| 研究課題/領域番号 |
18K18185
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
佐藤 知紘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 統合ビッグデータ研究センタービッグデータ利活用研究室, 研究員 (60774627)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 温室効果ガス / 衛星リモートセンシング / 炭素同位体比 / リトリーバル解析 |
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| 研究実績の概要 |
近年の地球規模の温暖化の将来を予測する上で、陸域・海洋・人間活動等のCO2排出や吸収の収支を理解することは重要であり、CO2の炭素同位体比（delta13C）はその強力な指標である。本研究では、delta13Cのグローバルな振る舞いの理解のため、従来は不可能とされていた衛星リモセンによるdelta-13C導出を目的とする。
本研究では、12CO2と13CO2のスペクトルを高感度に観測するGOSATリモセンデータを使用する。今年度は、炭素同位体比の議論に必要な精度1‰達成のため、リトリーバル最適化に着手した。リトリーバルとは、濃度や同位体比等の物理量を観測スペクトルから逆問題を解いて推定する解析を指し、本研究ではRemoteC [Butz et al., 2011]を使用する。まずは12CO2と13CO2の100倍の存在量比により生じ得るカラム濃度導出時の高度情報の不均一さによる影響を調べた。リトリーバルにおける高度情報が大きく異なる場合、delta13Cの値にバイアスが生じる。リトリーバルにおける高度情報を保持したアベレージング・カーネル行列(A)を計算し、互いに掛け合わせて計算したdelta13Cの値と、Aを使用せずに計算したdelta13Cの値を比較した。その結果、両者は相関係数0.9以上で一致し、リトリーバルにおける12CO2と13CO2の高度情報の違いは無視できるほど影響が少ないことを確認した。
さらに、リトリーバルで用いる先験値を次のように最適化した。先験値は、先行研究から得られる知見を適切に導入することで、リトリーバルの収束効率を上げる役割があり、従来使われていた0‰から、先行研究から得られる代表値の-8‰に変更した。また、リトリーバルにおける観測スペクトルノイズと先験値誤差の比率を決定するパラメータgの最適化のため、異なるgの値（10～10^7）を用いてリトリーバル解析を実施し、得られるdelta13Cのヒストグラムから標準偏差を比較した。標準偏差が最小となるgの値として10^5を採用した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
初年度は、本研究で最も重要となるリトリーバルアルゴリズムの最適化に着手し、12CO2と13CO2のリトリーバルにおける高度情報の不均一さによる影響が無視できるほど小さいことを確認した。さらに、衛星リモセンにおける同位体比リトリーバルにおいて重要となる先験値の最適化も実施し、まずはリトリーバルアルゴリズム最適化の理論的要素について順調に進んでいる。また、GOSAT観測スペクトルの並列計算処理システムを確立し、次年度以降に向けて大規模なリトリーバル処理を実施できる環境を整えた。以上の理由より、区分を(1)とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、初年度に最適化を実施したリトリーバルアルゴリズムを全GOSAT観測スペクトルに適用し、導出されたdelta-13Cの値と他の観測結果とを比較する。これにより、初年度に実施したリトリーバルの内的な要因以外の誤差要因をあぶり出し、GOSAT観測によるdelta-13Cリトリーバルを評価する。比較対象としては、まずは同じ衛星リモセンデータであるカナダのSciSAT衛星搭載ACE-FTS、さらに温室効果ガス世界資料センター（WDCGG）[http://ds.data.jma.go.jp/gmd/wdcgg/]が提供する地上観測によるdelta-13Cの観測結果を用いる。比較・検証においては、ACE-FTSとの比較では主に相対的な変動について、地上観測結果との比較ではdelta-13Cの絶対値について着目し、本研究により導出されるdelta-13Cの相対的、および絶対的なバイアスを求める。比較結果を基にリトリーバルアルゴリズムをさらに修正し、delta-13Cのバイアスを補正、これを数回繰り返すことで、リトリーバルアルゴリズムを最適化するとともに、delta-13Cの導出精度を向上させていく。
さらに、GOSATから導出されたdelta-13Cを使用し、季節変動等の影響を考慮したグローバル分布を求める。本研究が提供するdelta-13Cのデータは、相対的に人為起源のCO2排出が多い地域とそうでない地域などを特定することが可能となり、世界規模で地球温暖化対策を推進するための科学的なエビデンスとなる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定していた計画ではリトリーバル解析コード改良の補助として人件費を想定していたが、補助作業内容を絞ることで作業請負として外注し、その分コストを削減した。今年度は、初年度のリトリーバル解析に関する研究成果を2つの国際会議で発表するとともに、リトリーバル解析において著名な海外の研究者とディスカッションを深め、今年度の研究の方針を早い段階で絞り、効率的な研究実施を図る。
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