Development of methods of melting and refreezing of snow, ice, and permafrost, and observation of snow cover change in the Arctic
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19K14796
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | National Institute of Polar Research |
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Principal Investigator |
ヌアスムグリ アリマス 国立極地研究所, 研究教育系, 特任研究員 (70710739)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 衛星マイクロ波放射計 / 積雪 / 凍結 / マイクロ波放射 / 凍土 / 融解 / AMSR-E / AMSR２ / 北極域 / 雪氷 |
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| Outline of Research at the Start |
温暖化の影響で、北極域で急速な雪氷融解・凍結が起きている。本研究では、北極凍土域の積雪・凍土の融解・凍結のタイミングや分布を明らかにするため、運搬可能なマイクロ波放射計（MMRS2、周波数帯36、18、6GHz）を用いて室内実験、野外観測、航空機観測を行い、高度や地形に対する積雪・凍土の凍結・融解時の変化特性を把握する。積雪表面、内部、底面の融解・凍結も判断する。特に透過能力の高い低周波6GHzの出力を利用して、積雪内部と積雪下の融解・凍結を検出する。衛星観測とMMRS2観測との比較から、雪氷の融解凍結に関して衛星データから得られている観測結果の問題点を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、雪氷からのマイクロ波放射を測定するための室内実験と野外実験を実施した。昨年度に引き続き海外観測が実施不可能だったため、現地の衛星データのダウンロードや解析を行った。
①室内実験：各種温度帯での新旧の可搬型マイクロ波放射計MMRS2を用いて各周波(6GHz、18GHz、36 GHz)観測値のシフトを調整するために、電磁波吸収体を用いた比較実験を行った。
②野外観測：本研究では、雪氷域のマイクロ波放射が、気温変化や融解・再凍結、その結果は形成される氷板などによりどう変化するか、また積雪下の地面が凍ている場合にはどのような放射特性を示すか明らかにし、北極域など極地でのマイクロ波観測の精度や多様な観測対象に応用できることを目指している。
本年度は、積雪・凍土が存在する北海道東部の内陸寒冷地である陸別町の観測サイトにおいて、冬季にMMRS2で積雪や凍結地面を観測した。観測期間中にマイナス20℃以下に及ぶ低温、プイラスの気温による融雪開始、また強い降雪も観測でき、多様な積雪状態における多くのマイクロ波放射データが取得できた。
③アラスカとスバールバル諸島のAMSR-EとAMSR2（分解能10 km）衛星データのダウンロードと解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、北極域の雪氷面融解・凍結、 積雪被覆の変化および凍土域の地表面融解・凍結について明らかにすることである。衛星GCOM-Wに搭載されているマイクロ波放射計と同様の周波数を持ち、36 GHz で積雪の表面変化、18 GHzで、積雪の内部変化、6 GHzで、積雪底部および積雪下の地表面の変化を検知する。特に、本研究では低周波6 GHzの有効利用を考え凍土域での積雪の遠隔測定の手法開発を目指している。このために、雪氷域からのマイクロ波放射を明らかにし、マイクロ波を使った雪氷観測精度を高めるための観測手法の開発を行っている。
本研究では、36、18、6 GHzの3周波マイクロ波を観測する機器（マイクロ波放射計MMRS）の動作および精度確認を行った。冬季の２月には、極地に近い低温及び積雪・凍結地面をもつ、北海道東部の陸別で6 GHzによる積雪観測実験を行った。
また、アラスカとスバールバル諸島のAMSR-EとAMSR2（分解能10 km）の2002年から2021年までの毎日の衛星マイクロ波観測データを取得し、雪氷・凍土の融解・凍結および積雪被覆の変化を検知する手法を試した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も可能な限り海外観測を実施し、結果を短期間でまとめる予定である。①秋から冬にかけて凍結の変化が活発な時期に6 GHz MMRS2によるアラスカの航空機観測を実施し、各地形要素におけるマイクロ波放射の特性を観測し、AMSR2（分解能10 km）の衛星データと比較して、AMSR2の出力がなにを反映しているかを探る。②アラスカ大学の校内のサイトに6、18、36 GHz MMRS2を凍結期前後に短期間 （約１週間）設置し、マイクロ波放射の応答の時間変化を記録する。③積雪・凍土の断面（各層の積雪密度、雪質および雪温のプロファイルの測定）を観察し、マイクロ波放射の振る舞いを説明することを試みる。④国内実験・観測との共通点と違いについて調べる。
2021年度 計画のスバールバルツンドラ域の春の現場観測については、①ツンドラ域に3周波MMRS2を春先の凍結・融解前後の約１週間設置し、マイクロ波放射の季節変化を記録する。②AMSR2（分解能10 km）の衛星データと比較して、AMSR2の出力がなにを反映しているかを探る。③雪の穴を掘って、断面を観察し、マイクロ波放の融雪期およびその前後の振る舞いを説明することを試める。 ④スバールバルと国内との共通点と違いについて調べる。最後に全ての関係性について論文にまとめる。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
