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

2019 年度 実施状況報告書

• 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, 気象予報研究部, 主任研究官 (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 – 2021-03-31
• キーワード: 分光測定 / 偏光 / 積雪 / 放射伝達 / 衛星観測 / 湿雪

研究実績の概要

(1)積雪分光測定と放射伝達モデル：積雪の波長別偏光測定と偏光を考慮した大気・積雪系放射伝達モデルを用いて，波長別偏光度に対する積雪粒径依存性，氷板依存性について調べた．その結果，前方反射側は後方反射側に比べ偏光度が高く，粒径とともに偏光度が高くなることを確認した．また海氷表面の鏡面反射成分による偏光度の反射角・方位角依存性を明らかにした．この結果は偏光情報を用いた積雪監視の有効性を示すものである．現在，この結果を論文としてまとめているところである．

(2)衛星データの解析・監視システム：衛星データの解析に必要な汎用性の高い光散乱積雪粒子モデルの提案を行い，論文として成果を発表した．また昨年に引き続き，気象庁の静止気象衛星ひまわり８号を用いた積雪（＋海氷）監視システムの開発を進め，気象庁の「ひまわり雪氷プロダクト」に採用された．開発したプロダクトは現在，気象衛星センターにおいて現業的に作成されている．このほか開発したプロダクトの数値予報等への活用にむけた検討に着手した．

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と観測を高精度に行う事により，積雪の偏光特性に関する新たな知見を得ることができた．
(2)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，気象衛星センターにおいて現業的に雪氷プロダクトの作成が開始した．

今後の研究の推進方策

引き続き，積雪監視システムの開発に必要なアルゴリズムの開発・高度化を進める．また本課題を通じて得られた知見を学会発表や学術論文の形で公表できるよう取りまとめる．

次年度使用額が生じた理由

令和２年２月，新型コロナウイルスに関する２月２６日の首相発言を踏まえ，３月に予定していた北海道大学（函館キャンパス）での試料分析・打合せを延期することとした．そのため次年度使用額が生じた．

研究成果

• [国際共同研究] Stevens Institute of Technology(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Stevens Institute of Technology
• [国際共同研究] University of Calgary(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Calgary
• [国際共同研究] Max Planck Institute for Chemistry(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Max Planck Institute for Chemistry
• [国際共同研究] CNRS/IRD/MNHN(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS/IRD/MNHN
• [雑誌論文] Impact of observation-based snow albedo parameterization on global ocean simulation results (2020)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, T., T. Aoki, M. Niwano, T. Tanikawa, L. S. Urakawa, H. Tsujino, H. Nakano, K. Sakamoto, N. Hirose, and G. Yamanaka
  • 雑誌名: Polar Science 巻: na ページ: impress
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100521
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Saroma-ko Lagoon Observations for sea ice Physico-chemistry and Ecosystems 2019 (SLOPE2019) (2020)
  • 著者名/発表者名: Nomura, D., P. Wongpan, T. Toyota, T. Tanikawa, Y. Kawaguchi, T. Ono, T. Ishino, M. Tozawa, T. P. Tamura, I. S. Yabe, E. Y. Son, F. Vivier, A. Lourenco, M. Lebrun, Y. Nosaka, T. Hirawake, A. OOKI, S. Aoki, B. Else, F. Fripiat, J. Inoue, and M. Vancoppenolle
  • 雑誌名: Bulletin of Glaciological Research 巻: 38 ページ: 1-12
  • DOI: 10.5331/bgr.19R02
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of snow grain shape and mixing state of snow impurity on retrieval of snow physical parameters from ground-based optical instrument (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa, T., K. Kuchiki, T. Aoki, H. Ishimoto, A. Hachikubo, M. Niwano, M. Hosaka, S. Matoba, Y. Kodama, Y. Iwata, and K. Stamnes
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: na ページ: impress
  • DOI: na
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Algorithm Theoretical Basis for the Himawari-8, -9/AHI Cryosphere Product Part 1: Snow Cover (2019)
  • 著者名/発表者名: Yogo, Y., Y. Ioka, T. Tanikawa, M. Hosaka, H. Ishida and T. Aoki
  • 雑誌名: Meteorological Satellite Center Technical Note 巻: 64 ページ: 1-12
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Algorithm Theoretical Basis for the Himawari-8, -9/AHI Cryosphere Product Part 2: Sea Ice Distribution (2019)
  • 著者名/発表者名: Ioka, Y., Y. Yogo, T. Tanikawa, M. Hosaka, H. Ishida and T. Aoki
  • 雑誌名: Meteorological Satellite Center Technical Note 巻: 64 ページ: 13-21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 積雪の波長別偏光測定装置の高度化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷川朋範, 青木輝夫, 石元裕史，庭野匡思，堀雅裕，的場澄人
  • 学会等名: 気象学会
• [学会発表] Effects of snow grain shape and mixing state of snow impurity on retrieval of snow physical parameters from ground-based spectral radiometer (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Tanikawa, K. Kuchiki, T. Aoki,1, H. Ishimoto, M. Niwano, M. Hosaka, S. Matoba, Y. Kodama, Y. Iwata and K. Stamnes
  • 学会等名: Sixth International Symposium on Arctic Research
  • 国際学会