航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷情報抽出アルゴリズムの高精度化の研究(II) : 既存アルゴリズムの評価と新しい観測手法の検討
16
0
0
全文
(2) . 平成 １３ 年 ２ 月 Ｆｅｂ ｌｕａ ｒｙ， ２００１. 北海道教育大学紀要 （自然科学編） 第５１巻 第２号 ） Ｖｏ ＩＳｃ ｉ ｌ ｉ Ｊｏｕｒｎｍ ｏｆＨ熊山 ；須ｄｏＵｎｉｖｅｒ ｉけ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔ ｅｎｃｅｓ ｓ ｏｎ （Ｎａｔｕｒａ ． ５１， Ｎｏ ．２. 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた 海河で情報抽出アル ゴリ ズムの高精度化の研究 （ｎ） －既存アル ゴリ ズムの評価と新しい観測手法の検討－－. 中山. ）＊ 谷川 雅 茂１ ，. ）＊＊ 西 尾 朋 範１ ，. 北海道教育大学釧路校 １ ｝地球惑星科学研究室. ） 酒井 文 彦１ ，. ） 源 樹２. ２ ）物理学研究室 一 ； （ １９ ９ ９年４月より 東海大学大学院博士後期課程工学研究科在学） ＊ ＊ （ ２０ ００年４月より 筑波大学大学院生命環境科学研究科在学）. ＡＪｇｏｒ ｉ ｔｈｍ ｄｅｖｅｌｏｐ］ばｌｅｎｔｓ ｏｎ ｓｅａ ｉｃｅ ｐａｒａ］ｍｅｔｅｒｓ. ｂｙ ａｉｒｂｏｒｎｅ. ｉｏｍｅｔｅｒ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒａｄ. （＝）. Ｍ ａｓａｓ垣 ｇｅ Ｎａｋａｙａｍａｌ） ＴｏｍｏｎｏｒｉＴａｍ ｋａｗａｌ） Ｆｕｍｉｈｉｋｏ Ｎｉｓｈｉｏｌ） ａｎｄ Ｍｏｔｏｌｄ ｓａｋａｉ２） ， ，. １ ）Ｅａ ヱ七ｈａｎｄＰ１ａｎｅ ｔａｒｙｓｃ ｉ ｔｏ ｅｎｃｅＬａｂｏｒａ ！ｙ ２ ）Ｐｈｙｓ ｉ ｃｓＬａｂｏｒａｔｏ ｝ｙ Ｋｕｓｈ ｄｒｏＣ２ｍＱｐｕｓ も正ａ ｉ ｄｏＵｎｉ ｉけ ｏｆＥｄｕｃａ ｉ ｔ ｖｅｒｓ ｏｎ ， Ｈｏ. Ａｂｓ立ａｃｔ. ｌ ｔｉ ｌｖｅ立ｉａｂｍげ ｏｆｓｅａｉ ｔｏｒ ｍｅｉ ｌｏｂ欲 ｗａｒ １ｄｅｎｔ ｓｖｅ ｎｌｐｏｎａｎｔｔｏ ｍｏｎｉ ｎｔｅｒ ２ 口 ｌｎｕａ ｃｅ ｅ －γｉ ｓ あｒ ｍｅ ｇ １ｎｍｇｉ ｓｓｕｅｓ ‐ Ｅｓｐｅｃ ｉ紙ｙ， ｔ ｈｅ ｏｌ通ｏｔ ｉ ｌ ｔ ｔｌ ｓｋＳｅａｉ ｓｈ ｔｅｓａ ｔ 伍ｅ ｊｅｃ ｌ 伍ｅｓｅｓｕｂ ｓｂｅｃａｕｓｅｉ ｏｃａ ｇｈ ｙｒｅｌｅｖｚｍｔｏｃｅｚｍ ｔｏ ｂｅｓｍｄｉｅｄ ｏｌ ｓｏｕｔｈｅｌｎ ｍｏｓｔｒ ｅ樗ｏｌ ｌｏｆｓｅａｉ ｃｅｃｏｖｅｒｉｎ ｔｈｅ Ｎｏｒ日ｈｅｍ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ ‐. Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｔｈｅｅねｓｔｍｇ ａ ｌｇｏｎｔ ｈ ｑ 【 ｎｓ おｒ. Ｄｍａ ｔｍｇ 位ｅｓｅａｉ ｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｉｎｓｕ ］ Ｅ 丘ｃ ｉ ｔ ｒ ｉｅｖａ ｌｏｆｓｅａｉ ｅｓｂ ｃｅｃｏｎｃｅｎせａ錠ｏｎａｒｅｃｏｎｓ ｅｎｔおｒｒｅ ｃｅｃｏｎｃｅｎせａ錠ｏｎｉｎｔｈｅ. １血 鑓ｌｄｙｏｕｎｇｅｒｓｅａｉｃｅ ｍ ｏｌｄｌｏｔｓｋｓｅａ ｒｅ客ｏｎｓｃｏｖｅｒｅｄ 雨 龍ｔｈｅせ ‐ Ｗｒ ｒｂｏｍｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅｒａｄｉ ｅ ｈａｖｅ ｍａｄｅ ｏｂｓｅ１ｖａ錠ｏｎｓ ｕｓｍｇ ｍ ｉ ｌ １ ｏｍｅｔｅｒｔｏｏｂ能ｍ 値ｅ ｍｏｒｅｈ ｇｈ ｙｒｅｓｏｌｕ観ｏｎ ｄａ撫 ｌｕａｔｅｔｈｅ ｅｘｉ ｔｏ ｅｖａ ｉｎｇ ａ ｌｇｏｒ ｉ ｔｈｍｓｉｎ ｏｋｈｏｔ ｉｎｇ ａ ｌｇｏｒ ｔ ｉ ｓｔ ｔｈｍｓ， ＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａｎｄ ｓｋ ｓｅａ ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｅぬｓ Ｂｏｏｔ ｉ仕１血， ｗｅｒｅｅｓｂ ｂｍａ ｔ ｌ ｔｂｅｃｏｍｅｓｃ ｌｆ ｔｉ ｔｉ ｓ官ａｐ ＡＩ ｌｐｈａｓｅｏｆをｏｚｅｎ ｔｅｄｌｅ ｍｉ誼ａ ｅｄ ｅ訂 出ａ ｓｕｓｅｎ１ ｇｏｒ ｏｒｓｅｐｚ打ａ ‐ ｌ ｓｅａｉ ｃｅｔｏｃｏｍｂｉｎｅ 伍ｅｂ紅ｌｄｏｆ８９Ｇ１Ｚ ‐Ｖ ｍ 批 伍ｅａ １ １０伍ｅｒｌｏｗｅｒ ｅｑｕｅｎｃｙｂ紅ｌｄ ‐. １‐ はじめ に. 衛星に搭載されたマイクロ波放射計を用いた地球観測は，１ ９６８年にロシアの衛星. Ｃｏｓｍｏｓ２４３ に よ っ て は. じめ られた． そ の後Ｃｏｓｍｏｓ３８４， Ｎｉ ＝｝ ｂｕｓ５， ６， ７ Ｉ守ｌ ｔと 続 き， 現 在 はＤＭＳＰに搭 載 さ ａｂ， Ｔ駅ｏＳ， Ｓｅａ ｓａ ，Ｓ れ たＳＳＭ／１に よ っ て 続 けら れて いる． ま た ２００１年 に はＮＡＳＤＡが打 ち 上 げ予 定のノ虹）Ｅｏｓ－ ロ とＮＡＳＡが打 ，. ち上げ予定のＥＯＳ ＰＭ 一 目こそ れ ぞ れ 搭 載 さ れ るＡＭＳＲ， ＡＭＳＲ／ Ｅ （Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｒａｄ ｉ ） に よ っ て， 現在 より も 高分 解能 の デー タ が 取得 できる よう に なる‐ 本論 文 で は第 一報 （中山 ら ｔ ｏｍｅ ｅｒ ， ２１.
