2020 Fiscal Year Research-status Report
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 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 – 2022-03-31
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| Keywords | マイクロ波放射 / 積雪 / 凍土 / 融解 / 凍結 / AMSR-E / AMSR２ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020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。また、今年度も海外観測の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。積雪・凍土中の温度プロファイルの変化とマイクロ波放射の動態を比較して各周波のマイクロ波放射の凍結・融解時の特性を把握するために、積雪の断面観測とともに、積雪表面及び積雪層内部と地面との境界まで、温度センサーを設置して、連続的な温度観測を行い、マイクロ波の放射計による連続観測と比較を実施した。積雪層の観測からは、雪温のプロファイルの測定と各層の積雪密度、雪質を測定している。これらの温度や積雪・凍土状態とMMRS2の出力結果と比較し特性を把握した。
観測期間中にマイナス20℃以下に及ぶ低温、プ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。今年度も人工的に氷板を作成し、氷板が積雪表面や内部にある時にマイクロ波放射が低下することを確認した。
③アラスカとスバールバル諸島のAMSR-EとAMSR2（分解能10 km）の衛星データの解析を行った。
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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2020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 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みる。 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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| Causes of Carryover |
COVID-19の影響で、昨年度海外観測が実施できなかったため次年度使用が発生した。今年度可能な限り海外観測を実施し、データ取得を強化する。
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