speed, and wind direction at stony and non-stony sites in our study area. We compared roughness length (z0) and threshold friction velocity (u∗t) for sand saltation with dry vegetation cover determined from STI. At both sites, the observed roughness length and threshold friction velocity increased with increasing dry vegetation cover estimated from STI. Based on their relationships with STI, we predicted values of z0 and u∗t in the absence of dry vegetation that were in accordance with published data. The threshold wind speeds at 10 m height derived from u∗t at both the stony and non-stony sites were reasonably close to the value that is commonly used in dust models. Thus, we verified that STI is a suitable index for estimation of dry vegetation cover and mass in the Gobi Desert and, potentially, in other arid and semi-arid regions. The STI-based monitoring of dry vegetation will improve wind erosion risk assessment.

Non-erodible elements such as stones and vegetation are key to controlling the sand transport and dust emission in drylands. Stony deserts are widely distributed in the Gobi Desert, but the effect of stones on wind erosion and dust emission have not been well studied, except under artificial conditions. In this study, we evaluated that effect by measuring the sand saltation threshold in a stony desert in Tsogt-Ovoo in the Gobi Desert, Mongolia, under natural surface conditions during sand and dust storms. We quantified the amount of stones by measuring the roughness density, and determined the threshold friction velocity for sand saltation by measuring wind speed and sand saltation count. Our results showed that the threshold friction velocity increased with the roughness density of stones. In the northern part of the study area, where neither a surface crust nor vegetation was observed, the roughness density of stones was 0.00 in a topographic depression (TD), 0.05 on a northern slope (N.SL), and 0.16 on the northern mountain (N.MT). The mean threshold friction velocity values were 0.23, 0.41, and 0.57 m/s at the TD, N.SL, and N.MT sites, respectively. In the southern part of the study area, the roughness density values of stones were 0.00 and 0.07–0.32 at the TD and southern slope sites, respectively, and the mean threshold friction velocities were 0.23 and 0.45–0.71 m/s, respectively. We further compared the observed threshold friction velocities with simulated threshold friction velocities using Raupach's theoretical roughness correction and the measured roughness density values, and found that Raupach's roughness correction worked very well in the simulation of threshold friction velocity in the stony desert. The simulation results of this study also showed that to reasonably simulate sand saltation in the Gobi Desert, it is essential to consider the effects of vegetation and crust as well as the effect of stones. The previous three-dimensional dust models studies employing a constant roughness density values of 0.002 and λs=0.020 consistently underestimated the threshold friction velocity at the sites on slopes and mountains. Our survey was conducted in only one small area in the vast Gobi Desert, our results suggest that if roughness density of stones over a wide area can be obtained, the roughness correction for the stone effect in the model of roughness correction can be applied in the three-dimensional dust models.

第23回大気化学討論会において、招待講演を行った。

香川大学と南アジア(インド・バングラデシュ・ネパール)との強い関係を、気候変動メカニ ズム科学と気候変動適応科学が結びついた南アジア気候変動科学の研究拠点に結実させる。南アジアでは、 2022 年の夏季にも極端豪雨や干ばつが発生し、気候の変貌への懸念が広がっている。気候変動への脆弱性が 高く、20 億近い人口を抱える南アジア各地の気候変動適応現場と往還する広大なネットワークを構築する。

将来、研究者となる若手が自国や自分の専門分野の狭い領域に留まらず、その個々の立脚点を見失わない形で、世界的な視野と普遍的な科学的方法を獲得することを本研究は若手支援としてめざす。そこでは有機経済が本来有する「人と自然のレジリエンス（しなやかさ、復元力、回復力、反発力、強靭化）」を知の科学として推進し、両国の間で共有し、将来研究者となる若手と共に学習することを課題としている。

