【研究分野】水工水理学

【研究領域課題番号】13555140 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リモートセンシング / 土壌水分 / 熱帯降雨観測衛星 / 大気陸面相互作用 / 衛星リモートセンシング / 地球観測 / データベース / 地球環境

【研究成果の概要】

能動型マイクロ波リモートセンシングによる土壌水分推定手法として,TRMMに搭載された降雨レーダ(PR)を利用した土壌水分推定手法を開発した.降雨観測用レーダとしては波長の比較的短いKuバンドの周波数を利用しているため,降雨による減衰を評価する必要性から,地表面の後方散乱係数sigma0を観測・記録しているが、これを土壌水分推定に利用した.昨年度までの結果をふまえて,igma0に植生がどう影響を与えているのかを考察した.レイヤーモデルとモザイクモデルでは,どちらも形式的な表現は同じになるが,とくにPRの場合,使用するマイクロ波周波数が地表面観測には高いことやサヘルなど一部地域でしかsigma0の季節変動に植生の影響がみられないことから,植生被覆率fをパラメータとしたモザイクモデルで考えるのが適当である.このモデルを利用して,植生被覆率fと土壌面からの散乱強度sigma0_sのどちらがsigma0に強く影響するかをみると,入射角が小さい方がsigma0_sの影響が大きい.また,入射角12度の場合に植生被覆率$f$の影響が最小となる.そこで,まず植生被覆率の影響の大きい入射角3度のsigma^0を利用してfを決定し,次に毎回の入射角12度でのsigma0からsigma0sをもとめ,Fung(1992)による土壌面の散乱モデルIEM(=Integral Equation Model)により土壌水分に変換するアルゴリズムを作成した.月単位の結果は良好であったが日単位の実用化にはやはり観測頻度が問題となった。次に,同じくTRMMに搭載された受動型のマイクロ波放射計TMIによる土壌分推定アルゴリズムを開発した.既往の研究よりも,とくに植生層の影響を物理的な手法に基づき評価することを目的とし,土壌・植生・大気を結合した放射伝達モデルを作成し利用した.大きく8種類の推定手法を用いて,それぞれに土壌水分を月単位で推定し,その季節変動を比較した.工夫した最適化手法により土壌水分推定が可能な割合を大きく増やすことができた.R, TMIを利用したどちらの手法もサヘルやアジアモンスーン城など熱帯域の主要な地域で季節変動の再現,中緯度帯での降雨イベントに対応した日単位変化の再現などに成功している.日内変動などをみると,TMIの場合には完全には地表面温度の影響が消えていないことから,この影響のほとんどないPRの方が優れている.また,PRの方がアルゴリズムが簡潔で,外部データ(NDVIなど)を一切使用しないで済むという点で優れている.しかし,近い将来の衛星観測計画を考えると,観測頻度やセンサの継続性の面からTMIなどマイクロ波放射計による土壌水分推定は必要である.このため,TMIの季節変動をPR季節変動にあうように放射伝達モデルのパラメータを決定し,TMIから日単位あるいは数時間単位で推定を行うといった複合アルゴリズムの開発が今後の課題としてあげられる.これらのアルゴリズムによって作成された過去数年分の全球土壌水分データセットは近日インターネット上で公開される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】13,500千円 (直接経費: 13,500千円)

【研究分野】環境保全

【研究領域課題番号】11794031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

GIS / リモートセンシング / 植生変遷 / 航空写真測量 / DEM / 流出解析 / シミュレーション / 環境共生 / 里山 / 森林成長 / 地球環境 / 植生

【研究成果の概要】

本研究においては、環境共生の議論のシンボルとして注目の集まっている「里山」について、写真測量やリモートセンシングの先端技術と現地観測データをGIS上に統合することによって、その動態を観測する方法論を検討し、取得されたデジタルデータに基づいて、地球温暖化問題とも密接に関わる炭素固定量評価手法の開発を行った。
報告書ではその成果を、第1章:里山の森林成長と二酸化炭素固定量評価の方法論、第2章:リモセン先端技術の森林計測学への応用、第3章:高解像度DEMの精度と応用、第4章:高解像度DEMに基づく丘陵地の流出解析と植生変化、として取り纏めた。
主な成果として、20世紀後半(過去50年間)の里山の自然環境復元をデジタル写真測量技術を応用することで可能とし、森林の変化をGISベースで詳細に解析できるようにした。森林成長を高解像度DEMによりとらえ、植生判別を行った後、針葉樹林および広葉樹林において二酸化炭素固定量を試算した。また、レーザレーダやMSSなど、先端技術を応用して立木の本数や林分材積を算出する方法論の開発を行った。これらを応用することで、二酸化炭素固定量評価手法を高度化できる可能性が示された。一方、高解像度DEM自体の精度検証を、モデル実験を導入して行い、森林動態観測における精度推定の方法論を検討した。さらに、高解像度DEMと現地における流量測定を実施し、植生の違いよる流出特性の違いを明らかにし、植生回復に伴う流出特性変化のシミュレーション手法の開発を行った。
以上を通じて、愛知県瀬戸市を例に、里山の地形的特徴と森林動態を具体的に把握し、その過程をシミュレートする基礎を構築した。

【研究種目】地域連携推進研究費

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,500千円 (直接経費: 13,500千円)

【研究分野】環境影響評価(含放射線生物学)

【研究領域課題番号】09044139 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地球環境 / リモートセンシング / 海洋学 / 気象学 / 土地利用 / 水文学 / Land Use

【研究成果の概要】

本研究計画は,日韓が協力して,東アジアの気候変動,黄砂,酸性雨,雪氷,植生変動,大気・海洋循環,汚染等の問題で,学術的科学的情報を交換し、学術研究のための衛星データ、地上検証データ,グローバルなデータセットの収集と交換に協力し,宇宙からの東アジアの環境に関する共同研究を推進することを目的とする。
衛星を利用した地球環境の研究において,我が国には一日の長があるが,前7回の日韓シンポジュウムで刺激を受け,韓国側も体制を整え,表記の課題と同じタイトルで長期間に及ぶ大規模なプロジェクト(Project EMSEA : Environmental Monitoring from Space of East Asia)を計画し,衛星の受信・処理システムを有するKAISTの崔教授を中心に具体化し,リモートセンシングセンターを設置して活発に活動を行っている。広域に渉る東アジアの環境を解明するためには,近隣の国々が検証データを交換し,共同研究を推進することが不可欠であり,先方は我が国との共同研究を強く希望している。日韓両国が携えて研究を進めていくために,先方の研究者と意見を十分に交換し,有効な共同研究を行う方策を調査することも本研究の大きな目的である。その結果,共同研究が別に2つ程,行われる様になった。
本年度の全体会議は,平成11年11月3日,4日,5日に第8回EMSEA Symposiumを江陵で開催し,日本側22件,韓国側68件の研究発表会を開き,韓国側から多数の参加者があり,盛会であった。全体会議の前夜は,両方の研究者が,共同で研究すべきテーマを提案し,具体的な検討を行い,各テーマ毎に共同研究としての案を作成することにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】6,300千円 (直接経費: 6,300千円)