Crop model

気候変動が農業生産性に与える影響の定量的予測分析とその適応策に関する研究

実際の栽培現場では,作物の成長には空間的なばらつきがある.また,成長をシミュレートしようとするモデルには,モデル自身そしてモデル内パラメータの不明瞭・不明確性がある.ポストプロセス的な研究からの脱却を目指し,農学者が許容できる工学的モデルの開発により,環境場のばらつきを凌駕できる持続的な農業安定生産に資する技術としてのマルチスケールで対応可能なモデルを開発しています.そして,農業機械・農業土木・農業気象分野の融合による農業情報気象学の創造を目指しています.

Research theme

気候変動への適応,国の食料政策,マーケット戦略,極端気象などによる作物被害の予測,栽培管理などの面で社会・学術貢献を目指し以下のテーマを主に扱っています.

  • 実用的な作物成長モデルの開発
  • リモートセンシングによる生産性予測
  • 気候変動と作物生産性の定量的分析
  • 極端気象が作物収量に与える影響
  • 農業情報ビッグデータの集積と活用
  • 意思決定支援モデルの農業分野への応用

A Case Study

研究の事例をいくつか紹介します.研究手法は主に計算機を用いたものになりますが,今後は圃場での実験などとの有機的な融合を実施していく予定です.

気候変動と収量

2061-2080年代,現在のとうもろこし品種を栽培し続ける,RCP8.5シナリオで気温や二酸化炭素濃度が上昇するとした仮定では,収量は大幅に減少する予測結果が得られました.

リモセンによる作付品種の推定

リモートセンシング(Landsat7 ETM+)データをベースに機械学習によって,その場所で栽培されている作物品種を推定した結果です(左がGround Truth,右が推計結果,ペルーIca川流域を対象として)).

極端気象と農業

台風や豪雨などが作物栽培に与える定量的な影響は不明な点が多い.左図は気象モデルによって再現されたHaiyan.これらのモデル結果と被害の定量的な関係性を明らかにしていきます.

Student

修士1名,3年生2名が配属されています(2017年2月現在).各学生は興味を持ったテーマについて研究に取り組んでおり,農業に関わらず幅広いテーマを設定しています.

江部杏奈 (M2)

風・熱環境の予測に資する植生キャノピーモデルの高度化に関する基礎的研究

関野 良(B3)

Under construction

安孫子 珠実 (B3)

Under construction

過去(卒論)

2014年
・東京湾沿岸の土地利用が関東地方の風・熱環境に与える影響に関する数値実験(江部杏奈)
・ソメイヨシノの開花日・満開日推定モデルの構築と適用および将来気候下における開花南限の予測(中村英史)
2015年
・日本域の水稲栽培に関する農業基盤情報の整備とその利活用にむけて(野間亮大)
・分布型降雨流出モデルの開発と多摩川流域への適用(小川颯太)

Paper (2011~)