黄砂や煙霧とともに微生物群(バイオエアロゾル)が，アジア大陸から日本へ越境輸送され，日本各地へと拡散沈着するため，その環境・健康影響に学術的関心が集まる。申請者らは，東アジア(日中韓蒙)において，黄砂を捕集する高高度調査(気球, ヘリコプター, 山岳積雪を使用)を実施し，日本へと越境輸送された微生物の種組成とその健康影響が，日本海沿岸と太平洋沿岸で大別できる可能性を突き止めた。しかし，観測地点は日本海側に偏り，太平洋側への国内移送や沈着程度を講じる観測が不十分であった。本申請では，日本本土(日本海ー太平洋)の観測地を拡充し，「越境微生物の国内での拡散・沈着過程」を理解すると伴に，そ影響を評価する。 黄砂飛来時に日本海側（能登）と太平洋側（関西，関東）の上空500ー2500ｍにおいてヘリコプター観測を行い，高高度の大気粒子を捕集した。また，黄砂・煙霧発生が頻発する春から初夏(4月-6月)にかけて，金沢，鳥取，香川，東京，長野，大阪の観測地において，建物屋上(高さ10m)で長期的に観測した。大気試料のゲノムDNA（環境ゲノム）に含まれる細菌・カビの分類指標遺伝子（16SとITS）核酸塩基配列を解読した。遺伝子解析ソフト(Qiime2)で微生物群集構造を解析したところ，黄砂と煙霧によって細菌は越境しやすく，本国内において真菌と混合する傾向が見られた。感染症（非結核抗酸症）の原因微生物も検出され，潜在的に長距離拡散される可能性も見出した。また分離した真菌株からもカビ毒が検出された。これより，黄砂煙霧とともに国内を拡散する有害種(キーストーン種)の候補に目処が立ちつつある。 こうした研究成果は，環境系の有名学術誌に多数掲載され，書籍「大気微生物の世界」にまとめられた。また，一般からの注目も熱く，大気観測全般を纏めたガリレオXやNHKスペシャルなどの取材を受けた。

香川県下での被害拡大が報告されている樹木病「ナラ枯れ」は、広面積の森林枯死を引き起こすため、森林生態系に対する影響の評価が必要である。被害林における調査・研究の事例は多いものの、その多くがシカによる食害の影響下にもある林分であり、ナラ枯れそのものと、シカによる食害と切り分けての評価は不十分である。本研究では、ナラ枯れの被害拡大がみられる被害林において、シカによる食害の影響が低い傾向にある香川県での被害の現況を把握し、植生ならびに林内環境の定点調査環境を整備することで、ナラ枯れそのものが森林生態系に与える影響の評価を図ることを目的とする。

日本において 1 人当たりが食物から 1 日に摂取する総ヒ素のうち、毒性が高い無機ヒ素の大部分はコメに由来する。日本においてコメは主食とされているため、コメのヒ素含有量を低減する栽培技術が求められている。水田圃場では長期間の湛水により土壌が還元状態になる。還元状態におけるヒ素の主要形態である 3 価ヒ素（亜ヒ酸）が土壌に吸着されにくく、水田の水の中に溶出してくる。水稲はケイ酸の輸送体を介して亜ヒ酸を吸収することが分かっているため、ケイ酸資材を施用することで、ケイ酸 と亜ヒ酸の拮抗作用がおこり、イネの根からのヒ素の吸収を抑制することが期待できる。石材加工の際に発生する石粉には 70%のケイ酸が含まれており、ケイ素供給資材としての可能性が考えられる。本研究では、産業廃棄物である石粉を利用したヒ素吸収抑制技術を開発するため、ヒ素処理によるイネへの生育・光合成関連への影響と、石粉によるヒ素吸収の緩和効果について明らかにすることを目指す。

棚田は日本の原風景と言われているが、近年は、農家の高齢化、限界集落化により棚田の崩壊が危惧されている。棚田はイネを育てるという田としての価値だけでなく、田植えのための水利用・水管理、山地の植生、小規模ため池に生息する水棲生物等の生き物など、空間全体としての価値がある。逆に、これら全ての対象は独立せず相互依存し、全体として保存するという一体的な自然的保全が必要である。加えて、棚田や水を管理するのは人であり、山村に暮らす人の存在も同等に重要である。そこで、本取組では、棚田を中心として、スマート農業への展開を目指し、スマート農業の導入が、農村における共同作業（水路管理、溜池の管理、棚田の管理など）にどのような影響を与えうるか、また、従来の共同作業によりもたらされていたさまざまな機能（人的結合、知識継承など）の保持と両立しうるのかどうか、インタビューを通じて明らかにする。これにより、スマート農業を導入した新しい形態の自然資源管理のあり方について市民参加を通じて課題と展望を明らかにし、持続可能な里山保全に取り組む。

