Hydrological and Sediment Yield Response Impacts to Combined Changes of Land Use Land Cover and Climate in the Sub-basin of Ethiopia

水と土壌は、あらゆる景観における生命の二つの基盤ですが、それらは静止した宝物ではありません。それらは常に変化しており、人々の手や空の気まぐれによって形作られています。森林が農地のために伐採されたり、温暖化によって降雨パターンが変化したりすると、流域の繊細なバランスが変化します。流域とは、簡単に言えば、降った雨がすべて一つの河川システムへと流れ込む土地の範囲のことであり、巨大な漏斗のようなものです。これらのシステムでは、水はさまざまな方法で移動します。地表を流れて川へと向かうものもあれば、土壌の中を横方向に浸透するものもあり、さらに地下深くへと沈み込み、地下水層を補充するものもあります。同時に、土壌自体が洗い流されることもあり、このプロセスは侵食と呼ばれ、土砂を川へと運び込みます。人間による土地利用と変化する気候というこれら二つの力がどのように作用し合うかを理解することは、飲料水、灌漑、そして食料安全保障をこれらの資源に依存しているコミュニティにとって極めて重要です。もし私たちがこれらのシステムが将来どのように振る舞うかを予測できなければ、将来訪れるかもしれない干ばつや洪水に対して計画を立てることはできません。

エチオピアの高地、広大なオモ・ギベ川流域において、メセレット・ベケレ・トマという研究者が、アジョラ・ウォイボ・サブ流域においてまさにこれらの力がどのように相互作用しているのかを理解しようと取り組みました。この地域は極めて重要な水源であり、五つの恒久的な河川を育み、それらは最終的に地域のエネルギーと農業の鍵となる資産であるギベIII貯水池へと合流します。ここでの景観は、高く涼しい高原と、暑く乾燥した低地が混在しており、土壌は深い肥沃な粘土から、栄養の乏しい粗い岩石まで多岐に渡ります。将来何が起こるかを見るために、研究者はこの流域全体のデジタルモデルを構築しました。このモデルは仮想的な実験室として機能し、科学者が今後数十年にわたって土地と気候がどのように変化するかについてのシミュレーションを実行することを可能にします。研究では、地球温暖化が緩やかなシナリオと、深刻なシナリオという二つの特定の将来シナリオを検討しました。また、森林や低木林が農地に転換される現在の傾向が続くことを前提として、土地利用がどのように変化する likely かについても予測しました。これら二つの変化のセットを組み合わせることで、変化する気候と変化する景観の影響が互いに打ち消し合うのか、あるいは問題を悪化させるのかを検証することを目指しました。

これらのシミュレーションの結果は、アジョラ・ウォイボ流域に対して、明確かつ懸念すべき姿を描き出しています。モデルは、今後数十年の間に、システム内で利用可能な水の総量が減少することを示唆しています。具体的には、地表を流れる水の量、土壌を横方向に移動する水の量、そして地下深くへ蓄えられる水の量のすべてが減少すると予測されています。最も深刻な温暖化シナリオの下では、2070年代までに地表流出が5パーセント近く減少し、地下水流動が6パーセント以上減少すると予測されています。この減少は、主にこの地域への降雨を減少させると予想される気候変動によって引き起こされます。しかし、蒸発散（水が土壌や植物から空気中へと移動するプロセス）については状況が異なります。気温の上昇によってより多くの水が蒸発するため、近い将来、蒸発散は6パーセント以上増加すると予測されています。

おそらく最も衝撃的な発見は、土壌そのものに関するものです。システムを流れる水は減少すると予想されている一方で、土壌が洗い流されて川に運ばれる量は増加すると予測されています。モデルは、近いうちに土砂の流出量（セディメント・イールド）が8パーセント以上増加することを示しています。これは、土地が変化しているために起こります。森林や低木林が農作物に置き換わるにつれ、地面は侵食に対してより脆弱になります。研究によれば、水供給を減少させる主な要因は気候変動ですが、土壌の損失を増大させる主な理由は、人々による土地利用の変化であるということが分かりました。興味深いことに、これら二つの力は時に逆方向に作用します。例えば、気候変動は地表流出を減少させる傾向にありますが、土地の農業への転換は地表流出を増加させる傾向にあります。結合されたシミュレーションにおいて、これらの相反する力が部分的に打ち消し合い、総流出量の変化が気候のみが変化した場合よりも劇的ではないという「中和」効果をもたらしました。しかし、このバランスは土壌を守ることはできず、侵食は上昇し続けました。

これらの変化のタイミングも重要です。研究では、地域の季節的なリズム、すなわち激しい雨の「キレムト」、軽い雨の「ベルグ」、そして乾季の「ベガ」という三つの明確な季節に注目しました。シミュレーションは、水の流れがより不安定になることを示唆しています。主要な雨季には流量がわずかに増加するかもしれませんが、乾季には大幅に減少すると予想されています。このパターンは、この地域が激しい洪水と深刻な干ばつの両方を経験するという、極端な事象に直面する可能性があることを示唆しています。流域の上流部、つまり農民が生活のために土地に依存している地域は、特に脆弱です。シミュレーションによれば、これらの地域では農業に利用できる水が減少することを示しており、人口が増加する中で、この問題の管理はますます困難になる可能性があります。

結局のところ、この研究は、水と土壌の資源を管理するには、空と地面の両方を同時に見ることが不可欠であることを浮き彫りにしています。研究は、気候が水収支を変化させる支配的な力である一方で、土地の使い方が土壌がどれだけ失われるかを決定する決定的な要因であると結論付けています。この知見は、単に気候変動に反応するだけでは不十分であり、土地がどのように管理されているかという課題にも対処しなければならないことを示唆しています。森林減少を減らし、土壌を保持する農法を採用することは不可欠なステップです。研究は、土地利用と気候の相互作用は複雑であり、場所によって異なるため、地域に根ざした解決策が必要であると強調しています。アジョラ・ウォイボ流域の農民や計画立案者にとって、これらの洞察は、水がより希少になり、土壌がより脆弱になる未来に備えるためのロードマップを提供しており、これらの重要な資源を次世代まで守るための持続可能な慣行への転換を促しています。