• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2018 Fiscal Year Annual Research Report

Study of advanced cryosphere monitoring using reflectance properties of snow based on application of new measurement technologies and snow physical models

Research Project

Project/Area Number 15H01733
Research InstitutionNational Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 庭野 匡思  気象庁気象研究所, 気候研究部, 主任研究官 (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)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
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
Outline of Annual Research Achievements

前年度までに開発した野外用小型・可搬型積雪粒径測定装置(HISSGraS)のフィールド試験を,2018年春の北西グリーンランド氷床における犬橇調査ならびに2018年夏のグリーンランド氷床の内陸部(E-GRIP)調査において実施し, 積雪表面ならびに内部の粒径分布の詳細なデータを取得した. また測定結果を人工衛星(しきさい)による測定結果と比較した結果, 両者の間に良好な関係があることがわかった. さらに今度のフィールド調査を見据えて, 気温-40℃程度の極低温下での使用を想定した低温用HISSGraSの開発も行なった. 一方, 従来のNIR-photometry法が積雪粒径を過小評価する問題を解決するため, 放射伝達計算によって近赤外反射率―積雪粒径の関係式の改善及び従来の経験的関係式に対する補正式を求め, 過少評価する問題点を大幅に改善することに成功した.
新雪の比表面積(SSA)を気象要素から推定する経験式を作成することで, 積雪変質モデルに新雪のSSAを導入することを可能とした.また積雪変質モデルに積雪内部における不純物鉛直移動計算ルーチンを導入した.
積雪のX線マイクロCTデータを使って, 降雪粒子や融解雪片のモデル化によるレーダーデータ解析への応用可能性の検討を行なった. またマイクロCTデータと融解シミュレーションを組み合わせたぬれ雪モデルの作成を実施した. さらに近赤外波長での理論計算からぬれ雪によるアルベドの変化を求め, ぬれ雪の存在を無視すると衛星リモセンによる積雪粒径の推定値を過大評価する可能性があることを指摘した.
2018-2019冬期の札幌と長岡における積雪不純物濃度の分析を熱光学式カーボン分析装置により実施するとともに, 積雪のアルベドに影響を与える不溶性不純物の粒径分布を測定するシステムを立ち上げ, アイスコア及び積雪試料の分析を開始した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

従来の野外用積雪粒径測定装置IceCubeは, 大型で重量が大きいため多くの積雪サンプル測定や多地点における測定効率が悪かったが, HISSGraSの開発によりその問題が解決した. 実際に開発した装置をフィールド調査においてテストした結果, 極低温の過酷な環境下(グリーンランド氷床)でも測定ができ, その有効性が示された. またNIR-photometry法の過小評価の問題についても本研究で, 初めてその原因が明らかになった. 本研究の成果は今後のNIR-photometry法を用いた研究に多大なる貢献をすることが期待される.
グリーンランドの氷河(カナック氷河)で暗色化している中流域の不溶性不純物の化学解析を行った結果, 不溶性不純物を含む氷体は完新世の降雪を起源としていることならびに不溶性不純物の殆どは有機物であることを明らかにした.
人工雪・自然雪のマイクロCTサンプルデータを用いた積雪粒子とその形状情報の抽出, 粒子散乱特性の計算についての一連の処理過程を確立し, 現実的な積雪粒子の散乱特性計算からボロノイ形状粒子モデルの妥当性を明らかにした. またそれらの研究成果を論文化した. その後マイクロCTデータを使った融解シミュレーションや霰など降雪粒子モデルへの応用を開始した.
札幌, 新庄, 長岡においては高品質な気象・雪氷観測データを引き続き取得しており, その結果は積雪変質モデルの改良(積雪内部における不純物鉛直移動計算ルーチン等)に用いられた. また本研究で得られた気象要素と新雪の比表面積(SSA)の関係は, 積雪変質モデルに新雪のSSAという新しいパラメータを導入するための大きな足がかりとなった.

