| Project/Area Number |
15H01733
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
山口 悟 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 主任研究員 (70425510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庭野 匡思 気象庁気象研究所, 気候研究部, 研究官 (10515026)
青木 輝夫 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (30354492)
的場 澄人 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (30391163)
中村 一樹 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 主任研究員 (50725231)
石元 裕史 気象庁気象研究所, 気象衛星・観測システム研究部, 室長 (70281136)
本吉 弘岐 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 主任研究員 (70571462)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 積雪粒径 / 積雪不純物 / 雪氷圏変動 / リモートセンシング / 積雪変質モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
積雪不純物濃度を高精度に測定するフィルター透過率法による濃度測定に着手するとともに, 多量のサンプルを効率的に測定できるよう測定装置の改良を行った．昨年度開発した小型積分球型積雪粒径測定装置（Handheld Integration Sphere Snow Grain Sizer: HISSGraS）を, 既存の商用大型装置（フランスP2社IceCube, 約5kg）と同程度の性能を有するように改良を行った. また非偏光情報に比べて情報量の多い偏光情報に注目し，高精度偏光分光計測装置の開発を行った. さらに降雪粒子の光学的粒径と気象・気圧場との関係を明らかにした.
モデル内の雨雪判別精度の高度化のため, 気温と湿度の関数で雨・みぞれ・雪の判別式（経験式）を求め地域特性を調べた. さらに積雪変質モデルSMAPモデルを非静力学領域気象モデルJMA-NHMと結合した領域気候モデルNHM-SMAPを開発し, モデルの性能テストを実施した（Niwano et al., 2018）. また積雪内部の不均一な水の流れを再現するために, 3次元の水みちモデルの開発を行う(Hirashima et al., 2018)とともに, 観測結果より不均一の水の流れの出現には, 積雪内部に帯水層の存在が必要であることを明らかにした(Yamaguchi et al., 2019).
これまで蓄積してきた人工雪・自然雪のマイクロCTサンプルデータを用いて, 衛星観測で使用する新しい積雪粒径散乱モデルの開発を進めた(Ishimoto et al., 2018).
昨年度に引き続き, 札幌, 新庄, 長岡において気象観測, 定期的な断面観測, 積雪中の元素状炭素, 有機炭素濃度の測定を実施し, 開発している測器やモデルの検証データの蓄積を行った.
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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
小型積分球型積雪粒径測定装置の改良により, 野外で積雪サンプルを収集することなく測定対象とする積雪面を直接測定できるようになった. その結果, 積雪粒径の測定時間及び測定効率が大幅に向上した. また測定精度も実用測器として標準以上であることが確認できた. また偏光分光情報により湿雪（濡れ雪）の光学特性の知見が明らかになりつつある．積雪不純物濃度の測定に関しては, フィルター分光透過率法による積雪不純物濃度サンプルが順調に取得されてデータの蓄積がなされてきている．
積雪変質モデルSMAPを領域非静力学気象モデルJMA-NHMと結合することに成功した結果, 雪氷物理量を面的に高時空間分解能でモデル計算することが可能となった. また実験や観測結果を基に不均一な水の移動を再現できる積雪変質モデルができつつある.
X線マイクロCTデータによる積雪微細構造から個別の積雪粒子を抽出する手法を確立し, 抽出した積雪粒子の散乱特性を調べる研究を継続して行った. その結果を基に, 散乱計算手法の改良を行った. また人工雪・自然雪の違いや変質過程による粒子形状の変化などマイクロCTデータの解析結果がある程度蓄積されたため, 研究成果を論文としてまとめ投稿・掲載された.
札幌, 新庄, 長岡における観測が順調に進むとともに, 取得データの公開に向けたデータ整理が進んだ.
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| Strategy for Future Research Activity |
小型積分球型積雪粒径測定装置に関しては, 実際にグリーンランド等のさまざまな雪氷圏の積雪を対象にさらなる検証を進める. 湿雪の物理特性測定手法開発のために, 引き続き湿雪（濡れ雪）の光学特性の取得に努め, 湿雪の光散乱粒子モデルへの開発に必要なデータの蓄積を行う．降雪の光学的粒径を気象条件から求める方法を確立し, 積雪変質モデルに降雪粒子の光学的粒径をシームレスで入力できるようにする. 積雪不純物濃度測定に関しては, 熱光学式カーボン分析装置による積雪不純物濃度との比較を実施し相互比較を行う．
H29年度に開発された領域気候モデルNHM-SMAPで計算される雪氷表面物理量を, 新しく開発した次世代型測定装置を用いて測定した現地観測データ（札幌, 新庄, 長岡）を用いて精度検証する. 更に開発・高度化される衛星リモートセンシング抽出データと相互比較する.
マイクロCTデータを用いた積雪状態（種類）と積雪粒子形状との関係や, 形状による散乱特性の違いについての研究を継続するとともに, 変質シミュレーションを用いた積雪構造変化とそれに対応する粒子散乱モデルとの関係について議論を深める.
引き続き札幌, 新庄, 長岡において検証データの蓄積を進めるとともに, 取得データの公開のために準備を進め, 年度内の公開を目指す.
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