20万円(1年目)+24.3万円(2年目)である。

3年間の研究計画として共通しているのは次の三つの課題である。それぞれの課題を記述した後に，[実績]として。今年度の実績を叙述することにする。 ① 明治15年頃の地誌叙述の数量化に基づく地図化によって，地域環境を可視化する。[実績] 洪水・旱魃に関しては，さらなる可視化の精緻化を進め，また，水路等の灌水能力に関する叙述についても数量データの整理を行った。これらは論文化の段階に入っている。また土壌データに関しても，叙述データの数量化を試み，可視化の新たな展開が期待される。さらに最大の成果は，郡村誌の叙述データの可視化資料の検証の一環として，加佐郡の旧版地形図をもとに，土地利用GISデータが作成され，地図化も進められたことにある。令和4年度には，これらの対比研究に基づき，新たな論点を精査し，論文化を進めることができる。 ② 地誌から地図化することのできる地域環境の諸要素の中で、例えば、洪水・旱魃リスクは、気象条件並びに水文学的な河川条件などとの関係が深く，地誌叙述の自然科学的な検証を行う。[実績] 現時点での検証結果に関しては，東アジア環境史学会(EAEH 2021)での研究発表を行った。また，現在データおよび過去の気象ならびに水文学的なデータに関しても整理が進んでいる。上記の報告原稿の論文化ならびに他の観点からの理系と文系の協働した論文作成の段階に入っている。 ③ 有機経済的な基盤とその差異に関する実証研究において、村落単位の叙述は明治の町村合併によって大きく変化する。一村落そして複数の村落の持続性をいかに評価するか、検討する。[実績] この点，新たな文書調査ならびに史資料のデジタル化が不可欠であり，近世文書である木船家文書ほか多くの個別史資料の発掘ならびに資料整理を進めてきた。

本研究において福島県の放射性セシウム高汚染地区内の林地に設置した観測サイトを活用し、大気エアロゾル特にバイオエアロゾルのサンプリングを連続的に実施している。そのサンプリングで得られた試料を用い、バイオエアロゾル自体の濃度および微生物や真菌に特有のエアロゾル有機成分濃度と大気セシウム放射能濃度を比較することにより、バイオエアロゾルを介した放射性セシウムの大気再飛散について、より定量的に理解できた。またエアロゾル試料から不溶性放射性セシウム微粒子(CsMP)を検出し、その大気再飛散の影響も考慮した上で、バイオエアロゾルによる再飛散過程の重要性を評価できた。 また、筑波実験植物園林内においても、フィルタサンプリングおよび浮遊菌カウンタによるバイオエアロゾル濃度観測を実施し、その濃度の季節変化や日変化について知見を得ることができた。特に、これまであまり報告例のない日中のバイオエアロゾル濃度増加が見られ、今後その原因について検討していく。 採取したフィルタ試料から林内バイオエアロゾルを構成する真菌胞子やバクテリアのメタゲノム解析を行い、構成種群集の変化との関係を明らかにしつつある。また、同じ林内で採取したキノコの胞子やバイオエアロゾルの氷晶核能について、昇華凝結および内部凍結過程での氷晶化温度により評価を開始し-15℃以上で氷晶化するケースがしばしばみられることが分かった。さらに、ドローンに搭載し森林上空でバイオエアロゾルをサンプリングする装置を開発し飛行試験を実施した。

温暖化の進行とともに極端な気象現象が増加すると指摘されています。砂漠化地域においても、地球温暖化が原因と考えられる熱波・干ばつといった気象災害が頻発し、食糧不足など生活を直撃する影響が生じています。本プロジェクトは砂漠化地域を対象として、①将来気候解析、②温暖化の砂漠化・農業への影響評価、③適応策の開発を将来気候G, 砂漠化対処G, 乾燥地農業Gの３つのグループで実施します。将来気候GはIPCCレポートなど温暖化研究で利用されている大気大循環モデル(GCM)で計算された気候データを用いて熱波や干ばつなどの解析を行い、この結果を砂漠化対処Gと乾燥地農業Gに提供します。この解析結果に基づき、砂漠化対処Gはモンゴルを主な対象地域として、温暖化の植生や土地の劣化への影響を評価し、温暖化に適応した持続的な草原利用法やダスト警報システムなど適応策を開発します。乾燥地農業Gはスーダンを主な対象地域として、温暖化の農業生産等への影響を評価し、耐暑性・耐乾性作物や乾燥地栽培技術の開発を実施します。