(3) . 中山 雅茂， 谷川 朋範， 西尾 文彦， 酒井 源樹. ） で開発した航空機搭載マイクロ波放射計のデータ解析手法によって得られたデータにより， 既存アル ２０００ ゴリズムの評価を行った． さらに新しい観測手法の提案をする． ２‐. 既存アル ゴリ ズム. ｌｇｏｄ出血） （Ｂｏｏｔ ｌｇｏｄ出血， ＮＡＳＡ Ｔｅａｍーａ ｓ立ａｐａ. 現在， 衛星マイクロ波放射計による海氷観測は主に， 極域を中心とした海氷密接度の変化をとらえること にある‐ この海氷密接度とは， マイクロ波放射計の観測視野面積に対する， 海面を覆う海氷の面積の割合で 示される．衛星マイクロ波放射計による海氷密接度推定には２つの代表的なアル ゴリズムが用いられている． 一 つ 目 の ア ル ゴ リ ズ ム と し てＢｏｏｔ ｌｇｏｎｄｌｍ がある‐ Ｂｏｏ ｌ ｄ ｉ ｔ ｓ官ａｐ ａ ｌｍ はマイ ク ロ波 放 射 計 によ っ て ｓ官ａｐａ ｇｏｒ. 得られる海氷域の輝度温度の変化を， ２チャンネル間における特徴空間の分布特性としてとらえたものであ る． この アル ゴリ ズム で は冬 の北 極 の 中心 付 近 を海氷 密接 度１００％ と仮 定 して いる （Ｃｏｍｉ ｓｏ， １９９５） ． 多年 氷の存在する海域では３７ＧＨＺの両偏波を， １年氷しか存在しない海域では１９ＧＨＺと３７ＧＨＺのそれぞれ垂直偏 波 を用 いる． こ の アル ゴ リ ズムの 概念 図 をＦ ｉ ｇ ．１ に示 す． こ こ で ２ チ ャ ンネル 間の 特 徴空 間 に お ける 海氷 の. 輝度温度を直線鴇Ｐ上に， 開水面の輝度温度の代表点を点○， 任意の海氷域の観測輝度温度を点Ｂとする． そ して， ０とＢを結んだ直線と！紅）との交点を１とする． すると， Ｂの海氷密接度Ｃ ｒは， 線分０１に対する線分ＯＢ の比 で表 す こと ができ る こ とか ら，. （１） となる‐ ここで為， 鶏ｗ ， 為′はそれぞれ， 任意の観測点， 開水面， 海氷の観測輝度温度である‐ ｂｕｓ ７号に搭載されたＳＭＭＲ ｌ コ皿 につ いて述 べる． ＮＡＳＡＴｅａｍ ａ 次 に， ＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａｌ ｇｏｎｍｍはＮｍｌ ｇｏｄロ ）． こ こ を用 いて 海 氷 密 接度 を 求める た め に考案 さ れ た ア ル ゴリ ズム である （Ｇ１ ｓｅｎａｎｄＣａｖａｎｅｎ， １９８６ ｏｅｒ ｎは， ＤＭＳＰに搭載 さ れたＳＳＭ食用 に改 良 さ れたも の である‐ で説 明 するＮＡＳＡＴｅａｍ 司ｇｏｎｍｌ ＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａ ｌ ｉ ｐは， 海 氷 をマイ ク ロ波 放 射計 によ っ て 観測 した際の， 周 波 数 と偏 波 に おける 二つ の ｌ ｇｏａｄ. ｉ 特徴を用いたものである （Ｆ ｇ ．２参照） ‐ その特徴の１つは，１９ＧＨＺの垂直偏波と水平偏波の放射率の差が， 開水面の場合に比べて１年氷の場合も多年氷の場合も小さいことである． これにより１９ＧＨＺの両偏波の差を 用 いる こと で， 海氷 と 開 水面 の 分 離 を容 易 にす るこ と ができる‐ もう 一つ は， ３７ＧＨＺと１９ＧＩ表の 垂 直 偏 波の. 放射率の差を見ると， １年氷の場合には０に近く， それに比べ多年氷の場合には大きく負の値を持つことが ｌ ｉ わ か る． こ れ に より， １ 年氷 と 多 年 氷 の 分 離 を容 易 に でき る‐ こ の ２つ の 特徴 を次 に示 すＰＲ （Ｐｏ ｒ ｚａロｏｎ ａ ）， ＧＲ （Ｇｒ Ｒ ｉ ｔＲａ加） と定義 さ れた値 によ っ て表 して いる． ａｄ ｅｎ ｚ粒ｏ. １９７）－ 場（ １９月） ２ｉ（. １９の 一場（ １９月） 罷（ ７ ３７γ）■ ｉ（ ｒ ／１９γ） ＧＲ（ ３７ｙ. １９の （ ７ ３７γ）■ （ １９の ｉ（. （２）. （３）. 【） は３ ７ＧＨＺの垂直偏波そ ３７ 鉛 （１９Ｖ） は１９ＧＨＺの 垂 直偏 波， ７ｉ （ １９Ｈ） は１９ＧＨＺの 水 平 偏 波， そ して 差 （. ｉ れぞれの観測輝度温度である． アル ゴリズムの概念図をＦ ｇ ．３ に示 す‐ ＰＲ， ＧＲは輝度 温 度 の 比 に よ っ て 表 すことにより， 海氷の温度とは大きく 独立した値になり， 海氷の温度が時間的・空間的に変化するという問 題 を除去 して いる． ２２.