Strategy for Future Research Activity

最終年度は, 本研究課題で得られた研究成果を取りまとめ学会,論文等で発表することを優先する. 具体的には, 開発したHISSGraSとNIR-photometry法の成果をまとめ論文化するとともに, HISSGraSの消費電力を抑えるためにLED光源にした新型HISSGraSの感度を向上させることで, フィールド観測により適した最終型を完成させる.
粒子散乱モデルの高度化の一環として行ってきたX線マイクロCTデータを利用した降雪粒子のモデルと粒子散乱特性データセットの開発を継続して実施し, その成果をまとめる.
さらに札幌の積雪断面観測で採取している試料中の不溶性不純物の粒径分測定をすすめ, 融雪期における融解水の挙動と不純物の濃縮, 流出効果について解析を行うとともに, 積雪変質モデル内の積雪内部における不純物鉛直移動計算ルーチンの精緻化を行う. それらも含め本研究課題で実施した積雪変質モデル開発の総括ならびにその結果をまとめた論文の執筆・投稿を行う.
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, データベース化しDOIをつけて公開する.

  • Research Products

    (35 results)

All 2019 2018

All Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Open Access: 14 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] グリーンランド氷床における近年の急激な雪氷質量損失 -現地観測と数値モデルによるメカニズム理解の試み-2019

    • Author(s)
      庭野匡思
    • Journal Title

      天気

      Volume: 66 Pages: 225-230

    • DOI

      https://doi.org/10.24761/tenki.66.3_225

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Measurement of specific surface area of falling snow2018

    • Author(s)
      Yamaguch, S., M. Ishizaka, H. Motoyoshi, S. Nakai, V. Vincent, T. Aoki, K. Yamashita, A. Hashimoto, and A. Hichikubo
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 527-530

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_O06.5.pdf

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Database of Long-term Meteorological and Snow-pit Observation in Japan2018

    • Author(s)
      Yamaguch, S., S. Matoba, M. Niwano, T. Aoki, K. Kosugi
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 582-585

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_P06.14.pdf

    • Open Access
  • [Journal Article] First attempt at predicition of avalanches resulting from no rimed falling snow crystals in Japan2018

    • Author(s)
      Nakamura K., S. Yamaguchi, M. Nemoto, H. Motoyoshi, and I. Kamiishi
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 967-970

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_P10.21.pdf

    • Open Access
  • [Journal Article] Simulating liquid water infiltration - comparison between a three-dimentional water transport model and a dual-domain approach using SNOWPACK2018

    • Author(s)
      Hirashma H., N. Wever, F. Avanzi, S. Yamaguchi, Y. Ishii
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 474-478

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_P05.12.pdf

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Improved apparatus for measuring specific surface area of snow by the methane adsorption method2018

    • Author(s)
      Hachikubo A., S. Yamaguchi, T. Aoki
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 682-684

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_P07.13.pdf

    • Open Access
  • [Journal Article] Approaches of avalanche predictions resulting from non-rimed falling snow crystals using the SNOWPACK model2018

    • Author(s)
      Hirashima H., S. Yamaguchi, K. Nakamura, A. Hashimoto
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 962-966

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_P10.20.pdf

    • Open Access
  • [Journal Article] Observation of fingering flow and lateral flow development in layerd dry snowpack by using MRI2018

    • Author(s)
      Katsushima T., S. Adachi, S. Yamaguchi, T. Ozeki, T. Kumakura
    • Journal Title

      Proceedings, International Snow Sceince Workshop, Innsbruck, Austria, 2018

      Pages: 971-975

    • DOI

      https://arc.lib.montana.edu/snow-science/objects/ISSW2018_P10.22.pdf

    • Open Access
  • [Journal Article] Temporal variations of cryoconite holes and cryoconite coverage on the ablation ice surface of Qaanaaq Glacier in northwest Greenland2018

    • Author(s)
      Takeuchi, N., Sakaiki, R., Uetake, J., Nagatsuka, N., Shimada, R., Niwano, M., Aoki, T.
    • Journal Title

      Annals of Glaciology

      Volume: 77 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1017/aog.2018.19

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Observations and modelling of algal growth on a snowpack in north-western Greenland2018

    • Author(s)
      Onuma, Y., N. Takeuchi, S. Tanaka, N. Nagatsuka, M. Niwano, and T. Aoki
    • Journal Title

