技術と政策で挑む水災害リスクの軽減
洪水予測の高度化と応用に関する研究
現象解明
山地に降った大雨がどのように川へ流出するのかを、現地観測と理論解析によって明らかにします。具体的には、地質の異なる複数の流域で、土壌から風化基岩層に至るボーリング調査を実施し、各層の物性や空間分布を把握します。実験室で得られた物性値をできる限り直接反映できる新しい流出モデルの開発を進めています。また、分布型流出モデルで再現された地表流の発生位置やタイミングが妥当かどうかを確認するため、トレイルカメラを用いた表面流の観測も行っています。
技術開発
降雨流出と洪水氾濫を一体的に解析する降雨流出氾濫モデル（RRI：Rainfall–Runoff–Inundationモデル）の開発・改良を進めています。RRIモデルは、国土交通省や京都府、兵庫県などの自治体において、洪水予測の基幹モデルとして活用されています。近年では、空間解像度150メートルの高解像度で日本全国に適用し、中小河川を含むすべての河川を対象としたリアルタイム洪水予測を実現しています。また、観測データを取り込んで予測精度を向上させる同化技術に関する研究も進めています。
社会実装
洪水予測を実際の防災活動へ活かすための応用研究を行っています。具体的には、洪水予測情報を活用した病院のタイムライン作成支援や、内閣府SIP「スマート防災」プロジェクトにおける流域貯留施設の高度運用、河川工事の現場における安全確保など、さまざまな現場での利活用を通じて、実効的な減災に貢献しています。
降雨流出現象の解明に向けた現地調査の様子
土壌特性を直接反映する新たな降雨流出モデルの開発
Y. Sugawara and T. Sayama: A new kinematic wave model that describes lateral subsurface flow and percolation in hillslopes,
Journal of Hydrology, Volume 631, 2024, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.130726.
降雨流出氾濫(Rainfall-Runoff-Inundation: RRI)モデルの開発と応用
T. Sayama, G. Ozawa, T. Kawakami, S. Nabesaka, K. Fukami, Rainfall–runoff–inundation analysis of the 2010 Pakistan flood in the Kabul River basin, Hydrological Sciences Journal, 57:2, 298-312, 2012, doi:10.1080/02626667.2011.644245
T. Sayama, M. Yamada, A. Yamakita, A. et al. Parameter regionalization of large-scale distributed rainfall–runoff models using a conditional probability method. Prog Earth Planet Sci 12, 17 (2025). https://doi.org/10.1186/s40645-025-00691-w
気候変動の影響評価に関する研究
技術開発
気候変動によって、水災害の発生頻度や規模が将来どのように変化するかを予測する研究に取り組んでいます。そのために必要となる基礎データのバイアス補正手法や、多変量の極値統計解析手法についても自ら開発しています。これらの技術を活用し、複数の河川で同時に氾濫が発生する現象や、洪水と高潮が同時に発生するような、従来にはあまり見られなかった複合的な現象が将来起こり得るかどうかを、科学的根拠に基づいて予測しています。
将来予測
アンサンブル気候予測データから多数の大雨イベントを効率的に抽出する手法を開発し、そこから得られた降雨を全国版RRIモデルに入力することで、温暖化が洪水発生に与える影響を分析しています。この研究では、極めて大量のシミュレーションを実行する必要があるため、「地球シミュレータ」と呼ばれるスーパーコンピュータを活用しています。
モデル統合
気候変動の影響によって、洪水と高潮、あるいは洪水と渇水といった複合災害の発生が懸念されています。こうした課題に対応するため、文部科学省の先端研究プログラムに参画し、所内外の研究者と連携しながら、複数の災害要因を統合的に扱う「統合ハザードモデル」の開発にも取り組んでいます。
日本全国を対象とした気候変動による洪水流出に対する影響評価：温暖化(２度上昇）による100年確率洪水流量の増加比率
Chen, J., Sayama, T., Yamada, M., Tanaka, T., & Sugawara, Y. (2025). Projecting multiscale river flood changes across Japan at +2°C and +4°C climates. Earth’s Future, 13, e2024EF005884. https://doi.org/10.1029/2024EF005884
日本のすべての一級水系の組に対して極端洪水（計画規模を超える洪水）が同時に発生する再現期間
田中智大, 内村在誠, 北野利一, & 立川康人. (2024). d4PDF と 2 変量極値分布を用いた全国一級水系内の 2 水系間の河川流量の裾従属性の分析. 土木学会論文集, 80(16), 23-16195.
統合ハザードモデルの開発（文科省先端プログラム：領域課題４ハザード統合予測モデルの開発）
水災害と社会に関する研究
社会調査
水災害と社会との関わりについて現地調査や質問票による調査，調査結果に基づく社会構造の概念的なモデリングに取り組んでいます．具体的には，フィリピン農村部を対象にしたコメの浸水による所得および経済格差への影響，インドネシア・スマトラ島を対象にしたオイルパームの栽培と泥炭火災，洪水の相互作用，ブラジルを対象にした災害からの復興過程における地域の再開発と階層変化（ジェントリフィケーション）がもたらす居住地問題，浸水被害後の保険購入行動や立地選択問題などを対象にしています．
技術開発
現地調査や概念的なモデリングに基づいて社会動態を予測するシミュレーション技術を開発しています．Conversion of Land Use and its Effects （CLUE）モデルによる土地利用の空間的分布の変化予測，エージェント型の経済モデルや立地選択モデルによる災害復興の動学的モデリングに取り組んでいます．また，開発したシミュレーションモデルを用いて土地利用規制や立地誘導，金融政策等の政策シナリオ分析を行います．
社会実装
社会調査による知見や政策シナリオ分析の結果を政府や地方自治体等のステークホルダーと共有して政策提言に貢献しています．また，ステークホルダーからのフィードバックを基に調査手法やモデル化の改善を行っています．
ブラジルでのインタビュー調査の様子
Ohyama, A. C., Sayama, T., Lahournat, F.: Addressing vulnerability and social exclusion: insights from Brazil’s climate disaster context, The 2nd International Sociohydrology Conference, 2025.
異なる地域を開発するシナリオにおける（左図）の5年後および20年後の世帯数変化（右図）
Tanaka, T., Koga, A., Yokomatsu, M. (2024). Agent-based intra-regional relocation model considering spatial local amenity for urban planning-based flood risk management: Assessing the impact of urban development on flood exposure. Journal of Flood Risk Management,
e13035. https://doi.org/10.1111/jfr3.13035
フィリピン農村部（左図）の浸水規模（赤線）・ジニ係数の実測値（破線）および計算値（実線）の比較
Tanaka, T. et al.: Socio-economic analysis of smallholder farmers under climate change in an agent-based approach: a case study in Candaba, the Republic of Philippines, The 2nd International Sociohydrology Conference, 2025.
2024年の洪水と火災の調査（左図）および人間活動、火災と洪水の連鎖の概念図
Yamamoto, K., Yamamoto, E., Sayama, T., & Apip, A. (2021, December). Prediction of Future Land Use and Climate Change Impact Assessment on Flood Damage of Tropical Agriculture. In AGU Fall Meeting Abstracts (Vol. 2021, pp. H45Z-09).