江部杏奈,Kenichi Tatsumi, 2016. 東京湾埋立地の土地被覆がその周辺の熱・風環境に与える影響,環境情報科学 学術研究論文集,30, 49-54.
Kenichi Tatsumi, 2016. Cropping intensity and seasonality parameters across Asia extracted by multi-temporal SPOT vegetation data, Journal of Agricultural Meteorology 72(3-4), 142-150
Kenichi Tatsumi, 2016. Effects of automatic multi-objective optimization of crop models on corn yield reproducibility in the U.S.A., Ecological Modelling 322, 124-137
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Anggie Karolin Morales Morante, Lia Ramos Fernández, Ricardo Apaclla Nalvarte, 2015. Pixel-based crop classification in Peru from Landsat7 ETM+ images using a Random Forest model. Journal of Agricultural Meteorology 72, 1-11.
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, 2015. Effect of irrigation water withdrawals on water and energy balance in the Mekong River Basin using an improved VIC land surface model with fewer calibration parameters. Agricultural Water Management 159, 92-106.
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Miguel Angel Canales Torres, Cayo Leonidas Ramos Taipe, 2015. Crop classification of upland fields using Random forest of time-series Landsat 7 ETM+ data. Computers and Electronics in Agriculture 115, 171-179.
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Roverto V. da Silva, Kaoru Takara, Yuzuru Matsuoka, Kiyoshi Takahashi, Koki Maruyama, Naoko Kawahara, 2011. Estimation of potential changes in cereals productions under climate change scenarios, Hydrological Processes 25(17), 2715-2725
Kenichi Tatsumi, Tsutao Oizumi, and Yosuke Yamashiki, 2014. Effects of climate change on daily minimum and maximum temperatures and cloudiness in the Shikoku region: a statistical downscaling model approach, Theoretical and Applied Climatology 120, 87-98. doi:10.1007/s00704-014-1152-9
Kenichi Tatsumi, Tsutao Oizumi, and Yosuke Yamashiki, 2014. Assessment of future precipitation indices in the Shikoku region using a statistical downscaling model, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment 28, 1447-1464. doi:10.1007/s00477-014-0847-x
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Kaoru Takara, Eiichi Nakakita, 2013. Reproducibility of Crop Yield Simulated by iGAEZ Model with High-resolution GCM Output, Journal of Agricultural Science and Applications 2(2), 124-130. doi: 10.14511/jasa.2013.020211
辰己賢一,澁澤栄,小平正和,山敷庸亮, 2013. 圃場における将来気候変動が水稲の収量と灌漑水量に与える影響に関する研究,土木学会論文集G(環境),Vol.69, No.5, p.I_171-I_176.
Kenichi Tatsumi, Tsutao Oizumi and Yosuke Yamashiki, 2013. Introduction of daily minimum and maximum temperature change signals in the Shikoku region using the statistical downscaling methods by GCMs, Hydrological Research Letters 7(3), 48-53.
Kenichi Tatsumi, Tsutao Oizumi, and Yosuke Yamashiki, 2013. Analysis of future precipitation change in Shikoku region using statistical downscaling, Journal of Agricultural Meteorology 69(3), 159-172.
辰己賢一, 2013.気候変動が圃場における水稲の生長に与える影響とその適応策に関する研究, 環境情報科学 学術研究論文集27, 43-48.
Kenichi Tatsumi and Yosuke Yamashiki, 2012. Sensitivity analyses of crop yields and changes in climate variables simulated with iGAEZ, Hydroogical Processes 26(16), 2482-2500.
辰己賢一,山敷庸亮,寶 馨, 2012. GCMの不確実性を考慮した気候変動がコムギとトウモロコシの生産量に与える影響評価,土木学会論文集G(環境),Vol.68, No.5,p.I_221-I_226.
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki and Kaoru Takara, 2011. Effect of uncertainty in temperature and precipitation inputs and spatial resolution on the crop model, Hydrological Research Letters 5, 52-57.
辰己賢一,山敷庸亮,寶 馨, 2011. 米のグローバルな収量算定モデルの再現性評価と気候変動影響予測,地球環境研究論文集, Vol.67, No.5, pp.81-90.

発表(2010~)

辰己賢一: 2017. 気候変動が作物成長に与える影響の定量的予測分析とその適応策, 2017/3/22, "未来へのバイオ技術”勉強会
辰己賢一: 2017. 確率光合成モデルによる高汎化型イネ成長応答モデルの開発, 2017/2/10, さきがけ情報協働栽培 研究領域公開ワークショップ 「栽培モデル研究の最前線」
辰己賢一: 2016. 将来気候変動が農産物生産性に与える影響の定量的評価とその適応策, 2016/12/14-16, アグリビジネス創出フェア
江部杏奈,辰己賢一: 2016. 東京湾埋立地の土地被覆がその周辺の熱・風環境に与える影響, 2016/12/5, 環境情報科学 学術研究論文発表会
Kenichi Tatsumi: 2016. Effects of climate change on corn yield in the U.S. using a parameter optimized crop model with muliple general circulation models, 2016/5/23, JpGU
辰己賢一:2016. 進化型自動多目的最適化手法による作物生長モデルの不確実性低減効果,農業気象学会,2016/3/15, Japan
辰己賢一:2015. 作物フェノロジーメトリクスに基づくカウンティレベルの穀物収量予測に関する研究,農業気象学会,2015/3/19, Japan
中村英史,辰己賢一:2014. ソメイヨシノの開花日・満開日推定モデルの構築と適用,環境情報科学学術研究論文発表会・ポスターセッション,2014/12/16
江部杏奈,辰己賢一: 2014. 関東地方における地形が東京沿岸部の海風に与える影響に関する数値実験,環境情報科学学術研究論文発表会・ポスターセッション,2014/12/16
辰己賢一:2014. 衛星解析によるアジアモンスーン域の収量予測,総合生存学教育と宇宙・文明・経済・テクノロジー,2014/11/22
辰己賢一:2014. 衛星植生指標から推定される農事暦,東京農工大科学技術展,2014/11/7-9, Japan
辰己賢一:2014. 地球衛星観測による植生指標を利用した農事暦の高度化-アジアモンスーン域を対象として- 東京農工大学生産環境工学部会講演会,2014/10/25
辰己賢一:2014. 衛星データによる畑作物種の判別とその精度評価, 農業気象学会, 2014/3/19, Japan
田中沙知,中島正裕,辰己賢一:2014. 土地利用からみたグリーンツーリズムの持続性に関する研究−群馬県みなかみ町「たくみの里」を事例として−, 農村計画学会, 2014/01/12, Japan
辰己賢一:2013. 圃場における将来気候変動が水稲の収量と灌漑水量に与える影響に関する研究, 地球環境シンポジウム, 2013/9/18, Japan
Kenichi Tatsumi: 2013. Impacts of climate change on rice yield and irrigation water requirement in paddy field simulated with crop model, EFITA-WCCA-CIGR Conference “Sustainable Agriculture through ICT innovation”, 2013/6/24, Italy
辰己賢一:2013. 気候変動が圃場における水稲の生長に与える影響とその適応策に関する研究, 環境情報科学学術研究論文発表会, 2013/6/12, Japan
Kenichi Tatsumi, Tsutao Oizumi, Yosuke Yamashiki: 2013. Assessment of future precipitation change in Shikoku region using statistical downscaling, 2013/5/19, JpGU
辰己賢一:2013. 将来気候が水稲の生長動態および収量に与える影響評価と適応策に関する研究, 農業情報学会, 16/05/2013, Japan
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Kaoru Takara: 2012. Sensitivity analyses of crop yields and changes in climate variables simulated with iGAEZ, 2012/5/25, JpGU
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Kaoru Takara: 2011. Effect of uncertainty in temperature and precipitation inputs and spatial resolution on the crop model, 2011/5/27, JpGU
Kenichi Tatsumi, Yosuke Yamashiki, Da Silva Roberto Valmir, Kaoru Takara: 2010. Effect of uncertainty in temperature and precipitation inputs and spatial resolution on the crop model, 2010/5/23, JpGU

