• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2017 年度 実施状況報告書

偏光情報を用いた積雪物理量の計測技術開発と衛星データによる雪氷圏監視システム

研究課題

研究課題/領域番号 17K00534
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

谷川 朋範  気象庁気象研究所, 気候研究部, 研究官 (20509989)

研究分担者 長 幸平  東海大学, 情報理工学部, 教授 (90256199)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード分光計測 / 偏光 / 放射伝達 / 積雪 / 衛星観測 / 湿雪
研究実績の概要

(1) 分光測定装置の開発および分光観測:湿雪(濡れ雪)の光学特性を測定するための分光偏光測定装置を開発した.偏光プリズムの光軸中心に360度回転する回転機構の自動化を行い,既存の分光器とゴニオメータを組み合わせることで,短時間のうちに高精度な分光偏光情報を取得することが可能となった.本装置を用いて,湿雪を含む様々な積雪の分光偏光測定を行ったところ,特に短波長赤外域において,湿雪の偏光度が乾雪の偏光度に比べて高くなる傾向にあることが分かった.このほか,基本的な振る舞いとして,積雪偏光度の反射角・方位角依存性を確認し,また,積雪粒径依存性が近赤外域・短波長赤外域だけでなく,可視域においてもわずかに存在することが分かった.
(2) 積雪放射伝達モデルの高度化:現実の積雪粒子に応じた平均的な物理特性を持ち,且つ,分光放射特性をうまく再現する実用的な積雪粒子モデルを用いて,新雪からざらめ雪まで大小様々な積雪に対応する光散乱特性の計算を行った.衛星データを用いた積雪監視システムの開発に資するため,この計算結果をもとに地上設置型の放射計データから積雪粒径を求めるためのアルゴリズムを開発した.地上検証観測データを用いて積雪粒径の精度検証を実施したところ,高い精度で推定できていることが分かった.この他,JAXAやNASAの地球観測衛星の他に,気象庁の静止気象衛星ひまわり8号を用いた積雪監視システムの開発に着手した.

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

(1) 分光測定装置の自動化により,これまで手動で調整していた光軸中心の回転機構によるバイアスが低下し,測定時間および測定効率が大幅に向上した.また測定精度も既存のものと比較して向上した.偏光分光測定を実施し,現在,湿雪の光学特性の解析を進めている.
(2) 衛星データの解析に必要な実用的な積雪粒子モデルによる光散乱特性の計算を実施した.地上における放射計データと地上検証観測から,高い精度で積雪粒径のリトリーバルができていることが分かった.地球観測衛星の他に気象庁の静止気象衛星ひまわり8号を用いた積雪監視システムの開発を進め,衛星データ解析・監視システムの構築に着手した.

今後の研究の推進方策

(1) 分光測定装置による分光偏光測定を行い,湿雪を含む様々な積雪の光学特性を明らかにする.また分光情報を用いた多様な積雪物理量の検知手法について検討する.
(2) 質的な積雪監視システムの開発に必要なアルゴリズム開発を行う.JAXAやNASAなどの衛星データを用いた衛星データ解析・監視システムの構築を進める.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] スティーブンス工科大学/NASA(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      スティーブンス工科大学/NASA
  • [雑誌論文] Advantages of Measuring the Q Stokes Parameter in Addition to the Total Radiance I in the Detection of Absorbing Aerosols2018

    • 著者名/発表者名
      Stamnes, S., Y. Fan, N. Chen, W. Li, T. Tanikawa, Z. Lin, X. Liu, S. Burton, A. Omar, J. J. Stamnes, K. Stamnes
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.3389/feart.2018.00034

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Snow particles extracted from X-ray computed microtomography imagery and their single scattering properties2018

    • 著者名/発表者名
      Ishimoto, H., S. Adachi, S. Yamaguchi, T. Tanikawa, T. Aoki, K. Masuda
    • 雑誌名

      Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer

      巻: 209 ページ: 113-128

    • DOI

      10.1016/j.jqsrt.2018.01.021

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] What if MODIS could measure the Q Stokes parameter?2017

    • 著者名/発表者名
      Stamnes, S., K. Stamnes, W. Li, Y. Fan, N. Chen, T. Tanikawa, J. J. Stamnes
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1810 ページ: 120008(1)-(4)

    • DOI

      10.1063/1.4975582

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast yet accurate computation of radiances in shortwave infrared satellite remote sensing channels2017

    • 著者名/発表者名
      Chen, N., W. Li, T. Tanikawa, M. Hori, R. Shimada, T. Aoki, K. Stamnes
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 25 ページ: A649-A664

    • DOI

      10.1364/OE.25.00A649

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ひまわり8 号のデータを用いた積雪域識別の高精度化2017

    • 著者名/発表者名
      余郷友祐,深堀正志,谷川朋範,保坂征宏,井岡佑介,青木輝夫
    • 学会等名
      日本気象学会
  • [学会発表] グリーンランド北西部カナックフィヨルドにおける海氷の波長別アルベド測定2017

    • 著者名/発表者名
      谷川朋範,青木輝夫,庭野匡思,保坂征宏,堀雅裕
    • 学会等名
      日本雪氷学会
  • [学会発表] 海氷の放射伝達モデルの開発とその検証2017

    • 著者名/発表者名
      谷川朋範
    • 学会等名
      低温研共同研究集会「グリーンランド氷床における近年の質量損失の実態解明:メカニズムの理解と影響評価」
  • [学会発表] 南極氷床表面の放射収支変動、及びそれに関連する物理特性の観測と研究2017

    • 著者名/発表者名
      谷川朋範,庭野匡思,橋本明弘,保坂征宏,青木輝夫
    • 学会等名
      極地研共同研究集会「東南極で検出される気候変動に関する研究集会」
  • [学会発表] Spectral albedo measurement of sea ice at Qaanaaq fjord in northwest Greenland2017

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa, T., T. Aoki, M. Niwano, M. Hosaka and M. Hori
    • 学会等名
      AGU 2017 Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of the Snow Detection Using Himawari-8 Observation2017

    • 著者名/発表者名
      Yogo, Y., Y. Ioka, T. Tanikawa, M. hosaka, T. Aoki
    • 学会等名
      The Eighth Symposium on Polar Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved snow detection on Himawari-8 observation data and the validation2017

    • 著者名/発表者名
      Ioka, Y., T. Tanikawa, M. Hosaka, T. Aoki, Y. Yogo
    • 学会等名
      The Eighth Symposium on Polar Science
    • 国際学会
  • [図書] 気象研究ノート「静止気象衛星ひまわり8号・9号とその利用」第11章「積雪・海氷」2018

    • 著者名/発表者名
      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
    • 総ページ数
      (印刷中)
    • 出版者
      日本気象学会

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi