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初の雨水「ヒートマップ」がワシントン州の水を汚染する汚染物質を明らかに

初の雨水「ヒートマップ」がワシントン州の水を汚染する汚染物質を明らかに

リサ・スティフラー著

雨水ヒートマップによって生成された地図は、シアトルのサウス・レイク・ユニオン地区における銅の汚染レベルを示しています。銅は人間にとってはほとんど無害ですが、水生植物や動物にとっては有毒となる可能性があります。

COVID-19のパンデミックにより、目に見えない形で広がる致命的な脅威という概念が私たちには身近なものとなりました。汚染された雨水も同様の仕組みで拡散します。

雨は道路、屋根、駐車場から有毒化学物質を洗い流し、汚れた混合物を小川、湖、そして海へと流します。私たちは、時折虹色の油膜が見える程度で、汚染を目にすることはほとんどありません。しかし、ウイルスと同様に、汚染された雨水は致命的となり、敏感な魚やその他の野生生物を死滅させる可能性があります。貝類は食べられなくなり、水路は遊泳やレクリエーションに利用できなくなります。

ザ・ネイチャー・コンサーバンシーの水生科学者、エミリー・ハウ氏。（TNC写真/ケリー・コンプトン）

現在、初めてのヒートマップにより、シアトルのピュージェット湾に流れ込む16,700平方マイルの流域全体の雨水汚染が可視化されている。

Nature Conservancy は、6 年にわたる取り組みを主導し、無料のインタラクティブな Stormwater Heatmap を作成し、3 月に一般公開しました。

このツールは、絶滅危惧種のサケやシャチをはじめとする生物を脅かす雨水の防止と浄化に向けた取り組みの指針となることが期待されています。これにより、環境への最大の効果をもたらすプロジェクトの優先順位付けが容易になります。

この取り組みが始まる前は、「この地域で最悪の場所がどこなのか、汚染が発生している場所はどこなのかさえ知りませんでした」と、このプロジェクトのネイチャー・コンサーバンシー主任科学者であるエミリー・ハウ氏は語った。

雨水はピュージェット湾に悪影響を及ぼす最大の汚染源です。汚染物質は、車の排気ガス、漏れたオイル、ブレーキパッドやタイヤから剥がれた金属片、そして農薬や肥料から発生します。都市景観におけるあらゆる硬い表面は、水が自然に地中に浸透するのを妨げ、水路に直接流れ込んでしまうのです。

この地図が特に強力なのは、流域全体を見て地域の汚染ホットスポットを見つけることができると同時に、通りレベルのビューにズームインして、雨水庭園やその他の雨水対策を建設する近隣の取り組みをターゲットにすることができる点です。

シアトルのサウス レイク ユニオンは、屋根、道路、駐車場、歩道、州間高速道路 5 号線など、不浸透性の表面が大部分を占めています。(雨水ヒートマップ画像)

「雨水ヒートマップは公平な競争条件を提供し、ピュージェット湾の全員に、プロジェクトを建設する場所に関する非常に質の高いデータと質の高い科学を提供します」と、このツールの技術開発を主導したジオシンテック・コンサルタンツのエンジニア、クリスチャン・ニルセン氏は述べた。

同氏は、地図があれば「データ収集や計画立案、問題がどこにあるのか把握することよりも、問題解決に向けてより多くの努力を注ぐことができる」と付け加えた。

雨水ヒートマップに関する詳細:

  • この地図には 29 のデータ ソースが組み込まれており、BigQuery、Google Earth Engine、Google Cloud などの一連の Google ツールを使って情報が管理されています。
  • 地図には、土地被覆（道路、森林など）、降雨量などの水文学、金属、窒素、リンなどの汚染物質という 3 つの主なカテゴリのレイヤーがあります。
  • 開発者は機械学習と太平洋岸北西部特有の画像を使用して、さまざまな種類の土地被覆を正確に識別するアルゴリズムをトレーニングしました。
  • 交通量は大気汚染レベルや地図作成に不可欠なデータと密接に関連しているが、ハウ氏によると、すべての情報は「厳重に管理された独自のデータ」であり、彼らが料金を支払わなければならなかった唯一のデータセットだった。
  • このツールには、水文学モデルを通じて実行され、300 億行のデータを生成する、気候の影響を受ける詳細な過去、現在、および将来の降水量データが含まれています。
  • 土地被覆データは 1 メートル四方の解像度まで下がります。

この取り組みは、ネイチャー・コンサーバンシーが主にボーイング社とポール・G・アレン・ファミリー財団からの寄付金を頼りに資金提供しました。この取り組みには、非営利団体のスタッフの労働時間を除いて約30万ドルの費用がかかりました。

ジオシンテック・コンサルタンツのシニア水資源エンジニア、クリスチャン・ニルセン氏。（ジオシンテック・コンサルタンツ撮影）

このプロジェクトの参加者には、ジオシンテック社、ワシントン州魚類野生生物局、アメリカ海洋大気庁（NOAA）、アードバーク・デザイン・ラボ、チェバ・コンサルティング社が含まれていた。

このツールの開発者は、雨水の監視と浄化を担当する地方自治体、修復を計画する自然保護団体、サケの回復に取り組むネイティブアメリカンの部族など、さまざまなユーザーを想定している。

キング郡の職員はすでに水文学データセットを使用して、サケが生息する川がせき止められている場所を迅速に特定し、モデルの構築と分析に費やされていた時間と費用を節約しています。

ハウ氏によると、雨水ヒートマップの開発チームは開発プロセスを透明化し、オープンソース化したという。彼らはその手法を査読付き学術誌に掲載する予定だ。

このプロジェクトは、ブリティッシュコロンビア州、カリフォルニア州、東海岸、そして遠くはオーストラリアからも関心を集めています。各地域にはそれぞれ独自のデータソースと課題がありますが、この取り組みは再現可能です。

「この方法論は間違いなくどこにでも応用できる」とニルセン氏は語った。