河川流域における塩水侵入問題の解決に関する研究

生産量を増やし、人々への水供給を改善する

キューバ最長の河川であり、国の食糧安全保障にとって極めて重要なカウト川流域は、気候変動と社会経済発展の二重の影響により、前例のない課題に直面している。シエラ・マエストラ山脈に源を発し、グランマ、オルギン、サンティアゴ・デ・クーバ、ラス・トゥナスの4つの主要農業州を流れる全長340キロメートルを超えるこの流域は、国内人口の約10％に灌漑用水と生活用水を供給している。しかしながら、ここ数十年、この地域は特に毎年11月から4月の乾季に深刻な干ばつを繰り返し経験している。年間平均降雨量は最大1,200ミリメートルにも達するにもかかわらず、老朽化した貯水・配水システムにより、この地域は深刻な水不足に頻繁に悩まされている。

キューバにおける気象観測データが非常に限られている状況において、天然資源・環境省（現農業・環境省）水資源科学研究所のトラン・アン・フオン博士とトラン・バオ・チュン修士が率いる研究チームは、「米の生産量増加と住民への水供給改善のための解決策提案の基礎として、カウト川流域の表層水資源の現状と塩水侵入予測に関する研究」（コードNDT.100.CU/21）を実施した。この研究は、キューバとの協力議定書の枠組みの中で実施された。この研究資金は、科学技術省国家科学技術計画局（現科学技術省国家科学技術開発基金）を通じて提供された。

このミッションでは、現地観測所のデータで較正された高解像度CHIRPS衛星降雨データを用いて、流域全体の干ばつの空間的・時間的特徴を分析します。1981年から2023年までの期間にわたり、3ヶ月、6ヶ月、9ヶ月間隔で干ばつストレス指数（SPI）を算出することで、チームは干ばつの頻度、強度、範囲を特定しました。

結果によると、地域全体の干ばつの平均頻度は全期間の 15 ～ 17% の範囲にあり、最も深刻な干ばつは 1988 年、1992 年、1998 年、特に 2004 ～ 2005 年に発生し、SPI 指数は -2 を下回り、極度の干ばつ状況を反映していることがわかりました。

注目すべきは、干ばつが頻繁に発生するだけでなく、乾季には深刻度が増す傾向があることです。マン・ケンドール法を用いた統計分析では、乾季にはSPI指数が徐々に低下する一方で、雨季には雨量が多くなる傾向が見られました。これは、地球規模の気候変動の影響による降雨パターンの変化を明確に示しています。

研究チームは干ばつの特定に留まらず、地形による違いについても詳細に分析し、下流の平野部では上流の山岳地帯よりも干ばつが長く続き、著しく激しかったことが分かった。

水資源の現状をより包括的に把握するために、著者らは、現在および2050年までのシナリオの両方において、流域全体の供給、需要、水収支サイクルを完全に評価するためのSWAT（水文学的シミュレーション）とWEAP（水資源割り当て）の統合モデルを開発しました。

シミュレーション結果によると、カウト川流域の現在の総水需要は年間約11億9,400万立方メートルで、そのうち96%は農業用水、主に稲作と畑作に使用されています。生活用水と畜産用の水需要はそれぞれわずか3%と1%です。しかし、21世紀半ばには、農業経済の発展に伴う耕作地の拡大と人口の微減により、総水需要は年間13億9,400万立方メートル（16.6%増）に増加すると予測されています。

キューバ水資源庁副長官ハビエル・トレド・タパネス氏率いるキューバ代表団が天然資源・環境省（現農業・環境省）を訪問し、協力した。

一方、水供給量は、特に雨季の蒸発量の増加により、増加するどころかわずかに（約2.5%）減少する見込みです。これは気温上昇傾向の避けられない結果です。その結果、水不足はさらに深刻化し、水不足の総量は現在の1億7,200万立方メートルから2050年には2億6,200万立方メートルに増加し、52%以上の増加となります。水不足のリスクが最も高いのは、バヤモ地域のSB3およびSB12支流域です。これらの地域では米の生産が集中しており、水需要が非常に高いためです。

較正された衛星データを使用して、疎な測定ネットワークを置き換える

これらの結果に基づき、研究チームはキューバにおける水資源管理と気候変動適応のための適用性の高い一連の解決策を提案した。まず第一に、CHIRPS、IMERG、ERA5衛星データと組み合わせたSWAT-WEAPなどの統合モデルの利用を継続的に拡大し、管理機関向けの意思決定支援システムを構築する必要がある。このシステムは、干ばつの早期予測、水配分の最適化、実際の供給能力に応じたリアルタイムでの作付け計画の調整を支援する。さらに、あらゆるシナリオにおいて、生活用水と家畜への資源配分を優先する必要がある。作付け構造も見直し、水不足の可能性が高い地域では大量の水を必要とする作物、特にバヤモ地域のSB3、SB12、SB4小流域における米の作付けを制限する必要がある。

本研究のハイライトの一つは、疎らな観測網を校正済み衛星データに置き換えることに成功した点であり、これによりキューバのような発展途上国にとって効率的かつ低コストなアプローチが実現可能となる。これらの成果は、キューバ自身の水資源管理の改善に役立つだけでなく、同様の課題に直面している世界中の多くの河川流域にも応用できる可能性がある。

この画期的な研究は、地球環境問題の解決におけるデータサイエンスとモデリングの大きな可能性を改めて実証するものであり、国際水資源管理の分野におけるベトナムの科学者の卓越した貢献を認めるものである。

ビック・リエン

出典: https://nhandan.vn/nghien-cuu-giai-bai-toan-xam-nhap-man-tren-cac-luu-vuc-song-post925040.html