氷雲の形成を促す「氷晶核(氷核活性を持つ粒子)」の発生源は不明であり，その粒子密度は気候変動予測での不確定因子となる。その為，近年，分析・観測技術の向上に伴い検出可能となった大気浮遊微生物(バイオエアロゾル)の氷核活性へ学術的関心が集まっている。申請者らは，長年の飛行機観測などで，高度数千mの粒子から氷核活性を持つ微生物を検出しており，その種類から森林由来であると推察してきた。しかし，微生物の森林からの放出量は定かでなく，氷晶核の主要発生源とは断定できない。そこで，本研究では，観測機器を完備した森林観測サイトでの地上観測に，微生物捕集に特化した高高度大気観測を併用することで，森林地表から高高度までの浮遊微生物の鉛直分布を明かとし，氷核活性微生物の森林からの放出量を追究しつつある。 2018年度は，森林バイオエアロゾルの捕集する観測調査を，筑波実験植物園と福島県波江において実施した。大気微生物が増える時期(6月と10月)には，植物園では，ヘリコプターと建物屋上を利用し，それぞれ高度500ｍと10m（樹冠）で大気粒子を捕集し，糸状の真菌が樹冠上まで浮遊し垂直分布していることを突き止めた。また，大気粒子試料から，糸状を形成する真菌が10種程度分離培養され，複数種のカビやキノコの胞子が樹冠外に放出されていることにあたりをつけた。一方，大気粒子から微生物のゲノムDNA直接抽出し（培養を経ない），解析した結果，分離培養された菌以外にも数百種以上の細菌と真菌が，森林内外に浮遊していることが分かった。 こうした風送微生物に関する研究成果への学術的評価は高く，大気科学雑誌JGRに論文発表され，その論文がForbesのサイトにてニュースとして取りあげられた。また，一般市民からの注目も熱く，牧代表が密着取材をうけ，森林観測全般をサイエンスゼロ（Eテレ）にて30分番組にとして放送された。

平成30年度の研究実績は、以下の通りである。 １．森林からの真菌類胞子などのバイオエアロゾルの飛散が、夏季～秋季の大気中への放射性セシウム再飛散の主要なメカニズムであることを明確にするため、セシウム137による大気放射能濃度とバイオエアロゾル濃度がを比較し、きわめて良い正相関を示すことを確認した。また、春季から梅雨期にかけての大気中への放射性セシウム再飛散メカニズムの推移を調べるため、4月から6月までの大気放射性セシウムの水溶性、土壌鉱物トレーサー、各種バイオエアロゾルの種類と濃度のデータを得た。現在解析中であるが、春季に土壌起源の微生物の割合が増大しており、それが土壌鉱物とともに飛散して影響している可能性があることが示された。 ２．胞子などバイオエアロゾルと放射性セシウムの森林からの鉛直輸送フラックスを測定するための緩和渦集積サンプリングシステムを作成し、福島県の高線量地区およびテストフィールドの筑波実験植物園での試験観測を実施した。また、林内での傾度法による放出フラックス推定のため1次元モデルSOLVEGを改修し、顕熱フラックスなど力学パラメーターが観測と整合するようチューニングを行った。 ３．本研究で採取した約50種のキノコ胞子について、氷晶核能を測定し、－15℃以上と比較的高温で氷晶核化するものを見出した。また氷晶核化温度と生物学的分類との関連が、ある程度見られることを明らかにした。 ４．野外に自生しているキノコから大気に胞子が飛散するプロセスを明確にするため、フィールドで胞子が飛散していく様子の高速度カメラによる撮影に成功した。現在、画像解析により胞子の大気放出量を推定し、その検証方法について検討している。

本課題は湖沼，河川，沿岸域の3種類の水域を対象としている．湖沼における解析では，水温分布や水質動態の再現精度が高いと考えられる非構造格子3次元流動モデルの導入を図った．合わせて，湖沼の例として，霞ヶ浦における底層貧酸素化とその要因の把握するため，文献調査および現地観測データの解析を行った．湖奥部では夏季に低温の河川出水が湖内底部に供給されている構造を明らかにした． 河川においては分布型流出モデルによる洪水流出解析において4次元変分法によるパラメータ推定法の開発を行った．前年度は兵庫県の揖保川を対象に実施していたが，本年度はより集水面積の大きい兵庫県の加古川を追加で検討開始し，出水時の再現性低下要因を探り，離散化の見直しやモデルの修正を行った．揖保川の出水の再現性を向上させるためのモデルパラメータ推定として，グリッドごとの修正より，小流域に区切って修正した方が，同化対象のデータがある水位観測点に近いところでの過剰な修正が避けられることなど，諸々の知見を得た．さらに，多項式カオス展開によるパラメータ修正法の開発も行い，感度解析の結果，感度の大きいパラメータに対し修正を行い，再現性の向上を得た．修正すべきパラメータは各水位観測地点によって異なることを明らかにした． 沿岸域での流動水質モデルの改良においては，多種の藻類や新生堆積物の考慮を行うとともに，多項式カオス展開による水質モデル内モデルパラメータの修正を行った．パラメータ推定値を用いることで，春季の表層におけるブルームの再現性が向上するとともに，夏季の表層において過大に計算されていたクロロフィル濃度を減少させることができた．また，水中における有機物の分解速度が，季節的な貧酸素水塊の消長に沿うように増減することで，貧酸素化の強度と貧酸素水塊の規模がより観測値に近付き，中底層における溶存酸素濃度の再現性が向上した．