(4) . 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷情報抽出アル ゴリズムの高精度化の研究 （１）. 次に， センサの視野内における開水面の面積比をＣｗ ， １年氷の海氷密接度をＣＦ ， 多年氷の海氷密接度を ＧＭと する と， 観測 輝度 温度 は次 の よう に表 す こと が できる．. （４） こ こ で 差〃， 為Ｆ １ｚ水平， ， 為Ｍ はそ れ ぞれ， 開 水面， １ 年氷， 多年氷の 観測 輝度 温度 である． （４） 式 を１９ＧＩ. 垂直偏波と３７ＧＨＺ垂直偏波の３チャ ンネルについて当てはめて， （２）式と （３）式に代入し整理すると， 海 氷密接度は次のように表すことができる‐ ・ＧＲ. α 十 巧 ＰＲ 十 α２ＧＲ 十 α３Ｐ沢 Ｃ ＝ 。 Ｆ ・ ＧＲ 免 十 ｃ，ＰＲ 十 ｃ２. ＣＭ. ＝. 十 ｃ３ＰＲ ＧＲ. わ。十わ ＰＲ 十わ ＧＲ 十 ， ２. （５）. ＰＲ‐ＧＲ. ＰＲ 十ｃ ＧＲ 十 ｃ ＰＲ・ ＧＲ 偽 十ｃ ２ ， ３. （６）. （７）. こ こ での， 喬， Ｇ， Ｇ＝０ １ ２ ３） は定 数 で， 観測 結 果 か ら求 めた 値 が 用 いら れて いる ， ， ，. ｛〉か【”ｏ圏ト也 鑑三 巴“ ①白日リト 龍 胃 纂 Ｍ 弾ム ー ぬ 恥雄山ｔｍ謡ｓＴｅｍＰｅ〕版棚鴬 （３７Ｖ） Ｆｉｇ １ｎｏｆＢｏｏｔ ｓ官ａｐ 証ｇｏｄα＝ロ． き草ａ ．１． Ｓｃｈｅｍａ誼ｃｄｉａ ーｅＡＤ：１００％ｓｅａｉ ｃｅ ｐｏｍｔｏ：ｏｐｅｎｓｅ＆ ｐｏｍトＢ：ｏｂｓｅｌｖａ錠ｏｎｐｏｍｆｓｄａｔａ ， ｌｍ. ２３.
(5) . 中山 雅茂， 谷川. 朋範． 西尾 文彦， 酒井 源樹. ｎ ｃ郷 ÷ 一 ｅ １ 「 ｅ ｕ ーーー 臥掘ＲＦ ｑ. ＩＦ間Ｕ ｏ ｎ鮎 ÷－ ←÷ＳＳＭ. ＯＷ ： ○Ｐｅｌ Ｉ Ｗａｔｅｒ. １００鋳. ＦＹ ： Ｆｉｒｓｔ 『ｅａｒ ｌｃｅ. 観ｒ ： 睦ｕｌｔｉ５泊ａｒ ｌじｅ ４ ５ ６ ７６９１ ０. ２ ０. 卸 ４ ０. １ ０ ０. ＰＲ. ＧＨＺ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（ ｝. Ｆ ｉｇ ．２． Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ. ｉｄｌｍ． Ｆｉｇ‐３． Ｓｃｈｅｍａ五ｃｄ ｉ ａ鱒ａｎ ｌｏｆＮＡＳＡ Ｔｅａｍ 虹ｇｏｒ. Ｐｉｓｓ ｉ － ｌｄ ｅＩ ｖｉ夢 ｏｖｅｒ 盤ｒ ｓｔ ｃｅ， ｍｕｌｈｙｅ ｚ江 ｉｃｅ， ａｌ ｙｅ町 ｉ ｉｃａｌ ａｎｄ ｈｏｒ ｉｚｏｎｔａｌ ｔ ｃａｌｍ ｏｐｅｎ ｗａｔｅｒ ａｔ ｖｅｒ ｒ ｉ ｚａ錠ｏｎｓ Ｐｏｌａ ． （官ｏｍ Ｃｏｍｉｓｏ， ｅｔ司－， １９９７）. ３‐ 海氷状態を分離するための最適波長帯の推定 既 存の アル ゴリ ズム は極 域 の海氷 を中 心と して 開 発 した 経緯 があり， 本研 究 で使用 した データ はオ ホー ツ. ク海で得られたものであることと， 航空機観測によって得られたものであることから， 衛星の場合と同じ周 波数 帯 がオ ホー ツク 海 の海 氷状 態の 分 離 に最適 である と は言 えな い‐ ま た， こ こ で用 い たセ ンサ は海 洋観 測. 結果から， 水平偏波の観測値に不安定性が指摘されている‐ そこで既存アル ゴリ ズムの評価を行う前に， 海 氷状態の分離に最適な波長帯の評価と推定を行った． 航空機搭載マイクロ波放射計の垂直偏波のうち， 任意の２周波帯を用いることによって海氷状態を分離す る ため の最 適波 長帯 を求める こ と を， 統計 的な手 法 によ っ て 試 み た． 用 い た デー タ は１９９６年 ２月１７日にオ ホ ー ツ ク 海 を 観 測 した 中 で も， Ｃｏｕｒ －Ｂ （１１： ｓｅ３ －Ａ （１１：０３：０９～１１：０４：４９） の １ 分４０秒 間 と， Ｃｏｕｒ ｓｅｌ ） の １分５５秒 間の デー タ である． デー タ につ いての 詳 細 は第 一報 を参照 して い た だき た ２１：１１～１１：２３：０６ . ３．１‐ 方. 法. 任意の ２チ ャ ンネ ル （周 波 数帯） を選 び， Ｃｏｕｒ ‐Ｂそ れ ぞれの 輝度 温度 間の 回帰 近似 直線 の ｓｅｌ －Ａ Ｃｏｕｒ ｓｅ３ ｌ Ｂの傾 き （ 傾き （ ｌ ） と， 最小二乗法により決定係数 （Ｒ２） を求める‐ このＣｏｗｓｅｌ －Ａ Ｃｏｕｒ － ｓ ｏｐｅ ｓｅ３ ｓ ｏｐｅｑ. ２４.
(6) . . 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷情報抽出アル ゴリズムの高精度化の研究 （１）. ） の平均をもとに， 海氷状態を分離するための最適波長帯を推定した． 傾き α） の差と， 決定係数 （Ｒ２ （ ｌ ｓ ｏｐｅα） の差が大きくなると氷板状態の分離能力が高いことを示し， そのとき決定係数の値が大きいなら ばそれぞれの回帰近似直線が海氷密接度を表わしていると仮定した． 逆に， 決定係数の値が小さいならば， 多くの物理的情報 （含水率， 氷厚， 積雪深など） の変化を反映しているものと考えられる‐ ３‐２‐ 結. ま ず，. 果. Ｃｏｕｒ ｌ ‐Ｂそ れ ぞれの 傾 き （ ｓｅ３ ｓ ｏｐｅｑ） は， ８９ＧＨＺと の 組 み合 わせ 以 外 で は差 が あま り 見 ら れ ない （Ｆ ｉ ） は特にＣｏｗｓｅ３－Ｂに お いて， ＩＱ６５， ２３ ８， ８９ ＯＧＨＺを用 い た ｇ ．４）‐ そ して， 決定係 数 （Ｒ２ ‐ ． Ｃｏｕｒｓｅ ｌ ‐Ａ. 場 合 に低く なる 傾 向が見 ら れた‐ しか しな がら， ３６ ５ＧＩ彰と 組 み合 わせる こ と で高く な っ て いる （Ｆ ｉ ｇ ‐ ‐５）．. ） の差と決定係数 （Ｒ２ 最後に， 傾き （ ｌ ） の平均を求め， 海氷状態の分離度が高く （傾きの差が大）， ｓ ｏｐｅα 密接 度 を反 映 （決 定係 数 が大） して いる 組 み合 わせ を求め る と， ３６ ５ＧＨＺと８９ ＯＧＨＺにな っ た （Ｆ ｉ ｇ ‐ ． ．６）‐. ＾ 氷板分け最適波長（ ー Ｒ ２ ） ｓ ｏ ｅα ｐ. ｌ ｆｃ ｓ ｏ ｅ ｌ Ａ ｄ ３ Ｂ （ ）ｏ ａ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ － ａ ｎ ‐ Ｐ. ｂ Ｕ 額 ÷ ※ ÷Ｓ ロ ａ ｕ ｃ ｏ 残 ｏ ｅ ｑ ｐ ＾ ÷ ＠ ÷Ａ Ｒ ２ Ｖ ｅ ；. ９ｇｏ ＾ 葡 Ｏ Ｚ. ３ ３ドぎ ３【ぎ ・ ・ ・要言モ ・ ‐要言小菅テ８ ・要琶 ・￥零 ・ 誓 言留学≧ １キー翼言挙２ 署 ｉ チ管 ぎ 言挙管 . . ｄ ｄ ｒ ｌ ａ Ｖ 亡 ｏ ａ ｎ （ Ｗ ａ ｅ ｍ ｎ ｇ ｄ ｈ ） ｅ ｎ ｐ ｇｂ. . ６ ９ ０ １ ＆２ ３ ３ ６８ ９ ６ ９ １ コ Ｑ １ ８ ２ ３ ３ ６ ａ ９ ６ ９１ 。 １ ８ ご ３ ３ ６ ８ ９ ６ ９ ０ ＆ｚ ３ ６ ａ ９ ６ １ １ ０ １ ３ ３１ ８２ ３ ３ ６ ８ ９ ． ． ． ・ ． ． ． ， ． ． ． ． ・ ． ． ． ． ． ， ． ． ． ． ． ２ ～６ ５７８ ５０Ｚ ５６ ５７８５０２ ５６ ５７８５０２ ５６ ～７８５０２ ５６ ５７８５０ ｄ ｌ ａ ｎ （ Ｗ ｉ ａ ｖ ｅ ｅ ｔ ） ｃ ｏ ｍ ｎ ｈ ｇ ｐ前嶋ｂ. Ｆｉｇ‐６‐ Ｄ逢Ｅ ｔＷｅｅｎｓ ｅｒｅｎｃｅｂｅ ｎ ｌｏＰｅａを 江・ｄ Ｒ２ －. Ｆｉｇ ｌｏＰｅｑ ．４． Ｖａｈａ位ｏｎｏｆｓ. ｌ ＋伽篤 Ａ ｃ ．. １ ３ ６ ３ “ぎ ‐ ・蟹駕 ．手管 ． ．手管 ． ‐誓 ． 箸墨 デデ‐Ｔａ ｇ ぎサ６ 翌髭ギテヤ琴電費苦学管 ５菅雪嚢ｇ. . . 可 ｂ ｄ ｌ ｃ ｏ （ ｈ ｍ ｎ ａ ｎ ｗ ａ ｖ ｅ ｅ ｔ ） ｎ ｐ ｇ ｇ. . Ｆｉｇ ｌｏｆ尺 － ｓｑｕ組ｅ －５－ Ｖａｈａｄｏｌ. ２５.
