世界初の河川データベースが40年間の変化を記録:データと分析方法も公開

世界初の河川データベースが40年間の変化を記録:データと分析方法も公開 地球

世界の大河の動きを記録した初のデータベースは、都市計画者にとって、これらの河川と地球人口の大部分が住む三角州をよりよく理解するための重要なツールとなるでしょう。

テキサス大学オースティン校の研究者が作成したこのデータベースは、一般に公開されているリモートセンシングデータを用いて、世界で最も脅威にさらされている48の三角州の河川中心線が過去40年間にどのように移動したかを示しています。

このデータは、河川が今後どのように移動していくかを予測し、政府が人口密度や将来の開発を管理するのに役立ちます。

工学部土木・建築・環境工学科の准教授で、現在進行中の河川解析研究を率いるPaola Passalacqua氏は、「河川管理戦略を考えるとき、河川が時系列でどのように動いているかについての情報はほとんどありません。」と述べています。

この研究成果は、本日、米国科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載されました。

このデータベースには、ミシシッピ川、コロラド川、リオグランデ川という米国の3つの河川が含まれています。

これらの三角州では、一部の地域で移動が発生しているものの、全体的にはほぼ安定していることがデータで示されています。

これには、特に人口集中地区の近くで、これらの河川を所定の位置に維持するための積極的な封じ込め戦略が一役買っているとPassalacqua氏は言います。

各河川の三角州の平均移動率は、どの地域が安定していて、どの地域で大きな河川の移動が起きているかを特定するのに役立ちます。

また、研究者たちは、河川の異なる区間がどのように移動してきたかという情報を含む、より広範なデータをオンラインで公開しました。

Global rates and patterns of channel migration in river deltas - Supplementary Data
Hosted on the Open Science Framework

このデータは、河川の管理方法や開発方針を決定する際に、都市部と農村部で何が起こっているかを確認するのに役立ちます。

研究者たちは、さまざまな分野の技術を駆使してデータを収集し、その方法をオンラインで公開しました。

GitHub - passaH2O/CRV-Analysis: Analysis to compute the Channelized Response Variance (CRV) on a set of images
Analysis to compute the Channelized Response Variance (CRV) on a set of images - GitHub - passaH2O/CRV-Analysis: Analysis to compute the Channelized Response Va...

機械学習と画像処理ソフトウェアを使って、数十年分の画像を検証しました。

研究者たちは、電気・コンピュータ工学科のAlan Bovik氏と博士課程のLeo Isikdogan氏と協力して、この技術を開発しました。

また、乱流の実験で水の粒子を監視するためのツールを用いて、長年にわたる河川の位置の変化を追跡するという流体力学的な手法も取り入れました。

赤:1989年の中心線、青:2021年の中心線、黄:移行ベクトル

赤:1989年の中心線、青:2021年の中心線、黄:移行ベクトル©University of Texas at Austin 

論文の主執筆者であるPassalacqua氏の研究室の大学院生研究助手Tess Jarriel氏は、「流体力学のツールを使うというアイデアは、大学の他の研究者が研究内容を共有する週1回の学部セミナーに参加したときに得られました。分野を超えて協力することがいかに重要かを示しています。」と述べています。

堆積物の量が多く、洪水の頻度が高い河川は、その性質上、移動量が多く、Passalacqua氏の研究を支える重要なトレードオフの一部となっています。

何百万人もの人々が暮らすこのような川の三角州について詳しく知ることで、計画者はこれらのトレードオフのバランスをどのようにとるのがベストなのか、より良いアイデアを得ることができます。

最近、Passalacqua氏と彼女の研究室の研究者たちは、河川の自由度の必要性と人類の安定性への欲求との間のトレードオフについての研究を発表しました。

Passalacqua氏は、8年以上にわたってこのテーマに取り組んでいます。

現在、チームと共同研究者は、この研究の一環として、川の中心線だけでなく、川岸にも目を向けた論文を発表しているところです。

この論文では、川の中心線だけでなく、川岸も調査しています。

川岸は異なる方向、異なる速度で移動することがあるため、この追加情報により、時間の経過に伴う河川の移動について、より明確な情報が得られるでしょう。

この論文の共著者は、Jarriel氏と博士研究員のJohn Swartz氏です。

Published by University of Texas at Austin. Teresa Jarriel et al, Global rates and patterns of channel migration in river deltas, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2103178118