      The Cryosphere

      Volume: 12 Pages: 2147-2158

    • DOI

      10.5194/tc-12-2147-2018

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] GCOM-C data validation plan for land, atmosphere, ocean, and cryosphere2018

    • Author(s)
      Hori, M., H. Murakami, R. Miyazaki, Y. Honda, K. Nasahara, K. Kajiwara, T. Y. Nakajima, H. Irie, M. Toritani, T. Hirawake, and T. Aoki
    • Journal Title

      Transactions of JSASS, Aerospace Technology Japan “ISTS Special Issue”

      Volume: 16(3) Pages: 218-223

    • DOI

      10.2322/tastj.16.218

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] バフィン湾周辺の環境がグリーンランド北西部の降雪中のd-excessと化学成分に与える影響2018

    • Author(s)
      黒崎 豊,的場澄人,飯塚芳徳,庭野匡思,谷川朋範,青木輝夫
    • Journal Title

      雪氷

      Volume: 80 Pages: 515-529

    • DOI

      -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Field activities at the SIGMA-A site, northwestern Greenland Ice Sheet, 20172018

    • Author(s)
      Matoba, S., M. Niwano, T. Tanikawa, Y. Iizuka, T. Yamasaki, Y. Kurosaki, T. Aoki, A. Hashimoto, M. Hosaka, and S. Sugiyama
    • Journal Title

      Bull. Glaciol. Res.

      Volume: 36 Pages: 15-22

    • DOI

      10.5331/bgr.18R01

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 2016/17年グリーンランド北西部カナック氷帽上における年間ダストフラックスの空間分布2018

    • Author(s)
      羽月稜,黒崎豊,的場澄人,杉山慎
    • Journal Title

      北海道の雪氷

      Volume: 37 Pages: 23-26

    • Open Access
  • [Journal Article] 2017年グリーンランド北西部(SIGMA-Aサイト)におけるアイスコアの水安定同位体比2018

    • Author(s)
      黒崎豊,的場澄人,飯塚芳徳,杉山慎,安藤卓人,青木輝夫
    • Journal Title

      北海道の雪氷

      Volume: 37 Pages: 91-94

    • Open Access
  • [Presentation] Improvement of GCOM-C/SGLI snow/ice algorithm, and validation with in-situ measurements and a numerical model2019

    • Author(s)
      Aoki, T., T. Tanikawa, M. Niwano, R. Shimada, M. Hori, S. Matoba, H. Ishimoto, A. Hachikubo, K. Stamnes, W. Li, and N. Chen
    • Organizer
      Joint PI Meeting of Global Environment Observation Mission FY2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グリーンランド氷床上の積雪粒径と暗色裸氷域変動、積雪粒径測定技術の進捗状況2019

    • Author(s)
      青木輝夫, 島田利元, 庭野匡思, 的場澄人, 石元裕史, 谷川朋範, 堀雅裕, 藤田耕史, 山口悟, 八久保晶弘, 杉浦幸之助, 本吉弘岐
    • Organizer
      第3回SIGMA-IIワークショップ
  • [Presentation] SSA measurements using NIR photometry and new instrument HISSGraS2019

    • Author(s)
      Aoki, T., M. Niwano , A. Hachikubo, S. Yamaguchi, M. Schneebeli, R. Pizzani, J. C. Gallet, S. Matoba, T. Tanikawa, M. Hori, R. Shimada, K. Sugiura, and H. Motoyoshi
    • Organizer
      SnowAPP Campaign Science Seminer
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Measurement of specific surface area of falling snow2018

    • Author(s)
      Yamaguch, S., M. Ishizaka, H. Motoyoshi, S. Nakai, V. Vincent, T. Aoki, K. Yamashita, A. Hashimoto, and A. Hichikubo
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Database of long-term meteorological and snow-pit observations in Japan2018

    • Author(s)
      Yamaguchi S., S. Matoba, M. Niwano, T. Aoki, K. Kosugi
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First attempt at predicition of avalanches resulting from no rimed falling snow crystals in Japan2018