(7) . 中山 雅茂， 谷川 朋範， 西尾 文彦， 酒井 源樹. ３‐３‐ 考. 察. ５ＧＨＺと８９ 本解析の結果， 生成初期段階の海氷タイ プを分類するには３６ ＯＧＨＺの垂直偏波が適していると ． ． ｉ Ｉ籾の垂直偏波をとった場合 （Ｆ 考えられる‐ また， 横軸に３６ ５ＧＨＺ ｇ ‐７参照）， 回帰近似直線の ‐ ， 縦軸に８９Ｇ 傾 き が 緩や か になる に した が っ て 板氷 に なる 傾 向 にある．この 直 線の 傾 き は次 の よう に表 わ すこ と が できる‐. ８９ ｏｙ）－２ｉｗ（ ８９ ｏｙ） ２ｉ（ ． ． ５の －７１“（ ３６ ５ｙ） ３６ 薦（ ． ‐. α＝. （８）. ここで錆は観測輝度温度， お〃は開水面の輝度温度である‐ （ ） 中の数字は観測周波数， Ｖは垂直偏波を 表す． また， 鉛は開水面と氷板の輝度温度に各々の面積比をかけた和で， 次のように表わすことができる． １－Ｃ） あ ＝２ ｉｒ Ｃ＋７ｉｗ（. （９）. ここでＣは海氷密接度， 鶏′は氷板の輝度温度である． そして （９） 式を （８） 式に代入すると， ８９ ｏｙ） ８９ ０７）－ ｗ（ ７ｉ（ ． ． α＝ ／ ３６ ３６ ５の －７ｉｗ（ ５の 罷′（ ‐ ．. （ ） １０. ） 式から分かるように， それぞれの直線の傾き鏡また′（氷板の輝度温度） と霧ｗ（開水 となる‐ よって （ １ ０ 面の輝度温度） の差で決まる‐ 差ｗは氷板にかかわらず一定なので， 直線の傾きαは二島′によって決定される こ とになる． このこ と か ら氷 板の もつ 輝度 温度 特性 が， 海 氷状態 の 分離 を可 能 に して いる こ と がわ かる‐. ） 式は １ ０ さらに観測輝度温度鈴は放射率ｅとその対象物の物理温度ｒの積で表すことができることから， （ 次のように表すことができる‐ α＝. ‐幻 一 物（８９ ８９ ｏｙ） ０の・ （ ． ． ５の．考一 物（ ３６ ５ｙ）‐ ３６ 今（ ． ．. （ ） １１. ここ で 刀， Ｚｗはそ れ ぞれ海 氷， 海水の 物理温 度， ｅ ′ ， ｅｗは海 氷， 海 水の放 射率 を表 す もの とする‐. 海氷域Ａでは， 未発達な板氷， もしくは砕け氷のために波などによって海水が表面にかかること が考えら れる‐ または， 薄氷の海氷も多く存在するものと推測される‐ そのため， それらの海氷の温度は海水の温度 に近い もの考 えら れ， 万 …. と仮定すると， （ ） 式は， １ １. ８９ ８９ ）一 物（ ） ｇ（ ‐仰÷ ‐α÷ α＝ ′ ３６ ５の －ｅｗ（ ３６－ ｅ′（ ・５の. （ ） ２ １. プ ごと に分 類 さ れ ｌ ｌ と する こ と が でき る‐ そ こ で， ＥＰｐ ｅｒｅｔａ ． （１９９２） に よ っ て ま と め ら れて い る 海 氷 タイ ｌ た放 射率 データ セ ッ トを用 いて， α の 値 を求め た‐ そ の結 果 をＴａｂ ｅ ．１ に示 す． 使用 した放 射率 データ に は， ＯＧＨＺ ５ＧＨＺ ‐Ｖと ＡＭＲと 完 全 に 同 じ観 測 周 波 数 が な い こ と か ら， ３６ ‐Ｖに そ れ ぞれ 一 番 近 い， ３７ＧＨＺ ‐Ｖ， ８９ ． ‐ ８９ＧＨＺＶを用 い た． そ の 結果 はＡＭＲの場合と同じ傾向を示 し， 海氷が成長するにしたがって傾きαの値は小 さく な っ て いる‐. Ｃｏｕｒｓｅｌ‐ ｌ Ａの 傾 きαの 値 は０ ５０３であ り， Ｔａｂ ｅ ．１ の 海 氷 タイ ．. とＤｅｎｓｅ ｌ ｙｐａｃｋｅｄ. プと比 較する とＮｉ ） ｌ ａｓ （互ｇｈｔ. ｈ ｉ ｔ ｃｋｐａｎｃ ａｋｅｓの 間 にな っ て いる‐ 観測周 波 数の 違 い， 航空機 セ ンサの 変動 誤 差 な ｃｍ‐. どを考慮に入れてこの結果をみても， 発達前の海氷に対しては， この放射率だけを用いた海氷タイ プの識別 ３０３で あり， Ｔａｂｌ 手 法 は利 用 でき る 可 能 性 がある も の と考 え ら れる‐ 一 方， Ｃｏｕｒ ｅ ‐Ｂの 傾 きαの 値 は０ ｓｅ３ ．１ ‐ ２６.
(8) . 青報抽出アルゴリズムの高精度化の研究 （工） 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷１. のＦｉ ｒｓｔｙｅａｒｉ ｃｅの 値 より も 小 さ い‐ こ れ は， 海氷 が成 長 した こと によ り， 海 水 と 海氷 の 温度 の 違 い が大きく. ７… 烈が成立しない条件であるためと考えられる‐ この場合， 放射率に影響を与える海 なり， 上記の仮定７ 氷の物理温度は海氷表面の積雪状態や， 誘電率に関係する含水率など多くのパラメータを考慮する必要があ る‐. ） 式を利用した海氷状態の分離は， 海氷の成長初期段階の場合に利用できる可能性 １ ２ 以上のことから， （ がある こ と がわ か っ た． 〕おｓ ｉ ｄ ・ ｅロ ｌｙ. ｉ ・向け ｅ閣議ｓ ｌ ｃｅちＰｅ. Ｎ ｉ ｌ ） ａ ｓは批ｋ Ｎ ｌ ｉ ａ ｓ愈ヒ ａめ Ｎ ｉ ｌ ｉ ａ ｓｏ ｇｈｏ Ｄｅｎｓｅ ｌ － ｃｍ－ぬ菌ｋＰｚｍＣａｋｅｓ ｅｄ３ ｙＰａｄに Ｆｉ ； ゴ ビ ｔ ｓ ‐ 上ｉ ｃ ｅ ｙｅａ. ＶＶＶＶＶＶ Ｖ. 