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所属 |
大学院国際資源学研究科 資源開発環境学専攻 |
職務経歴（学内） 【 表示 ／ 非表示 】
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2025年04月-継続中
秋田大学 大学院国際資源学研究科 資源開発環境学専攻 教授
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2021年12月-2025年03月
秋田大学 大学院国際資源学研究科 准教授
研究等業績 【 表示 ／ 非表示 】
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Diet of Siberian marmot in the forest-steppe zone of Mongolia: grass or forb?
Takatsuki S. ,Takayuki Kawai, Ryouta Tsuchiya, Tserenpurev Bat-Oyun
Mammal Study ( Mammal Study ) 50 ( 4 ) 381 - 385 2025年07月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌）
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Sand movement analysis of the Tottori Sand Dunes using aerial photogrammetry by UAVs
Tadaomi SAITO, Takayuki KAWAI, Yoshiki TAKAHARA, Dai NAGAMATSU, Koji Inosako
Journal of Arid Land Studies ( 日本沙漠学会 ) 34 ( S ) 87 - 91 2024年 [査読有り]
研究論文（学術雑誌）
<p>The Tottori Sand Dunes, located along Japan’s Sanin Coast, are a UNESCO Global Geopark and a popular tourist attraction with millions of annual visitors. Monitoring of environmental conditions including sand movement is needed for the protection and utilization of the dunes. The objectives of this paper were (i) accuracy evaluation of aerial photogrammetry using three UAVs (Unmanned Aerial Vehicles: Drones) and two types of structure from motion (SfM) software and (ii) sand movement analysis in the dunes using the best results. For each flight, about 1800 vertical photographs (side overlap: 60%, and top-bottom overlap: 80%) were taken at altitudes of approximately 100 m above ground level using three UAVs for a 1500 km<sup>2</sup> area of the dunes. The obtained images were processed using two SfM software, PhotoScan Professional (currently Metashpae: Agisoft) and Pix4Dmapper (Pix4D), for building 3D models. The position data of survey piles in the dunes were used as the GCP (ground control point) setting for image processing and model evaluation. The results revealed that the accuracy of the models was significantly affected by the difference in the SfM software but was not greatly influenced by the difference in UAVs. The models generated from PhotoScan generally curved and had larger errors at the center parts and around the edges of the models (average RMSE=1.74 m), while the models generated from Pix4Dmapper had smaller errors throughout the entire areas (average RMSE=0.38 m). From the comparison of the models obtained from Pix4Dmapper, the characteristics of sand movement such as the movement of the ridge line towards the inland area, were elucidated in the dunes from 2016 to 2018.</p>
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Improving satellite-based global rainfall erosivity estimates through merging with gauge data
Fenta A.A.
Journal of Hydrology ( Journal of Hydrology ) 620 2023年05月
研究論文（学術雑誌）
Rainfall erosivity is a key factor that influences soil erosion by water. Rain-gauge measurements are commonly used to estimate rainfall erosivity. However, long-term gauge records with sub-hourly resolutions are lacking in large parts of the world. Satellite observations provide spatially continuous estimates of rainfall, but they are subject to biases that affect estimates of rainfall erosivity. We employed a novel approach to map global rainfall erosivity based on a high-temporal-resolution (30-min), long-term (2001–2020) satellite-based precipitation product—the Integrated Multi-satellitE Retrievals for Global Precipitation Measurement (GPM-IMERG)—and mean annual rainfall erosivity from the Global Rainfall Erosivity Database (GloREDa) stations (n = 3286). We used a residual-based merging scheme to integrate GPM-IMERG-based rainfall erosivity with GloREDa using Geographically Weighted Regression (GWR). The accuracy of the GWR-based merging scheme was evaluated with a 10-fold cross-validation against GloREDa stations. Based on GPM-IMERG-only, the global mean annual rainfall erosivity was estimated to be 1173 MJ mm ha−1 h−1 yr−1 with a standard deviation of 1736 MJ mm ha−1 h−1 yr−1. The mean value estimated via GPM-IMERG merged with GloREDa was 2020 MJ mm ha−1 h−1 yr−1 with a standard deviation of 3415 MJ mm ha−1 h−1 yr−1. Overall, GPM-IMERG-only estimates underestimated rainfall erosivity. The underestimations were greatest in areas of high rainfall erosivity. The accuracy of rainfall erosivity estimates from GPM-IMERG merged with GloREDa substantially improved (Nash-Sutcliffe efficiency = 0.83, percent bias = −2.4%, and root mean square error = 1122 MJ mm ha−1 h−1 yr−1) compared to estimates by GPM-IMERG-only (Nash-Sutcliffe efficiency = 0.51, percent bias = 27.8%, and root mean square error = 1730 MJ mm ha−1 h−1 yr−1). Improving satellite-based global rainfall erosivity estimates through integrating with gauge data is relevant as it can contribute to enhancing soil erosion modeling and, in turn, support land degradation neutrality programs.