当該年度は、日本の利根川、木曽川、信濃川の水質、世界（インド、マレーシア、タイ）の水質を考慮した水ストレス度PWA-Qを新たに提案し、それぞれの水質項目のうち、水質基準値よりも大きくなったものを使用し算出した。対象とする水質項目をBODや重金属と発ガン性物質や大腸菌の二つのタイプに分けて、それぞれの健康被害の発生確率Rをモデル化することにした。そして、従来の水ストレス度PWA (per capita annual water availability)を用いて、Rを考慮した新たな水ストレス度の算出を試みた。 その結果、日本では、河川水質による影響は小さいが、インド、マレーシア、タイでは、従来の水ストレス度よりも値が小さくなる結果が得られた。日本の水質では、三つの河川の水ストレス度はあまり大きな変化がなかった。原因としては、日本の河川の水質は健康被害が発生するほど悪化しておらず、日本の河川の水質の安全性が高いためである。 一方、世界の水質では、インドの水質は糞便性大腸菌群と重金属の値が水質基準値よりも大きく超えており、本研究の中で最も多く水ストレス度の値に影響が出ていた。また、マレーシアのクラン川では糞便性大腸菌群と重金属両方、リンギ川、セクダイ川では主に重金属が大きな影響を与えていた。タイにおいては、水ストレス度の数値として、大きな変化が出てはいなかったが、水質基準値よりも値が大きい項目があるため、水質を考慮した水ストレス度の値は考慮しない水ストレス度と比較して、低くなった。

In this study we developed a new method to provide long term perspectives of urban growth and quality of urban life in global 3600 cities during 21st century under the environment and resource constraints. Based on this developed method, we analyzed the impacts of population and economic growth, technology progress, and climate change on urban activities and its difference between regions. This study represented the interaction between urban activities and global environment through the basic resources like water and land, and assessed its impact on the urban quality of life over the global cities. The findings of this study can be referable in wide range of policy studies like regional development and climate change. This study would contribute to progress of studies in the combined field of urban and transport planning, hydrology, environmental system and public policies.

We have conducted field experiments for an elucidation of dust emission mechanisms in Tsogt-Ovoo, Mongolia in the Gobi Desert. There is a 10 km-scale topographic depression, which works as a dust source. The source has been created by an accumulation of fine soil particles due to water erosion. When a precipitation amount is high, precipitation water gathers into the depression. It leads to a soil crust creation and a vegetation growth. We clarified that these suppress dust emission (crust effect and dead leave effect). A spatial difference in the pebble amount causes a spatial difference in dust emission (pebble effect). We quantitatively clarified the pebble effect by a numerical experiment, in which pebble amount data obtained from our field observation was applied. We also clarified a relation between soil moisture and hardness of soil crust.

2018年7月西日本豪雨における被害調査を行った。

香川大学、香川高専、香川県との共同研究を締結し、2018年7月西日本豪雨における被害調査を行った。

Nutrient decrease in the Seto Inland Sea, Japan, was investigated. We try to find out the reason of the nutrients decrease and we found the importance of nutrient release from the bottom sediments as nutrient source in the Harima-Nada and Bisan-strait, Seto Inland Sea, Japan. Moreover, we examined about the measurement and prediction methods. Also, we focused on the nutrient loading from the land and we conducted the measurements of nitrogen and phosphorous concentrations of river water. Moreover, the response of phytoplankton assemblage to the decrease is discussed, because the phytoplankton is the primary producer of a marine ecosystem and supports that. The decompositions of organic matter originated from the diatoms were tested and the nutrient release was discussed with tracing the N:P:Si ratio and predicted the change of phytoplankton assemblage.

Initial radioactive Cs release revealed for the first time that insoluble coarse spherical particles with a diameter of several μm existed in addition to the water-soluble submicron particles usually assumed. In typical Satoyama area, the Cs concentration derived from resuspension escalated in the summer and was low in the winter, unlike in urban areas. We discovered for the first time that Cs carrier in summer is mostly of biological. We developed a simplified scheme for resuspension of radioactive Cs, and we carried out flux quantification - budget calculation, including resuspension by biological particles from forest ecosystems using a regional aerosol transport model, and primary leakage continued from the accident site. As a result, similarly to other processes, it was found that resuspension contributes little to decrease and migration of Cs deposited on the earth's surface.