駅伝於ｒ Ｎｅｗ. ３７. ９０. ｌ １ ｓ ｏｐｅｑ ＰＯ ‐. ０ ６６２ ． ０ ７０３ ． ０ ８１０ ． ０ ８８０ ． ０ ９６０ ． ０ ８６８ ． ０ ９５５ ．. ０ ７９２ ． ０ ８５０ ． ０ ８８５ ． ０ ９１５ ． ０ ９５５ ． ０ ８９３ ． ９２６ ０ ．. １ ４１ ． ０ ６３ ． ０ ５６ ． ０ ５５ ． ０ ４９ ． ０ ４６ ．. ＨＨＨＨＨＨＨ. ＰＯ Ｉ ．. ３７. ９０. ｌ ｓ ｏｐｅｑ. ０ ３９２ ． ０ ４１７ ． ０ ７６９ ． ０ ８４０ ． ０ ９３０ ． ０ ７６１ ． ０ ９１３ ．. ０ ５２８ ． ０ ５７３ ． ０ ８４６ ． ０ ８８０ ． ０ ９２５ ． ０ ７８０ ． ０ ８８６ ．. ８０ １ ． ８４ ０ ． ０ ７９ ． ０ ７４ ． ０ ６８ ． ０． ６９. ｛ Ｖｄａｔ １ｏｐｅｑｕｓ ａ ｉ １ １ｇ３６ ５ＧＨＺコＶａｎｄ８９ Ｔａｂ１ｅ １ ‐ＯＧｒ ． － ‐－ Ｖ鑓ｉａ錠ｏｎｏｆｓ. ４‐ 既存アル ゴリズムとビデオモザイク画像から求めた海氷密接度の比較 ｌ ｎ） によ っ て 得 ら れる 海 ｌ ｎ， ＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａ ｉ伍ｌ 既存 の 海氷 密 接度 推定 アル ゴリ ズム （Ｂｏｏ ｔ ｓ官ａｐａ ｇｏｒ ｇｏｎｍｌ. ） によって得たビデオモザイク画像から求めた海氷密接度の値を比較した． また， 氷密接度と， 中山ら （ ００ ２０ ５ＧＨＺと８９ ＯＧＨＺの 組 み 合 わせ に 変 え た 場 合 の海 氷 アル ゴ リ ズム で使 用 する 周 波 数 帯 を， 前 章 で得 ら れた３６ ‐ ‐. 密接度も求め， 同様に比較した‐ 両アル ゴリズムによって得られた海氷密接度と， ビデオモザイク画像より 切り出されたＡＭＲの有効視野内画像より求めた海氷密接度を比較したのはｃ －Ａの みである． ｏｕｒ ｓ ｅｌ Ｃｏｕｒｓｅ３－Ｂ につ い て は ，. 航空機 が偏 流 に よ っ て 流 さ れた ため， ビデオ モ ザイ ク 画 像 よりＡ こＭＲの 有 効 視 野. 内画像を切り出すことができなかった‐ ４．１‐ Ｂｏｏ ｌ ｔ ｓ官ａ ｐａ ｇｏｄｍｍによる 海氷 密接 度 推定. ｌ ｈｍを１ 年 氷 の 海氷 域 で用 いる 場 合 に は， ＳＳＭ／ Ｂｏｏ １の１９ＧＩ迄－Ｖと３７ＧＨＺＶを用 いる‐ しか し， ｔ ｓ官ａｐａ ｇｏｎｔ 前 章 で示 した よう に， 本 研 究 に よ っ て３６ ＯＧＨＺ ５ＧＨＺ ‐Ｖと８９ ‐Ｖの 組 み 合 わ せ を用 い る こ と で， 薄 氷 と 板 氷 を ． ． 分 離 で き る こ と が 明 ら か に な っ た‐ こ こ で は１８ ７ＧＨＺ ５ＧＨＺ ５ＧＨＺ ‐Ｖと３６ ‐Ｖに よ る 組 み 合 わ せ と， ３６ ‐Ｖと ． ‐ ‐ ８９ ＯＧＨＺＶの ２つ の 組み 合 わせ に よ っ て海 氷 密接 度 を求め た‐ ‐ こ の ２つ の 組 み 合 わ せ に よる 特 徴空 間 をＦ ｉ ｇ ‐７ に示 した． 海 氷 密 接 度 は ビデオ モ ザイ ク 画像 より 切 り 出 さ れたＡＭＲの 有 効 視 野 画像 より 求 め た値 と比 較する ため にｃｏｕｒ ‐Ａ の み計 算 した‐ １９Ｇ】迄‐Ｖと３７ＧＨｚｙの 組 ｓｅｌ. み合わせの場合には， 海氷状態の分離が困難なために，ｃ －Ａの海氷密接度をアル ゴリズムによって求 ｏｗｓ ｅｌ める ため に必 要 な 海氷 密接 度１００％ の 値 は， 海 氷域 Ｂ の海 氷 の値 を用 いて いる． ま た， ３６ ５ＧＨＺＶと８９ ＯＧＨ ． ‐. Ｖの組み合わせの場合には， 海氷状態の分離が可能であることから， それぞれの海氷の輝度温度を用いる こ と が でき た‐ Ｂｏｏ ｌ ｔ ｓ官ａｐａ ｇｏｎｍｍ によ っ て 得 ら れ た海 氷 密接 度 と ビデオ モ ザイ ク 画像 か ら得 ら れた 海氷 密 接 度の 関係 をＦ ｉ ｇ ．８ に示 す．. ２７.
(9) . 中山 雅茂． 谷川. 朋範， 西尾 文彦． 酒井 源樹. ４‐２‐ ＮＡＳＡＴｅａｍ ｌ ｉｍｍによる 海 氷密接度 推定 ーａ ｇｏｒ. ＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａ ｌ ｈｍによる 海 氷 密接 度 推定 も， Ｂｏｏ ｌ ｉ伍ｍの場 合 と 同 じく， ２つ の周 波 数 の 組 ｔ ｓせａｐａ ｇｏｎｔ ｇｏｒ. み合わせを用いた． ｒ １） ＰＲ；１８ ７Ｇ丑ｒ “１８ ７Ｇ掘 亙， ＧＲ＝１８ ７Ｇ圧ｚ ５Ｇ打ｚ ‐”力６ ‐ｙ ‐ ． ． ．. ２） ＰＲ＝３６ ５ＧＺ Ｚ”３６ ５ＧＺ Ｚ‐″， ＧＲ＝３６ ５ＧＺを打電９ ＯＧＺムーγ ． ． ． ．. の ２つの組み合わせである． それぞれの周波数の組み合わせにおける特徴空間をＦ ｉ ｇ ‐９ に 示 す． ま た， Ｂｏｏｔ ｌ ｉ出血の場合と同じようにビデオ画像を元にした海氷密接度と比較した図をＦ ｓ官ａｐａ ｉ １０に示す‐ ｒ ｇｏ ｇ ．. Ｂｏ ｌ ｉｍｍ ｌ ａ ７Ｖｖ ｔ ｔ ｏ ｓ ａ ６ ｒ ｏ ｒ ｓ鷹３ ｅ ｒ ｐａ ｇ ． ，罰. Ｂｏｏ鯵ｔ １ ｈｍ ３６ ５ヤマｅ ＯＶ ｒａｐ８ ｏｄｔ ｒ ｓ ｌ 器８９ ｇ ， ， Ｎ 詮三上浮遊 ２） 〉， エリｏ． 註 記鑑三鑑裳日選 め. ２ ６ ５ Ａ － ｕ －Ｅ【 リ 蒋 ” に， ひじ ＞☆工じ跡婚 ー 承 この 務ー ト玖部ロ ー こ固 君. 発. ３ ０ １ ６ ワ６ ｘ十８ ｙ＝○？１ ． ２＝０ 只 ９ ３ ８ ２ ．. ２ ５ ０. ×. ２ ３ ５ ２ ２ ◇. ０. ２ ｓ ｏ. ｏ. ９ ０ １ １ ６ ５. ８ ５ １. ０. １ ７ ０ ４ ７ ７ ８２ ２ ４ 文十 ｙ＝。 ， ２＝０ Ｒ ９ ８ ８ ９ ，. ２ ５ ０. ２ ２ ５ ． ２ ５ ４. ２ ６ ５. １ ９０. ０５ ２. ２ ２０. ２ ３５. ２ ５０. ｈ ６ ５ＧＨＺ Ｂｒ ｉ Ｖ（刈 ｔ ｔ３ ｕ比ａ ｎ ｅ ｓ ｓＴ ｃｍｐ ｃ ｚ ａｔ ｇ ． ．. Ｆｉｇ ｄ３６ ５ＧＨ Ｖ 紙ｌｄ８９ ＯＧＨＺ －Ｖａｌ ｌｄ３６ ‐Ｖ ｓｏｆ１８ ｌ ．７． Ｓｃａ仕ｅｒＰ１ｏｔ ．５ＧＨ Ｖ， ａｌ ． ‐７ＧＨＺ ‐. 、 ｔ ）ＯＳ １ ｉ ｌｌ ｛ い〔 Ｕ ｔ １ （ ． ． １８ ７Ｖ｝ ｌ ； ” ； ６Ｖ ｌ ｌｏ ， ，. . だりｒｎ＊”” ・ ▼ 【 ｌ ｘ ・ ＩＱか・ ｉ ｔ ｌ ｌね・ ロ１賢 ｌ ｌ ・ ｉ ｌｉ ｌ １ ｏ ｏｏ ｏ. 削 ｝ 濠 蚤 墓 ； ′. 。 ｏ. 。 。 ｏ ｏ. ｏ ｏ. ｏ. ２ “. ｏ. ぬ ｏ. 。 ０７４５ｘ十１ ５ ６０５ ｙ＝１ ． ． ２＝ｏ９ｏ６５ Ｒ ‐. ０ Ｏ ０. （ ２ 〕. ４ １ １ ｛ 〆 ｝ ． ． １ ； ｈｍ（ － 髪 １ ｔ 鞘ｒ ｌ ａ ｏ ｒ － 〉 ｏ ｏ Ｐ． ｇ. 都Ｊ. ｌ １ ｏ ｌ. ０. ２０. 棚） ” ｝ ｈｍ 怪｝ １カメｄ ｔ ｔ ｒ ａ ｐ，袖畔ｄ. 州１. Ｆｉｇ－８－ ＳｃａはｅｒＰ１ ｒｏｍ Ｖ ｉｄｅｏ ｍｌａｇｅａｎｄＢｏｏｔ ゴ ロ ｒａ位ｏｎｆ ｒ ｏｔ ｓｏｆｓｅａｉ ｃｅｃｏｎｃｅｎｔ ｓｔ ａＰ 立ｇｏｄ仕口 ．. ２８. ２ ６５.
(10) . . 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷情報抽出アル ゴリズムの高精度化の研究 （工）. ｏ. 美 ×. ｘ圭～誉 ０ ０ ６ ，. ０ １ ，. デ象. ３ もぎｏｏ ｏ ｘ 。 ０ １ ６ ，. ０ ２ ．. ２ ６ ０ ．. ０. ０ ０ ６ ・ ，. キ 日ｗ 一 ぐ ′ ＆裏０ メー 弔覆 〇 ０． 禦ぎ＞ 表出０ぬ り也ｏ ロ. ０ ０ ６ ， × ” ０ ６ （. . － 」 ｏ 喝 ） Ｎ ＾占国０の モ喝 ○ ご処〉， ｄ【 遍 蟹麦霊 ヱ○ト. 二 ；. ；. ×。 裟帥紗. ｏ 。。滋ｏｅ ． ハ －〆 ダ タメ ぎｏ ｏ ｘ 砲 ＾ 軌 ＆×. ｏ ｔ ５. 努 あき. ｛. ｏ ・ ．. ｏ ・ ６ ．. ０ ２ ６ ・. ０ ２ ．. ０. ６ ０ ０ － ，. Ｖ Ｈ ｉ ３ ６ ／ ３ ６ ６ＧＨ ２ Ｐ ｌ ｉ ｔ ｉ ｔ ６ＧＨＺ ） （ ‐ ‐ ｏ ｏ ａ ｒ ｚ ａ ｏ ｎＲａ ， ．. ア ＧＨＺ 日 ｉ Ａａ ７ １ ８ ７ＧＨＺヘ ） Ｐｏ ｌ ｉ 七 ｉ ｔ － ａ ｏ （ ａ ｒ ２ ｏ ｎＲａ ． ．. ｉロロロ ｉ位ｏａｌ ｉｅｎｔ酷ｉｄｏｎａｂｏｕｔＮＡＳＡＴｅａ ｒ ｉ Ｚａ恒ｏｎ Ｒｚ Ｆｉｇ ｌｎ ＡＩ ｌｄ Ｇｒａｄ ｓｏｆＰｏｌａ ｇｏｒ ‐９‐ Ｓｃａ仕ｅｒｐｌｏｔ. Ｑｐ ｆ ｔ ｋ ） 【瞳［ ｏ ｌ ｒ閥ー ａ ｎｏ ミ 穀ａ・隙 ｍｎ メ ； ｅｎ ｌ ｌ ｌ ６Ｖ ｓ ７Ｖ用ａ川ー 縮－ ， ．. Ｃｏ ｒ組頭ｋ －αｍｏ －贋Ｌｍｎ ｒｍｋ 【ぬｎｏ ｐ － １ ｌ － ／”閣訂税 ９ 窓 ６寿Ｖ ＯＶ ． ． Ｉ鯛. 。. ａｏ. ー 。. ト ・ ー. ン. ｏ. ｏ Ｏ ２ ０. ４ ０. 御. 艶. １閉. ｏ. ｏｏ 。. 却. ０. ｏ ０. ０. 部. ゆ ｏｏ 。 ｏ. 。仰 ０. ０. ｏ ） ５ ０９＆数十１３ ｙ；－ ． ．収 Ｒ２：０ ７ ７ ｛ 掲 ．. 離 樽 Ｎ Ｉ Ｕ ＳＡＦ 、 ｈｍ（ ％｝ ー ０ ４ １ｍ， ｏパ Ｅ Ｊ. 別. 静 Ｉ Ｌ. 血］ａｇｅａｌ Ｆｉｇ １鶴 ｌｍ 汎ｄｅｏｉ ｌｎ ＡＩ ｏｔ ｓｏｆｓｅａｉ ｃｅｃｏｎｃｅｎ廿ａ樋ｏｎ をｏ ・ｄ ＮＡＳＡ Ｔｅａ ｇｏｈせ１ ．１０ ． Ｓｃａはｅｒｐｌ. ４‐３‐ 結果と考察 両アル ゴリズムにおいて， ビデオモザイク画像を元にした海氷密接度との比較結果を見ると， 新しい周波 数の組み合わせによる海氷密接度との比較の方が相関がよくなっていることがわかる‐ これは海氷状態を分 離したうえで海氷密接度１００％の輝度温度の代表値を決定していることから， 今まで用いられていた周波数 の 組 み合 わせ で は， ビデオ モ ザイ ク 画 像 を元 に した海氷 密接 度 より も低 い値 を示す ため である． この よう に，. ８ ９ ＯＧＨＺ Ｖを新しく用いることで， 板氷に満たない生成初期段階の海氷を識別することが可能となり， 海氷 ‐ ． 