    • Author(s)
      Nakamura K., S. Yamaguchi, M. Nemoto, H. Motoyoshi, and I. Kamiishi
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Simulating liquid water infiltration - comparison between a three-dimentional water transport model and a dual-domain approach using SNOWPACK2018

    • Author(s)
      Hirashma H., N. Wever, F. Avanzi, S. Yamaguchi, Y. Ishii
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improved apparatus for measuring specific surface area of snow by the methane adsorption method2018

    • Author(s)
      Hachikubo A., S. Yamaguchi, T. Aoki
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Approaches of avalanche predictions resulting from non-rimed falling snow crystal using the SNOWPACK model2018

    • Author(s)
      Hirashima H., S. Yamaguchi, K. Nakamura, A. Hashimoto
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of fingering flow and lateral flow development in layerd dry snowpack by using MRI2018

    • Author(s)
      Katsushima T., S. Adachi, S. Yamaguchi, T. Ozeki, T. Kumakura
    • Organizer
      International Snow Sciene Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グリーンランド氷床上における温度上昇に伴う積雪粒径成長と近赤外域アルベド低下2018

    • Author(s)
      青木輝夫, 庭野匡思, 谷川朋範, 石元裕史, 堀雅裕, 島田利元, 的場澄人, 山崎哲秀, 山口悟, 藤田耕史, 飯塚芳徳, 本山秀明
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2018年大会
  • [Presentation] 可搬型積分球積雪粒径測定装置(HISSGraS)の開発2018

    • Author(s)
      青木輝夫, 庭野匡思, 山口悟, 的場澄人, 谷川朋範, 堀雅裕, 島田利元, 本吉弘岐, 八久保晶弘
    • Organizer
      雪氷研究大会(2018・札幌)
  • [Presentation] High resolution polar regional climate model NHM-SMAP for the Greenland Ice Sheet2018

    • Author(s)
      Niwano, M., T. Aoki, A. Hashimoto, S. Matoba, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, K. Fujita, A. Tsushima, Y. Iizuka, R. Shimada, and M. Hori
    • Organizer
      2018 AGU Fall Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Radiative transfer model of sea ice and its validation with filed measurement of spectral albedo of sea ice at Saroma Lagoon in Japan2018

    • Author(s)
      Tanikawa, T., T. Aoki, T. Hirawake, M. Nakayama, K. Naoki, M. Hori, M. Niwano, and M. Hosaka
    • Organizer
      2018 AGU Fall Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shapes and Light Scattering Properties of Snow Particles Estimated from X-ray Micro-CT Imagery and Geometrical Optics Method Calculations2018

    • Author(s)
      Ishimoto, H., T. Tanikawa, S. Adachi, and K. Masuda
    • Organizer
      PIERS2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 近赤外波長でのぬれ雪粒子の光散乱計算2018

    • Author(s)
      石元裕史、増田一彦、谷川朋範
    • Organizer
      日本気象学会2018年度秋季大会
  • [Presentation] グリーンランド氷床北西部SIGMA-Aサイトにおける積雪表層の水安定同位体と大気循環場の関係2018

    • Author(s)
      黒崎豊,的場澄人,飯塚芳徳,庭野匡思,谷川朋範,青木輝夫
    • Organizer
      気象学会2018年度秋季大会
  • [Presentation] The influence of regional -scale sea-ice and meteorological condition on d-excess in ice core in northwestern Greenland2018

    • Author(s)
      Kurosaki, K., S. Matoba, Y. Iizuka, M. Niwano, T. Tanikawa, T. Ando, T. Aoki
    • Organizer
      The Ninth Symposium on Polar Science
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 11章「積雪・海氷」(p.135-145), 気象研究ノート, 第238号「静止気象衛星ひまわり8号・9号とその利用」(共著)2018

    • Author(s)
      谷川朋範, 余郷友祐, 井岡佑介, 深堀正志, 保坂征宏, 青木輝夫, 浜田啓次, 赤坂有史
    • Total Pages
      187
    • Publisher
      津村書店
  • [Funded Workshop] International symposium on snow and avalanche in Niseko2018

URL: 

Published: 2019-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi