| 研究課題/領域番号 |
15H01733
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| 研究機関 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 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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| 研究実績の概要 |
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.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
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.
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| 今後の研究の推進方策 |
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.
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