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機械学習を用いた南極域周辺における擾乱に伴う雲抽出と降雪量推定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K21585
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 統計科学
環境動態解析
研究機関法政大学 (2019)
国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター (2018)
統計数理研究所 (2016-2017)

研究代表者

伊藤 香寿恵 (鈴木香寿恵 / 鈴木 香寿恵)  法政大学, 理工学部, 助手 (20455190)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード機械学習 / 降雪 / 南極 / 水蒸気輸送 / 衛星画像 / 衛星観測 / 雲画像 / 識別問題 / イメージング解析 / 画像解析 / ディープラーニング / 画像、文章、音声等認識 / 気象学
研究成果の概要

南極・昭和基地を対象に降雪時に着目している雲頂高度の高い雲が降雪に対して寄与をもつことを確認した.ブリザードは飛雪効果を持つため,衛星雲画像から抽出した雲データは涵養量を表すパラメーターであることが妥当と判断した.
5年分の雲画像を用い,降雪時の雲を正例としたCNNによる自動識別のための学習を行ったが,まだ正答率が十分ではなく,より一層の学習器の精度向上が必要と判断し,30年分の画素の荒い大きな画像に対する学習は行わなかった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は深層学習を長期間取得,保存されている南極域の衛星雲画像データに適用するものであり,データの利活用の一端を担っている.それと共にこれまで観測自体が難しい南極氷床質量収支を新たな方法で推測する手法の開発である.機械学習を南極域の衛星雲画像データに適用する例は世界的にはすでに存在しているが,降雪・涵養量の推定を目的とした研究としては初めてであり,気象・気候の数値モデルや衛星画像のアルゴリズムだけではない第三の手法として定量化が実現できればそれぞれのモデルの検証や改良にも役立つ結果となるだろう.

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Wisconsin- Madison(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison/Brown University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison/Brown University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison/Brown University(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Identifying the Snowfall Cloud at Syowa Station, Antarctica via a Convolutional Neural Network2020

    • 著者名/発表者名
      Kazue Suzuki, Masaki Shimomura, Kazuyuki Nakamura, Naohiko Hirasawa, Hironori Yabuki, Takashi Yamanouchi, Terumasa Tokunaga
    • 雑誌名

      人工知能学会全国大会論文集

      巻: -

    • NAID

      130007857079

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] The detection of a cloud pattern and the estimation of snowfall by a coupling of CNN and time-series analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Kazue Suzuki,Masaki Shimomura,Kazuyuki Nakamura,Naohiko Hirasawa,Hironori Yabuki,Takashi Yamanouchi,Terumasa Tokunaga
    • 学会等名
      Workshop on Antarctic AWS and International cooperative work with Antarctic Meteorological Research Center, University of Wisconsin, Madison
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 降雪をもたらす雲の自動検出2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木香寿恵,徳永旭将,福地岬稀,矢吹裕伯,平沢尚彦,山内恭,下村真生,中村和幸
    • 学会等名
      第11回大気・雪氷・海洋間の物質交換・循環と極域への物質輸送に関する研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 機械学習による NOAA/AVHRR衛星画像データを用いた降雪をもたらす雲の特徴検出2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木香寿恵,徳永旭将,福地岬稀,矢吹裕伯,平沢尚彦,山内恭,下村真生,中村和幸
    • 学会等名
      極域のオープンデータ・オープンサイエンスに関する研究集会 -II
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The snowfall-cloud at Syowa Station identified by Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      Kazue Suzuki,Masaki Shimomura,Kazuyuki Nakamura,Naohiko Hirasawa,Hironori Yabuki,Takashi Yamanouchi,Terumasa Tokunaga
    • 学会等名
      The Tenth Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] CNNを用いた南極域における降雪時の雲パターン検出2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木香寿恵,下村真生,中村 和幸,徳永旭将,福地岬稀,平沢尚彦,矢吹裕伯,山内恭
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ディープラーニングによる南極昭和基地周辺における降雪をもたらす雲の検出2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木香寿恵,徳永旭将,福地岬稀,平沢尚彦,山内恭
    • 学会等名
      雪氷学会雪氷研究大会(2019・山形)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The Detection of Cloud Pattern in the Antarctic Using Convolution Neural Network for Estimation of the Snowfall Amount2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, K., Tokunaga, T. and Yamanouchi, T.
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 15th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The cloud patterns in the snowfall conditions at Syowa Station, Antarctica2018

    • 著者名/発表者名
      Kazue Suzuki, Terumasa Tokunaga, Misaki Fukuchi, Takashi Yamanouchi
    • 学会等名
      The Ninth Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An examination of the methodology for the cloud identification related to the precipitation using Convolution Neural Network2017

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, K., Tokunaga, T., Fukuchi, M. and T. Yamanouchi
    • 学会等名
      The 7th Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 南極域における降雪をもたらす雲パターン検出手法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 香寿恵, 徳永 旭将, 平沢 尚彦, 門崎 学, 山内 恭
    • 学会等名
      日本気象学会2016年春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 「南極氷床と大気物質循環・気候」気象研究ノート 第233号2017

    • 著者名/発表者名
      平沢 尚彦、山内 恭 編 (分担執筆)
    • 総ページ数
      452
    • 出版者
      日本気象学会
    • ISBN
      9784904129166
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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