2022 Fiscal Year Research-status Report

High-resolution dynamic analysis for riverine plumes using high-altitude drone aerial observation and automatic vessels

Research Project

Project/Area Number	22K03722
Research Institution	National Institute for Environmental Studies
Principal Investigator	中田聡史国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 主任研究員 (70540871)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	有色溶存有機物 / マルチスペクトルカメラ / ドローン / 自動観測船 / 海表面塩分 / 七尾湾 / 高高度空撮 / 河川プリューム
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、沿岸域における河川プリューム、すなわち河川出水による低塩分水の広がりの動態解析に必要な時空間分解能と観測体制を明らかにする。そのため、有色溶存有機物（ＣＤＯＭ）と海面塩分（ＳＳＳ）に高い相関関係があることに注目し、七尾湾熊木川河口域を実験対象として、マルチスペクトルカメラを搭載したドローンによる高高度（地上５００ｍ）からの海面一発撮り空撮を実施した。その空撮画像を用いて超高時空間解像度ＳＳＳマップ作成のためのアルゴリズム開発に着手した。ドローン空撮による空撮画像を収集するとともに、係留ブイ等を用いた従来手法による水質ロガー観測に加えて、自動環境計測船（予四胴型自動観測船）等の最先端観測技術を駆使してＣＤＯＭとＳＳＳの高頻度・高密度の現場観測を実施し、アルゴリズム開発に不可欠な現場検証用データを収集した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年6月30日から7月10日の調査期間において、七尾西湾における熊木川河口域の上空から、マルチスペクトルカメラ搭載ドローンを使って10秒毎の高高度(500m)連続空撮を実施した。その結果、空間分解能が約0.4mの海面画像を最大10回/日で収集することができている。熊木川の流量観測とAMeDAS等の気象観測結果から推察して、本調査期間においては降雨が少なく河川流量がほぼ一定であったことから、平水時における河川プリュームの観測データが得られたと判断した。また、ドローン空撮による海面塩分推定アルゴリズム開発用の検証データを収集するため、ブイ等を用いた従来手法の係留水質ロガー観測に加えて、多項目水質計とCDOM・塩分ロガーを搭載した四胴型自動観測船を用いて河口域における高密度の集中海洋観測を実施し、CDOM・塩分に加えて現場観測水質データも収集することができた。このように、アルゴリズム開発に必要な空撮画像データと検証用現場観測データは着実に蓄積することができている。本研究でしようしているマルチスペクトルカメラは、海色衛星の観測波長帯にほぼ合致しており、衛星画像用のアルゴリズムが、海面塩分推定に適用可能かどうかも検討した。
Strategy for Future Research Activity	2023年度も引き続き、ドローン空撮による海面塩分推定アルゴリズム開発用の検証データを収集するため、水質計測機器を搭載した自動観測船とCDOM・塩分ロガーを活用した高頻度・高密度の集中観測を実施するが、2022年度では平水時のデータが収集されたため、2023年度は洪水時といった特異的な出水時、特に極端現象時（台風や線状降雨帯に伴う大雨イベント時）を主に狙った観測を試みる。この観測調査により収集・蓄積された空撮画像データと検証用現場観測データから、河川プリュームの動態の把握に必要な観測体制と、画像データとアルゴリズム開発に必要な観測データの時空間分解能を明らかにする。また、ドローン空撮画像から海面塩分マップ試作品を作成し、それらマップを使った小河川からの河川プリュームの動態解析を試みるとともに、潮流や風による吹送流が影響する場合、どのような観測体制が適切かを検討する。特に、出水時の河川希釈水と海水間の塩淡前線の形成パターンや擾乱に注目し、これらを把握するためには、どの程度の時空間分解能が必要なのか調査する。