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Occurrence of wet and dry spells of rainfall in Bagan, Myanmar
Yasuda H.
Journal of Earth System Science ( Journal of Earth System Science ) 132 ( 1 ) 2023年03月
研究論文（学術雑誌）
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Yasuda H.
Journal of Great Lakes Research ( Journal of Great Lakes Research ) 48 ( 2 ) 468 - 477 2022年04月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国際共著
Water level change of Lake Tana, the source of the Blue Nile was analyzed. Correlations between the water level change and global sea surface temperature (GSST) were calculated and teleconnections were found. Prediction of water level was performed using a recurrent artificial neural network model. First, the seasonal change of water level was divided into three phases, the rising, recession 1, and recession 2 phases. The water level increased during the rising phase, decreased rapidly during the recession 1 phase, and decreased at a uniform rate during the recession 2 phase. To find teleconnections of the water level change in the rising phase with GSST, correlations between the level change and GSST were calculated. Sea regions on the Pacific Ocean indicated significant correlations with the level change at lag 0–1 month and lag 6–7 months. There was a strongly correlated sea zone over the western Pacific Ocean at time lags of 6–7 months. To predict water level change, SST time series of the correlated zone was applied to a recurrent neural network model. Predictions of changes of the rise of the water level of Lake Tana during the rainy season from teleconnections with SSTs via the neural network model simulated the observed changes well (r = 0.795). Prediction of the changes of Lake Tana's water level with a lead time of 6–7 months can greatly facilitate management of the lake's water resources.
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前田 雄一, 土屋 竜太, 河合 隆行, 小山 敢, 矢部 浩
樹木医学研究 ( 樹木医学会 ) 29 ( 1 ) 20 - 26 2025年01月
<p>鳥取県若桜町の高海抜地で雌木ばかりが生育するウリハダカエデ個体群がある．周辺の雌木の少ない個体群と比較すると明らかに生育環境に違いがあった．調査範囲を広げて，鳥取県東部の低海抜地から高海抜地に生育する30区，610本のウリハダカエデを対象にして雌木が多数出現する立地環境を考察した．ウリハダカエデの雌木は積雪の深い地域の倒伏木に多かった．さらに，ススキ原で生育した倒伏木は，そのほとんどが雌木であった．ススキ原の倒伏木は根系損傷と日当たりの良い光環境とが相俟って一時的な水分不足に陥り，多くの個体が雄木から雌木へ性転換したものと考えられた．</p>
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半乾燥地の異なる地形条件下における植生特徴と浅層地下水の関係
田口 和樹, 河合 隆行, 高槻 成規, 土屋 竜太, ツェレンプレフ バトユン, 森永 由紀
水文・水資源学会研究発表会要旨集 ( 水文・水資源学会 ) 38 ( 0 ) 185 2025年
