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2014 年度 実施状況報告書

植物プランクトンの吸収係数に基づいた湖沼の基礎生産量推定手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 25420555
研究機関筑波大学

研究代表者

松下 文経  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80361319)

研究分担者 福島 武彦  筑波大学, 生命環境系, 教授 (90124354)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード高濁度湖沼 / 大気補正 / 生物光学モデル / 固有光学特性 / 有光層深度 / 吸収係数 / 後方散乱係数 / エアロゾルタイプ
研究実績の概要

前年度の研究結果は、霞ヶ浦のような高濁度水域に対して、新たな大気補正法の開発が必要であることを示唆している。また、手法の改良に当たるヒントも示した。そこで、本年度は、現存の大気補正アルゴリズムが適用できない高濁度水域を対象にし、新たな大気補正アルゴリズムを開発した。本研究は、高濁度という湖の特徴を生かし、従来の大気補正アルゴリズムにあるエアロゾルモデルの選定という難題を克服した。また、大気補正アルゴリズムに必要な生物光学モデルを利用する際に、従来の経験式の代わりに半理論式を取り込むことができ、新大気補正アルゴリズムの適応性を向上させた。この結果、従来の大気補正アルゴリズムと比べ精度が格段に高いことを示した。例えば、2つアジアの湖(日本の霞ヶ浦と中国の滇池)においては、従来の手法より良い大気補正ができ、相対誤差は21.8%以下であった。しかし、濁度の低い4つのアメリカ沿岸水域においては、大きな推定誤差が生じ(相対誤差84%~1391%)、N-GWIの限界を示した。
また、衛星画像から湖沼の基礎生産量を推定するために、我々の先行研究でまず衛星画像から湖水の固有光学特性(すなわち、水塊の吸収係数と後方散乱係数、特に植物プランクトンの吸収係数)を推定するアルゴリズム(QAA_Turbid)を開発した。そして、前年度は、QAA_Turbidに基づいて、湖水の消散係数を衛星画像からの推定手法を開発した。さらに、今年度は、湖沼基礎生産量を推定するためのもう一つ重要なパラメータである有光層深度(Euphotic Zone Depth)を衛星画像から推定するアルゴリズムを開発した。高濁度水域の霞ヶ浦においても十分な精度を得た(相対誤差8.01%)。

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

測器の故障で、調査の回数が計画より少なかったが、手法(アルゴリズム)の開発はかなり進んでおり、4つの新手法(高濁度水域の大気補正法、有光層深度の推定法、様々な光学特性をもつ湖沼のクロロフィルa濃度を推定するためのハイブリッド法、富栄養化レベルを推定する手法)を開発し、4本の国際論文をまとめ、5つの学会発表を行った。

今後の研究の推進方策

前年度に引き続き、霞ヶ浦など日本の湖沼において、現地調査を行い、データの蓄積を行う。そして、これまで開発した手法の検証及び改良を行う。さらに、これらの手法に基づいて、湖沼基礎生産量を衛星画像から推定する手法を確立する。最後に、これらの結果をまとめ、成果の公表を目指す。

次年度使用額が生じた理由

論文のカラーページ掲載料の請求が2015年3月末までに大学に来なかったため。

次年度使用額の使用計画

以上の論文カラーページ掲載料として本年度(H27年度)に支払う予定。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] A Modified Semi-Analytical Algorithm for Remotely Estimating Euphotic Zone Depth in Turbid Inland Waters2015

    • 著者名/発表者名
      W. Yang, B. Matsushita, K. Yoshimura, J. Chen & T. Fukushima
    • 雑誌名

      Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An improved atmospheric correction algorithm for applying MERIS data to very turbid inland waters2015

    • 著者名/発表者名
      L. M. Jaelani, B. Matsushita, W. Yang & T. Fukushima
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation

      巻: 39 ページ: 128-141

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2015.03.004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Monitoring levels of cyanobacterial blooms using the visual cyanobacteria index (VCI) and floating algae index (FAI)2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Oyama, T. Fukushima, B. Matsushita, H. Matsuzaki, K. Kamiya & H. Kobinata
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation

      巻: 38 ページ: 335-348

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.jag.2015.02.002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A hybrid algorithm for estimating the chlorophyll-a concentration across different trophic states in Asian inland waters2015

    • 著者名/発表者名
      B. Matsushita, W. Yang, G. Yu, Y. Oyama, K. Yoshimura & T. Fukushima
    • 雑誌名

      ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing

      巻: 102 ページ: 28-37

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2014.12.022

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Distinguishing surface cyanobacterial blooms and aquatic macrophytes using Landsat/TM and ETM+ shortwave infrared bands2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Oyama, B. Matsushita & T. Fukushima
    • 雑誌名

      Remote Sensing of Environment

      巻: 157 ページ: 35-47

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.rse.2014.04.031

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Remote estimation of chlorophyll-a in inland waters by a NIR-red-based algorithm: validation in Asian lakes2014

    • 著者名/発表者名
      G. Yu, W. Yang, B. Matsushita, R. Li, Y. Oyama, T. Fukushima
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 6 ページ: 3492-3510

    • DOI

      doi:10.3390/rs6043492

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Sub-pixel mapping of land cover in the Lower Mekong Basin using MODIS NDVI data2014

    • 著者名/発表者名
      P. Sophak、福島武彦、松下文経
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会第57回学術講演会
    • 発表場所
      京都大学宇治おうばくプラザ(京都府、宇治市)
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-07
  • [学会発表] Monitoring lakes and their drainage basins by remote sensing2014

    • 著者名/発表者名
      B. Matsushita
    • 学会等名
      7th National Seminar on Limnology "Science-Based Management of Inland Waters to Support Environmental Sustainability and People's Welfare"
    • 発表場所
      Bogor Indonesia
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] リモートセンシングによるアオコの観測2014

    • 著者名/発表者名
      尾山洋一、松下文経、福島武彦
    • 学会等名
      日本陸水学会第79回大会
    • 発表場所
      筑波大学キャンパス・つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-13
  • [学会発表] リモートセンシング反射率による湖沼の透明度推定2014

    • 著者名/発表者名
      川村志満子、松下文経、福島武彦、尾山洋一
    • 学会等名
      日本陸水学会第79回大会
    • 発表場所
      筑波大学キャンパス・つくば国際会議場(茨城県、つくば市)
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-13
  • [学会発表] Critical review on monitoring of lake water quality and ecosystem information using satellite image: Towards a new era of water color remote sensing2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fukushima, B. Matsushita and Y. Oyama
    • 学会等名
      The 15th World Lake Conference
    • 発表場所
      Perugia, Italy
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-05

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公開日: 2016-05-27  

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