熱帯モンスーンにおける時空間解析と降雨傾向の予測

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13933 (2023) この記事を引用

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気候変動の指標としての時空間降雨傾向分析は、水資源計画を改善するための重要な情報を提供します。 しかし、バングラデシュのような熱帯モンスーンが支配する国では、降雨の時空間変化の挙動はあまり理解されていません。 この目的を達成するために、この研究は、MAKESENS、Pettitt テスト、および革新的な傾向分析を使用して、バングラデシュの 1980 年から 2020 年の期間の降雨量の時空間変動を季節スケールおよび月次スケールで分析することを目的としています。 多層認識 (MLP) ニューラル ネットワークは、バングラデシュ全国の今後 8 年間の降雨量の変化を予測するために使用されました。 降雨傾向の空間パターンを調査するために、ArcGIS 環境内で逆距離重み付けモデルが採用されました。 その結果、平均年間降水量は 2432.6 mm で、そのうち 57.6% が 7 月から 8 月に記録されたことがわかりました。 マン・ケンダル傾向検定では、月間降雨量が 77% の観測所で減少傾向にあり、23% の観測所で増加傾向にあることが明らかになりました。 11月から3月、8月にかけて8割以上の局で減少傾向にある。 季節降水量は、モンスーン前には 82%、モンスーン中は 75%、モンスーン後は 100% の観測所で減少傾向にあります。 顕著な減少傾向は、プレモンスーン期に北中央部、モンスーン期に北部、ポストモンスーン期に南部と北西部で確認されました。 MLP による 2030 年までの降雨量の予測によれば、11 月から 2 月にかけて雨はほとんど降らず、降雨量の変動が最大になるのは 2025 年と 2027 ～ 2029 年です。 ECMWF ERA5再解析データの結果は、バングラデシュにおける降雨パターンの変化は、対流降水量の上昇または減少、低い雲量、および不適切な垂直統合された水分発散によって引き起こされた可能性があることを示唆しました。 水資源の不足と予想される水需要の増加を考慮すると、この研究結果はバングラデシュの水資源管理に何らかの意味を持っている。

バングラデシュは熱帯モンスーンが支配する国で、モンスーンの降水量が多く、その他の季節には降水量が少ないという特徴を持つ湿潤な気候を備えています。 この国は主に農業経済であり、国民の約 80% (1 億 4,500 万人) が直接的または間接的にさまざまな農業活動に携わっています 1,2,3。 その結果、気候の変動と変化が国の経済拡大と食糧安全保障に与える影響はかなり大きい4,5。 降雨量は水文パラメータとして非常に重要であり、気候変動の重要な特徴であり、食料生産、収穫、人的資源、自然環境に大きな影響を与えます6。 適切な水管理システムを維持するには、毎日、毎週、毎月の評価など、関連性のある重要な降雨情報が必要です7,8。 過去の降雨傾向分析により予測を行うことができます9。 降雨量の予測は政府や科学研究において非常に重要な深刻な懸念であり、人命と資源を保護する上で重要な役割を果たしています10。 また、水資源管理、水力発電、洪水や干ばつの警告、都市下水道システムにも貢献しています11,12。

1950 年代以来、地球の気候システムには前例のない変化が見られ、現在では地球温暖化が気候に影響を与えていることは否定できません 13。 気候変動の要素として降水量の変動が起こる時間的および地理的スケールは数多くあります。 世界規模の研究では、地球規模で降雨量の変動が増大していることが示されており 14,15、インド 16 やパキスタンを含むインド亜大陸でも 17,18 ます。 多くの研究 19、20、21 で、世界中の気候帯における降雨の時空間パターンが調査されています 22、23、24、25。 降雨変動の半地域規模に関する研究がいくつか行われている26、27、28、29。 過去 100 年間を通じて、地球上の降雨量は約 2% 増加しました 14 が、IPCC30 によれば、その増加は時間と空間の点で常に不均等でした。 降水量の増加は、特に中東、中央アジア31、ブラジル地域、アメリカ東部とカナダ、北欧32、33、オーストラリア34で見られます。 レンら。 中国のチベット高原の年間平均降雨量で観察されているように、同様の傾向が過去数十年間に見られ、インド33,36、パキスタン北西部17,18、中国・パキスタン経済回廊地域37でも同様のパターンが見られました。 しかし、黄河流域、中国38、地中海地域29、イランではいず​​れも年間平均降水量が減少している19。 ますます多くの初期の研究によると、バングラデシュでは最近、年間降雨量、モンスーン降雨量、およびモンスーン前降雨量の大幅な増加傾向が見られています39、40、41。 過去数十年間、西部および北西部地域では追加の調査は減少している7,42。 さらに、Hossain et al.43 は、バングラデシュ南部の海岸線地域における平均年間降雨量が増加傾向にあることを指摘した。 ラーマンとイスラム44は、降雨量には地域的および時間的変動が大きいと主張している。 水資源計画機構によると、バングラデシュでは、2100 年までにモンスーンの降雨量が 12% 増加し、冬の降雨量が 10% 減少すると予想されています45,46。 さらに、Basak et al.47 は、収量が 3.3 ～ 24.2% 減少し、冬の降雨量が 10 mm 減少すると予測しています。 特定の研究によると、バングラデシュの季節には降雨量が長期的に変動する可能性があります7,48,49。