<p>１．はじめに</p><p> モンゴル国の遊牧民にとって地下水資源は非常に重要である. 本研究では, 地表面の植生の状態から地下の状態を簡易的かつ包括的に把握し, 遊牧民の井戸掘削地点の選定における有用帯水層がある地点を地表面の植生から特定することを目的とする. </p><p>2, 先行研究</p><p>尾留川 (2023) では, 豊かな植生であるモンゴル国ブルガン県モゴド郡, 広大な半乾燥草原地帯において, 植生分類法を用いることでおおよその浅層地下水分布を推定できることが明らかになった. 本研究では, 本研究の調査地Ⅰ, Ⅱの2地点と先行研究の調査地Ⅲの合計3地点を解析対象とする. 調査地Ⅰは乾湿の差が大きい地点, 調査地Ⅱは全体的に乾燥している地点, 調査地Ⅲは全体的に湿潤している地点である. </p><p>3. 調査手法</p><p> 植生の定量評価のためにコドラート法とバイオマス指数を用いた. コドラート法で植物種, 植物の被度 (%), 高さ (cm), を記録し、被度と高さの積で求められる植物の簡易的な指標であるバイオマス指数を算出した. この指標をもとにクラスター分析と分類回帰樹木法を用い、植生をグルーピングしその分類に影響を与えている種を特定した.</p><p>次に、本研究では水文地質構造を把握するために電気探査を行った. 電気探査とは地盤の電気的性質の測定により, 地下の状況を把握する手法である. 本研究では手法として比抵抗映像法を用いた.</p><p></p><p>4, 分析結果</p><p>調査地Ⅰはクラスター分析と分類回帰樹木法により, クラスターがA, B, Cに分類され、各クラスターの特徴となる植物種がわかった. 電気探査の結果と照らし合わせ, クラスターAは地下水がある地点, クラスターBは地下水のない地点と断定できた.</p><p>調査地ⅡではクラスターがAとBに分類され, 分類に影響する種がわかった. そして、クラスターAの地点には地下水がないと断定できた.</p><p>5, まとめ</p><p>この調査で, 地下水と植生及び特定の植物種の間には一定の関係があることがわかった. この結果から植生は地下水の状態を簡易的かつ包括的に把握するための手法になりうると推測した. 今後の課題として,異なる環境での調査を行いサンプルを増やすこと, 植生の指標となる種を現地遊牧民に認知させることが挙げられる.</p>
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半乾燥草原地帯における地下流水音探査と比抵抗映像法を併用した水文地質構造の抽出
髙橋 錦, 河合 隆行, 田中 元志, 坂中 伸也, ツェレンプレブ バトユン, 土屋 竜太
水文・水資源学会研究発表会要旨集 ( 水文・水資源学会 ) 38 ( 0 ) 85 2025年
<p>地下流水音探査は、防災科学の分野で開発された簡便な地下水調査手法であり、モンゴル国でも活用されている（多田ら，2006；Kawai et al., 2014）。従来は地下流水音の大きさを探査の指標としてきたが、周波数や振幅などの詳細な分析や、地盤構造との関係を示した研究は存在しない。本研究では、地下流水音探査と電気探査を併用し、水文地質構造が地下流水音の特性に与える影響を明らかにすることを目的とした。調査はモンゴル国ブルガン県モゴド郡で行った。同地域は地下水が豊富で、地質構造も多様である。測線上において、レーザー距離計とGPSにより標高を取得し、比抵抗モデルに反映した。地下流水音探査には多用途音源探査機 Mil-Sonic-AI GAS-0X Ver2 (株式会社拓和製)を用い、50 m間隔で加速度を取得した。音声データは6秒間録音し、MATLABを用いてフーリエ変換による周波数解析を行った（解析条件：ハン窓、FFTポイント8192など）。電気探査にはダイポール・ダイポール法を用い、比抵抗分布をIRIS社製SYSCAL Proで取得、RES2DINVにより2次元逆解析を実施した。比抵抗の分布から地質境界および浅層地下水の存在が確認された地点においては、加速度が高い値を示す傾向にあった。特に，地質境界では加速度が増加する傾向がみられた。周波数スペクトル解析では、100–800 Hzおよび1200–1300 Hz帯域でMagnitudeの上昇がみられ、特に断層上の地点で顕著であった。一方、600 Hz周辺ではMagnitudeが低く、地質構造が周波数特性に影響を与えている可能性が示唆された。地質境界や地下水の存在は、地下流水音の加速度を高める要因となる。地質構造は地下流水音の周波数特性に影響を及ぼし、特定帯域でのMagnitude上昇が確認された。</p>
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半乾燥草原地帯に湧く温泉水は環境破壊につながるのか？
河合 隆行, 高橋 航太, 土屋 竜太, 森永 由紀, バトユン ツェレンプレフ
水文・水資源学会研究発表会要旨集 ( 水文・水資源学会 ) 38 ( 0 ) 63 2025年
<p>モンゴル中央部のハンガイ山脈周辺では、プレート境界から離れているにもかかわらず火山活動が見られ、これに伴う地熱活動により複数の温泉が分布している。ブルガン県モゴド郡もその一つで、年降水量約200 mmの半乾燥地域に位置する。本地域では水資源が限られており、温泉水の環境への影響は大きいと考えられる。近年、太陽光発電の普及により牧民の電気洗濯機の使用が一般化し、洗濯排水による水質汚染の懸念が高まっている。</p><p>本研究では、モゴド郡に湧出するヒ素を含む温泉水が、洗濯排水の影響により環境的にどのような変化を受ける可能性があるかを検討した。調査はブルガン県モゴド郡で実施し、断層に沿った細長い谷地形をもつホルジ川流域で温泉水・河川水・湧水・湖沼の計23地点にて現地測定と採水を行った。測定項目は水温、pH、EC、ORPであり、採水試料はICP-MS（Agilent 8900）により分析した。調査は2024年8月に実施した。ホルジ川では0〜120 mVの正のORPが示され、酸化環境であることがわかった。一方、温泉水では－354 mVと強い還元環境が確認された。図1のORP–pH図より、温泉水は三価ヒ素（As(III)）に該当する条件に位置しており、自然状態で毒性の高い三価ヒ素が存在する可能性がある。さらに、洗濯排水の影響と考えられる地点ではリン濃度が高く、アルカリ性水環境においては還元状態が促進されやすい。よって、洗剤汚染が進行すると、五価ヒ素が三価ヒ素へと変化し、動物や人への毒性リスクが高まる可能性がある。モゴド郡の温泉には自然状態で三価ヒ素が含まれる可能性があり、周辺水資源も同様の変化を受けるリスクがある。今後、洗濯排水などによる負荷が増せば、これまで毒性が低いとされてきたヒ素化合物がより毒性の強い形態に変化し、地域の水環境に深刻な影響を及ぼすおそれがある。</p>
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An integrated modeling approach for estimating monthly global rainfall erosivity
Fenta A.A.
