科目ナンバー

SG-CV5-3C03

履修条件・関連科目等

指定しない

授業で使用する言語

日本語

授業で使用する言語（その他の言語）

授業の概要

本講義では、環境問題を対象とした数理モデリングの基礎から応用までを、理論と事例の両面から学ぶ。
まず、環境システムをモデル化する際の基本的な考え方（抽象化・単純化・スケール分離）を整理し、常微分方程式・偏微分方程式・確率モデルなどの数理的枠組みを環境現象に結びつけて理解する。続いて、水循環・都市水害・環境汚染・資源管理などの具体例を通じて、モデル構築、パラメータ推定、予測、不確実性評価の実践的手法を学ぶ。さらに、データ駆動型モデルや数値シミュレーションの位置づけ、モデルと政策・社会との関係についても議論し、研究者・技術者として数理モデルを「使いこなす力」を養う。

科目目的

環境問題は、自然現象・人間活動・社会制度が相互に影響し合う複雑系として現れる。本科目では、環境現象を数理的に抽象化し、モデルとして表現・解析・評価するための基礎理論と実践的手法を体系的に学ぶことを目的とする。特に、水循環・都市環境・気候変動・環境リスクといった分野を題材として、現象理解・予測・意思決定支援につながる数理モデリングの考え方を修得し、研究や実務に応用できる能力を養う。

到達目標

１．環境現象を構成要素・支配法則・スケールの観点から整理し、数理モデルとして定式化できる
２．常微分方程式・偏微分方程式・確率モデルなどを用いた環境モデルの基本構造を理解し説明できる
３．観測データを用いたモデルの同定・キャリブレーション・検証の考え方を理解している
４．モデルの不確実性・限界・仮定を批判的に評価できる
５．政策・計画・リスク評価など社会的意思決定におけるモデルの役割を論理的に説明できる
６．自身の研究テーマに対して、適切な数理モデリング手法を選択・設計できる

授業計画と内容

第1回　環境モデリングとは何か
第2回　環境システムの捉え方
第3回　環境現象の定式化：保存則と経験則
第4回　常微分方程式による環境モデル
第5回　偏微分方程式と輸送現象
第6回　数値計算とシミュレーションの考え方
第7回　確率モデルと不確実性
第8回　観測データとモデル
第9回　モデルの同定・キャリブレーション
第10回　データ駆動型モデルと数理モデル
第11回　都市環境・水循環モデルの事例
第12回　モデルの限界と倫理
第13回　モデルと政策・意思決定
第14回　総括：研究としての環境モデリング

授業時間外の学修の内容

指定したテキストやレジュメを事前に読み込むこと／授業終了後の課題提出

授業時間外の学修の内容（その他の内容等）

授業時間外の学修に必要な時間数／週

・毎週１回の授業が半期（前期または後期）または通年で完結するもの。１週間あたり４時間の学修を基本とします。
・毎週２回の授業が半期（前期または後期）で完結するもの。１週間あたり８時間の学修を基本とします。

成績評価の方法・基準

成績評価の方法・基準（備考）

課題や試験のフィードバック方法

授業時間内で講評・解説の時間を設ける／授業時間に限らず、manabaでフィードバックを行う

課題や試験のフィードバック方法（その他の内容等）

アクティブ・ラーニングの実施内容

グループワーク

アクティブ・ラーニングの実施内容（その他の内容等）

授業におけるICTの活用方法

実施しない

授業におけるICTの活用方法（その他の内容等）

実務経験のある教員による授業

いいえ

【実務経験有の場合】実務経験の内容

【実務経験有の場合】実務経験に関連する授業内容

テキスト・参考文献等

参考書：小倉義光「一般気象学－第２版－」東京大学出版会

その他特記事項

参考URL