I carried out the river water sampling and chemical analysis in the Sea of Harima-Nada river basin every month and was able to clarify the nutrient characteristics. In addition, I made a generation load analysis using Geographic Information System (GIS) and was able to calculate the generation loads from household and land. Using this result, I showed a reduction effect of the generation load in consideration of a sewerage development area and clarified necessary sewerage treatment efficiency to return the load to the quantity of load in around 1985 when fishery production was the largest. In addition, using an economic evaluation model, I was able to calculate the most suitable risk to evade red tide outbreak and bleach of Nori by comparison of the long-term change of fishery production with the number of outbreak of the red tide.

The nutrient decrease in the Seto Inland Sea. During high economic growth since the 1960s, the Seto Inland Sea became heavily eutrophicated. However, the total nitrogen (TN) and phosphorous (TP) loads decreased from 1990s following the enactment of the Law for Conservation of Environment of Seto Inland Sea in 1973. Nutrient concentrations also gradually decreased. Recently, Nori culture has often heavily damaged due to the lack of nutrient. One explanation for the gradual decrease of DIN concentrations from 1970 to present is fundamentally due to the law enacted by the Environmental Agency. But the reason for the recent decrease of DIN concentrations is still unknown. It was thought that the decrease of the upward nutrient flux across the overlying water-sediment interface greatly affected the water column nutrient concentrations. From the relationship between nutrient and red tide occurrence, appropriate nutrient concentration was also discussed.

We quantitatively show a large amount of river waters flow into the Harima-Nada Sea from Harima area(Honsyu Island side) as compared with the Shikoku and Awaji Islands sides. The river waters have strong influence on the nutrient concentration in the sea. Especially, a short-term river runoff during a flood has a large influence. It is clarified that the difference of river water spread in the north side of the Sea of Harima and the south side and the effects of short-term river flood inflow are important to understand the water environment in the Harima-Nada Sea. We suggest the possibility that the change and variation of river water chemistry and discharge is one of factor to the recent decrease of nutrients in Harima-Nada Sea.

Development of global dust model that can evaluate a dust impact on the climate was made from (1) monitoring of dust emission processes, (2) analysis on dust transport processes using Lidar data, (3) network monitoring of dust wet and dry depositions, and (4) development of new data assimilation system for the model. The results were summarized as follows ; (1) size resolved monitoring of dust emission was developed and was used for the validation of dust emission schemes, (2) long-range and high altitude transport characteristics of Asian dust was revealed by the lidar observation and it is shown that the change of the shape accompanied with the internal mixture is more important than the change of size distribution during the long-range transportation, (3) validation and improvement of dust particle size distribution and dust emission processes of MASINGAR, a global dust model, were done using wet and dry deposition data, and (4) Model error estimation was made by the dust data assimilation system using EnKF technique and satellite lidar data and the model representation of dust distribution was improved by this system. As a result, we could improve the global dust model for its representation of emission, transportation and deposition processes.

本研究では, 斜面崩壊規模を予測する指標として, 地形量である谷密度に注目した。過去の災害資料調査とGISによる地形解析を行い, 谷密度と崩壊規模の関係を検討した結果, 谷密度が高くなるにつれ崩壊規模の上限は小さくなり, 谷密度が低くなるにしたがい, 崩壊規模の上限は大きくなる傾向があることが判明した。さらに, 谷密度は斜面崩壊規模の上限を規定する指標となり, 上限を規定する関係式を得ることが可能となった

瀬戸内地方の最終氷期の試料を含んだ花粉分析は研究例が少なく,香川県は引田町(坂東・古市,1972)と高松・丸亀平野(古市,1980)が報告される程度である. 2006年5月29〜31日に香川県綾川町で採取したボーリングコアを下位よりNo.9からNo.1の層準に分類して年代測定,花粉分析を行った. 年代測定結果からNo.9からNo.6の層準は上部更新統の段丘堆積物,No.5層準より上部は完新統の堆積物と判明した. 花粉分析結果から,最終氷期前期の亜間氷期は現在よりも冷涼かつ乾燥した環境,後氷期初期は温暖でやや湿潤な環境,後氷期後期は温暖で湿潤な環境であることが分かった.この結果は既存の瀬戸内海沿岸の最終氷期の花粉分析結果とよく一致した.しかし,本研究では全体を通じてマツ科花粉が少なく,Castanopsisはみられなかった.これは瀬戸内海沿岸とは異なる綾川中流域における植生の特徴と考えられる.