Scientific Reports ( Scientific Reports ) 14 ( 1 ) 2024年12月
Modeling monthly rainfall erosivity is vital to the optimization of measures to control soil erosion. Rain gauge data combined with satellite observations can aid in enhancing rainfall erosivity estimations. Here, we presented a framework which utilized Geographically Weighted Regression approach to model global monthly rainfall erosivity. The framework integrates long-term (2001–2020) mean annual rainfall erosivity estimates from IMERG (Global Precipitation Measurement (GPM) mission’s Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM) with station data from GloREDa (Global Rainfall Erosivity Database, n = 3,286 stations). The merged mean annual rainfall erosivity was disaggregated into mean monthly values based on monthly rainfall erosivity fractions derived from the original IMERG data. Global mean monthly rainfall erosivity was distinctly seasonal; erosivity peaked at ~ 200 MJ mm ha−1 h−1 month−1 in June–August over the Northern Hemisphere and ~ 700 MJ mm ha−1 h−1 month−1 in December–February over the Southern Hemisphere, contributing to over 60% of the annual rainfall erosivity over large areas in each hemisphere. Rainfall erosivity was ~ 4 times higher during the most erosive months than the least erosive months (December–February and June–August in the Northern and Southern Hemisphere, respectively). The latitudinal distributions of monthly and seasonal rainfall erosivity were highly heterogeneous, with the tropics showing the greatest erosivity. The intra-annual variability of monthly rainfall erosivity was particularly high within 10–30° latitude in both hemispheres. The monthly rainfall erosivity maps can be used for improving spatiotemporal modeling of soil erosion and planning of soil conservation measures.
◆原著論文【 表示 ／ 非表示 】
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科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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Elucidating the dynamics of surface water and groundwater interactions under changing climate
基盤研究(B)
研究期間: 2025年04月 - 2029年03月 代表者: FENTA AYELE・ALMAW, 河合 隆行, 安部 壮司, 恒川 篤史, 井芹 慶彦, Haregeweyn N
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乾燥地伝統の素焼き土器と革袋の気化冷却効果の検証―広域への在来技術応用を目指して
挑戦的研究(萌芽)
研究期間: 2024年06月 - 2027年03月 代表者: 河合 隆行, 縄田 浩志
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半乾燥草原における地質-地下水-植生クロスチェックを用いた地下水集中地点の抽出
基盤研究(B)
研究期間: 2023年04月 - 2027年03月 代表者: 河合 隆行, 高槻 成紀, 森永 由紀, 坂中 伸也, 土屋 竜太
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複合的物理探査による農業用施設及び地盤中の流体・物質移動の高速可視化技術の開発
基盤研究(A)
研究期間: 2016年04月 - 2019年03月 代表者: 黒田 清一郎, 河合 隆行, 森井 俊廣, 佐藤 源之, 塩谷 智基, 斎藤 広隆, 藤巻 晴行
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複合的物理探査による農業用施設及び地盤中の流体・物質移動の高速可視化技術の開発
基盤研究(A)
研究期間: 2016年04月 - 2019年03月 代表者: 黒田 清一郎, 河合 隆行, 森井 俊廣, 佐藤 源之, 塩谷 智基, 斎藤 広隆, 藤巻 晴行
学会等発表 【 表示 ／ 非表示 】
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Influence of polacrylamede application on structure stability of Ethiopian soils
Fujimaki H, Kawai T, Mamedov A.L
10th International congress on the Soil resources and environment conservation 2018年10月 - 2018年10月
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Aerial photogrammetry and three-dimensional modeling of the Tottori sand dune using UAV
Saito, T, Kawai, T, Inosako, K, Yasuda, H
Desert Technology 13 International Conference 2018年03月 - 2018年03月
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Estimation of hydrogeological structure combining groundwater-aeration-sound, ground-penetrating- radar and resistivity tomography in semi-arid area
Takayuki Kawai, Motoyuki Sato, Yasuyuki Tada, Ryota Tsuchiya, Yuki Morinaga, Masato Shinoda, Seiichirou Kuroda, Hiroshi Yasuda
Desert Technology 13 International Conference 2018年03月 - 2018年03月
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NMR and GPR sounding to characterize groundwater aquifer in sand dunes area
Chisato Konishi, Kunio Aoike, Takayuki Kawai, Seiichiro Kuroda
Symposium on the Application of Geophysics to Engineering and Environmental Problems 2017 2017年03月 - 2017年03月