Class

Under Construction

Tips

データ処理に関するTips

ファイル中身を変数として読み込む
msg=`cat hoge.out`
echo "$hoge"
terminalを呼び出して複数のコマンドを実行
gnome-terminal --tab -e "sh -c 'ls;df;sh a.sh;exec bash'"
gnome-terminal --tab -e "rsh hoge2" --tab -e "rsh hoge3"(rshの場合ログインしてからのコマンド実行が難しい?)
gnome-terminal --tab -e 'ssh-t  hoge2 "ls";bash' (sshでhoge2にログインした後,hoge2上でlsコマンド)
gnome-terminal --tab -e 'ssh-t  hoge2 "sh /hoge2/a.sh";bash' (sshでhoge2にログインした後,hoge2上で/hoge2/a.shの実行)
sshパスワードなしで接続
%ssh-keygen
/home/hoge1/.ssh/id_rsa.pubを接続先の/home/hoge2/.ssh/id_rsa.pubにコピー
cd /home/hoge2/.ssh
cat id_rsa.pub >> authorized_keys
chmod 600 authorized_keys
rm /home/hoge2/.ssh/id_rsa.pub
ファイル内の文字列置換
echo -e "%s/soy1/soy9/g\\nw" | ed - hoge.txt (hoge.txtのsoy1をsoy9に置換
パーティションのサイズ(ギガ)とタイプを表示
df -h -T
Labelラインを消す・地図の背景色を消す
res@lbBoxLinesON = False
res@mpFillOn = False
カテゴリー値ではなくラベル値を使う
r.statistics base=county0.25 cover=temp method=*** output=temp2 --o
r.mapcalc "temp3=@temp2"
複数のマップを対象に(パッチ例)
MAPS=`g.mlist type=rast sep=, pat="map_*"`
g.region rast=$MAPS
r.patch in=$MAPS out=mosaic
ファイル数をカウント
ls -1 | wc -l
ファイルの中身だけ標準出力
tar -Ozxf ./tar.gz
再帰フォルダを無視 かつ hoge.txtのみ解凍
tar zxv ${file} --strip=8 '*/hoge.txt'など
findでヒットしたファイルを削除
find ./ -name '*.log' | xargs rm

Event 2015~

2015.1.5 研究室新年会

2016.9.26-28 ゼミ旅行(熊本)

Other

計算機資源など

Name Description
HPC5000 HPCシステムズ 20コア x 3 CentOS6.2
HP Z820 Workstation Windows 7Pro
iMac iMac27インチ
Kenichi-NAS 3TB x 8 RAID10
Kenichi-NAS2 2TB x 4 RAID10
Kenichi-NAS3 3TB x 8 RAID10
Kenichi-NAS4 4TB x 8 RAID10
Kenichi-NAS5 2TB x 8 RAID5
USB-HDD (Lacie, Century) 2TB x 4(RAID5),4TB x 2(2台, RAID10), 3TB x 4(RAID10), 3TB x 5(RAID10, Century),

メモ

2015/1/14

Windows (7pro, HP)の定期バックアップ(日曜23;00) → 192.168.11.35 Windowsバックアップ フォルダ /home/kenichi/WRF_uchida (tuat1)