For understanding wind erosion process, we have made an intensive observation (IOP) in Australia Using this data, we compared and validated a heterogeneous saltation theory and made a quantitative discussion about saltation flux, including its size distribution and vertical profile, threshold friction velocity, and relation to soil surface moisture and soil structure. We also conducted a comparison experiment with newly developed sand particle counter and Sensit. Intensive observation was conducted on the fallow wheat field at southeastern part of Australia during period 23 Feb. to 13 march in 2006. We have monitored 12 dust event during IOP and results were summarized as follows; 1) Saltation flux and its time variation, size distribution, and vertical structure were obtained. During IOP, one big event and 11 small events occurred and one big event amount for the most part of the total saltation flux during IOP. 2) The size distribution of saltation shows 2-peaks, one is coarse mode with maximum at 200 micron meters and the other with maximum of 80 micron meters. This confirmed the presence of two phase of saltation mode that shads heterogeneous saltation theory predicted. The finer mode is due to exponential profile of fine sand particle and the coarser mode is due to logarithmic profile of coarse sand particle. 3) We can determined saltation threshold friction velocity with objective analysis of SPC data. The results show that the size dependence of threshold friction velocity is not found. 4) We have monitored the suppression of dust emission flux due to formation of weak crust at the ground surface formed by weak precipitation. 5) We have compared saltation fluxes measured by SPC and Sensit under different wind speed in the field type wind tunnel The SPC indicate good linearity with increase of wind speed. On the other hand, Sensit data shws decrease of flux with increase of wind speed when wind speed is high. This will be due to the coincident loss of collision signal when the particle number which collide with Sensit, exceed some limit value. For this, SPC will be more available for monitoring strong dust event.

The BOD value of the Yamato River is the highest of all the Japanese first class rivers. Water chemistries along the Yamato River were investigated intensively to improve water quality. As a result, seasonal concentrations of BOD and NH_4^+-N derived from domestic sewage were high in winter and low in summer. The concentrations decreased with an increase in water temperature. The general finding was that river water contains organic compounds and Cl^- derived from domestic sewage, and Cl^- was quite stable in rivers. As the ratios of BOD/Cl^- decreased down the river and changed seasonally, organic compounds were thought to be decomposed during flow. NO_3^- which organic compounds were finally decomposed into, also decreased further down the river, and were high in winter and low in summer. NO_3^--N is thought to be used for photosynthesis because pH, DO, δ^<15>N values and chlorophyll concentration of the Yamato River increased with temperature and decrease of NO_3^--N concentration. Therefore, organic compounds are decomposed into NO_3^- intensively in summer and plants along the Yamato River absorb NO_3^- and then the BOD value in summer becomes low. Hence, natural remediation for the Yamato River reduces BOD value in summer. Organic compounds in sewage are decomposed in private sewage systems and naturally in rivers in the Yamato River catchment. As both decomposition systems depend on temperature, the BOD value in winter is thought to be high. As sewage disposal plants are large scale, the system can keep high temperature and the quality of the final effluent can be controlled. Therefore, the BOD value of Yamato River decreases annually as some new sewage disposal plants are built in the branches of the Yamato River, although the BOD value of Yamato River is the highest of any Japanese first class river. It is important to change private sewage systems into large scale disposal plants, to improving water quality.

平成15年度は,室内分析装置の立ち上げや現地調査方法の確立を行った.平成16年度は,紀ノ川下流の紀ノ川大堰を境界とした淡水域と汽水域において現地観測を行った.分析項目は,ケイ素・窒素・リンの栄養塩,植物プランクトンを含む懸濁物質である.また,栄養塩の分析には,溶解性有機態・懸濁性有機態を区別した.その結果,2004年7月の水温上昇期間に,淡水域において,珪藻プランクトンが増加し,溶存ケイ素(DSi)濃度が減少する変化が観測された.この時のDSi濃度の変化は,2002年から一年間かけて実施した紀ノ川河川水の平均値+分散値よりも低く,また,2002年,2003年に実施した紀ノ川渓流水の空間変化よりも低いことから,珪藻プランクトンに吸収されたと考えられる.また,このときの窒素濃度の変化から,全窒素TNが変化していないのに対して,溶解性有機態窒素DONが減少し,粒子性有機態窒素PONが増加する変化が観測された.つまり,植物プランクトン(珪藻類以外にも,藍藻類の増加が最も観測された.)の増加時に,溶解性無機態窒素DINよりも溶解性有機態窒素DONの方が吸収されやすいことがわかり,DONを植物プランクトンが取り込むことによって,植物プランクトンなどの粒子性有機態窒素PONに形態が変化と考えられる.この成果は,石塚ら(水工学論文,pp.1519-1524,2005)にまとめた. 紀ノ川大堰は一時的な停滞水域を形成することから,水質の変化に大きな影響を与えることが明らかとなった.しかし,洪水時に堰は開放されることにより,水塊は海域へと流出する.このことは,物資の量は変化しないが,物質の質が変化することを示しており,このような変化が海域の水質・生態系に与える影響については本研究の調査対象外であり,今後取り組むべき課題である.

