大気-積雪系放射伝達モデルの高精度化、及び雪氷圏リモートセンシングへの応用

• Project/Area Number: 03J00206
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 気象・海洋物理・陸水学
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 谷川 朋範 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 双方向反射率 / 衛星観測 / 積雪放射伝達モデル / ラフネス / 分光測定 / 雪氷 / 大気-積雪系放射伝達 / 積雪分光測定 / 雪氷放射学 / 雪氷圏リモートセンシング / 積雪不純物 / 積雪粒径 / 非球形粒子 / 数値計算

Research Abstract

非球形粒子の光学特性を考慮した放射伝達モデルを用いて,衛星観測に必要な積雪の双方向反射率について考察した.球形粒子を仮定した積雪放射伝達モデルを用いると双方向反射率パターンに虹が現れるが,現実の雪面に虹はほとんど出現しないため,この虹の効果が積雪物理量を推定する際に誤差を引き起こす可能性がある.そこで本研究では積雪の双方向反射率パターンに虹が現れる事を防ぐために,非球形粒子の光学特性と粒子の結晶表面にラフネス(凹凸)を取り入れた幾何光学モデルを開発し,粒子の形と結晶表面ラフネスの有無による双方向反射率の効果を理論計算と分光観測によって調べた.その結果,粒子の形に円柱及び回転楕円体を仮定し,結晶表面ラフネスを入れない場合,虹のパターンは消えたが不連続な双方向反射率パターンが出現した.一方,結晶表面にラフネスを入れた場合,新雪のときには双方向反射率の観測値は円柱粒子を用いた理論計算反射率パターンと可視域,近赤外域ともに良く一致し,また古雪(ざらめ雪)のときの観測値は結晶表面にラフネスをいれた回転楕円体粒子の理論計算値と可視域においてほぼ一致することが確認された.近赤外域では前方散乱側の双方向反射率において観測値と理論計算値の間に差があるものの,前方散乱側以外の双方向反射率においては両者ほぼ矛盾のない結果が得られた.これらの結果より,積雪の双方向反射率パターンは粒子の形と結晶表面のラフネスに依存することを数値計算と分光観測から明らかにした.

Research Products

• [Publications] Tomonori TANIKAWA: "Validation of Algorithm to Retrieve Snow Grain Size and Impurities Using Airborne Multispectral Scanner Data of Eastern Hokkaido"Science Reports of the Institute of Geosciences, University of Tsukuba. A24. 71-86 (2003)