ダム貯水池を多く抱える日本の河川水系では,出し平ダムの事例に見られるように,たとえ栄養塩負荷が低い清流でも,森林の新陳代謝にともない発生する植生残滓が深刻な有機汚濁を生ずる場合がある.本研究では,水系の有機物収支におよぼす流域の役割を明らかにするために,特性が非常に異なる森林流域と都市流域を対象として物質負荷流出の現地観測を実施した.その目的は,流域特性と[栄養塩負荷/植生残滓負荷]構成との関連性を検証することにある. 有機汚濁の形態は植生残滓などの粗粒状有機物と微細有機物の割合に応じて異なると仮定し,山地蹄域では植生・地被条件(特に落葉樹林の面積),栄養塩負荷,市街化率など流域属性の異なる小流域を試験地として設定した.受水域は貯水池であり,流域からの植生残浮が池内の有機汚濁におよぼす影響は水質・生態系モデルによって評価された.貯水池モデルでは植生残樺(粗粒状有機物)の池内での分解過程が考慮された. 森林流域と比較するために,植生残滓負荷が極端に少ない都市流域においても流出負荷を観測した. 汚濁流出解析を通して[栄養塩/有機物]負荷の比率と水質汚濁現象との相関性を理論的に再現した. 生態系モデルを用いた貯水池の水質解析では,粗粒状有機物を考慮することによって有機物収支,流域からの植生残滓負荷の影響など定性的特徴は概ね再現されたが,検証に必要なデータとモデルの再現精度は十分とは言えず,さらに観測・解析を継続して知見を蓄積する必要がある.また,山地・都市流域の両方を対象に汚濁流出解析を実施するべきであったが,現時点では都市流域に対する流出解析にとどまっている. 本研究課題はまさに萌芽的であり,最終年度においても多くの課題を残す結果となった.しかし,本研究によって検討すべきテーマや今後の方向性が明確になったことは意義深いと考えている.

We measured oxygen stable isotope ratios (δ ^<18>O) of surface water in Kii Peninsula, and showed their spatial distribution. As a result, the enriched δ ^<18>O composition of surface waters were distributed in the southeast area and the depleted δ ^<18>O composition of surface waters were distributed in the inland area where the altitude was high (>1000 m). In order to understand the spatial distribution of δ ^<18>O composition of surface water, rainfall characteristics were considered as well as topographic effect. We classified the rainfall characteristics with three zones using a ratio of the total number that means how many times precipitation was simultaneously observed between AMeDAS observation stations: 1)the east and southeast area (zone A), 2)the southwest area (zone B), 3)the northwest area (zone C). From the correlation analysis between δ ^<18>O and topographic data, we can find that the zoning effects on the topographic effect, especially in a meso-scale area. Our observation result shows that the δ ^<18>O composition of surface water was enriched in high precipitation area. This result does not correspond to the isotopic amount effect. We think this reasons that continuous vapor supply from the sea keeps δ ^<18>O composition of rain clouds enriched.

Environment Special Feature 2022: Developing People to Protect and Nurture the Environment Paper

The First Biennial Conference of the Asian Association for Environmental History (AAEH 2025)(in person and online), Takamatsu (Saiwai-cho campus and Hayashi-cho campus of Kagawa University, Takahara Water mill) and Teshima, Kagawa, Japan, 26 September – 2 October 2025.

香川大学幸町キャンパス（香川県高松市幸町1番1号）北２号館２F

Training Room (2) in Arid Lab at Tottori University

富山県民会館

神戸大学統合研究拠点コンベンションホール

香川大学・チェンマイ大学・国立嘉義大学合同シンポジウムのテクノロジーセッションにおいて、学生の発表および交流を積極的に推進した。

Arid Land Research Center, Tottori University

オンライン（主催：香川大学） 創造工学部国際交流委員長およびインターナショナルオフィス教授として、The European Japan Experts Association (EJEA) Conference in Kagawa 2021（ヨーロッパ日本有識者協会国際会議2021イン香川）の開催に協力し、オンライン会議を成功裏に実施した。

Online 創造工学部国際交流委員長・インターナショナルオフィス教授として、香川大学チェンマイ大学国立嘉義大学合同シンポジウムのテクノロジーセッションを主宰し、３大学の工学分野の交流を推進した。また、この成果を香川大学インターナショナルオフィスジャーナルと香川大学インターナショナルオフィスニュースレータに執筆した。

Online (Cosponsored by the Meteorological Society of Japan, the Geochemical Society of Japan, and the Atmospheric Chemistry Society of Japan), M-IS (Extra-regional and Multi-regional - Joint)