密接度１０ ０％の代表値決定の際に生じる誤差を小さくすることができた‐ 次 に， 両 ア ル ゴリ ズム の結 果 を比 較する と， Ｂｏｏ ｌ ｉｍｍの 方 がＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａｌ ｈｍよ り相 関 が ｔ ｓ廿ａｐａ ｇｏｒ ｇｏｎｔ. 良いことがわかる‐ この原因は両アル ゴリズムが持つ本質的な性質ではなく， 本研究で使用した航空機マイ ク ロ波 放 射計 の 観測 シス テ ム に よる も の である と 考 えら れる． こ の シス テ ム は， 水平 偏 波 と垂 直偏 波 を１ ３３ ‐. 秒間の積算時間の後に交互に観測することから， 観測高度が低く飛行速度が速い場合には両偏波の観測視野 の ず れ は大 きく な る． こ こ で 解 析 に 用 い たｃｏｕｒ －Ａの 飛 行 高度 は約２０００茸である こ と か ら， 両 偏 波 の 観測 ｓｅｌ. 視野の重なりは周波数ごとに違うものの， 全面積に対し約８ ０％となる‐ 残りの２０％は， 水平， 垂直偏波ごと に違う領域を観測していることになり， これが誤差の要因となることが考えられる‐ 以 上の こ とか ら， Ｂｏｏ ｌ ｈｍとＮＡＳＡ Ｔｅａｍ ａ ｌ ｉ位ｍの どち ら が， 上年氷 より も 未発 達 な海 氷 に ｔ ｓ官ａ ｐａ ｇｏｎｔ ｇｏｒ ２９.
(11) . 中山 雅茂， 谷川. 朋範， 西尾 文彦， 酒井 源樹. 対 し， 有 効 なアル ゴリ ズム である か判 断 する こ と はでき な か っ た が， ８９ ＯＧＨＺを用 いる こ と によ っ て， 両 ア ． ル ゴリ ズムと も 精度 が上 がる こ と が確 認 さ れた．. ５‐ ＡＭＲ， ＡＭＳＳを用 い た新 しい海 氷 パ ラメ ータ観測 手 法の検 討 本 章 で はＡＭＲの観測 と 同 時に取得 さ れ た航空機 搭載 マ ルチス ペ ク トルス キ ャ ナ （ＡＭＳＳ） の データ を用 い. ることで， 新しい海氷パラメータ観測手法の検討を行った‐ ＡＭＲは航空機に搭載されたマイクロ波放射計 で あ り， ＡＭＳＳは 航 空 機 に 搭 載 さ れた マ ル チス ペ ク トル ス キ ャ ナ で あ る‐ そ れ ぞ れ両 セ ン サ と も２００１年 に ＮＡＳＤＡが打ち 上 げ予 定 の‘虹）ＥＯＳ－ ｎ に搭 載 さ れる， 高性 能 マイ ク ロ波 放 射 計 （ＡＭＳＲ） と グロー バ ルイ メ ー ソ ャ （ＧＩＪ） の検 証用 セ ンサ と して 開発 さ れた．. 今までの衛星データの利用方法の多くは同一センサによって得られた画像を時系列データとして扱い， 植 生や海洋の変化， 地殻の移動を求めるのに用いられている‐ また対象物が地上の場合には， 同一地点を観測 した複数のデータを， できる限り時間的変化の少ないものと組み合わせることにより， 可視， 近赤外から熱 バンド， マイクロ波帯と観測波長幅を広げることも行われている‐ しかし， 本研究の対象である海氷は， 特 にオ ホ ー ツク 海の よう な 海域 で は， 時々 刻々 と 移動 し変化 する． その ため に複数の セ ンサ を使う と デー タの. 取得時間の差が， 数時間の場合でも対象物の移動となって解析上の誤差となることがある （新井ら，１９９８ ） ‐ この よう な現 状 の 中， 虹）ＥＯＳ一江 に は可 視 から 熱バ ン ドま で観測 できるＧＬ １と， マイ ク ロ波 放 射 計のＡＭＳＲ が搭 載 さ れる‐ こ れに よ っ て 同一 プ ラ ッ トフ ォ ー ム に 搭載 さ れ た 複 数セ ンサ に よる 同時 観測 が可 能 に なる‐ 特 に海 氷域 で は， 今 ま で困難 であ っ た マイ ク ロ波放 射 計 による 観 測 を他 の セ ンサ によ っ て評価， 検 証 して い １打ち 上 げに よ っ て， 複 数 セ ンサ を 同 時 に用 く こと が 可 能 と なる． そ こ で， 早 け れ ば２００１年 に も！虹）ＥＯＳ－１ い た 海 氷 観 測 が 可 能 と なる こ と か ら， 衛 星 観 測 に先 駆 け た シ ュ ミ レー シ ョ ン の ひ とつ と 位 置 付 け， ＡＭＲ， ＡＭＳＳデータ を用 いる こ と によ っ て 海氷 観測の 新 しい手 法の検 討 を行 っ た．. ５‐１‐ 航空機 搭 載マル チス ペ ク トルス キ ャ ナ. 航 空機 搭 載マ ル チス ペ ク トルス キ ャ ナ （ＡＭＳＳ） は可 視領域 か ら熱バ ン ド領域 ま での４６チ ャ ン ネル をもつ ０に備 え 付 け ら れた 単 一 面 斜 鏡 を用 い て おり 走 査 角 度 は マル チス ペ ク トルス キ ャ ナ で ある‐ 走 査 方 式 は４５ ， ０（機 体の ジ イ ロ信号 を取り 込 みタ ン ジ ン ト補 正 を行 える） 観測飛 ０十 ローリ ン グ余 裕 士５ デー タ角 度７０ ャ ェ ， 行 高度， 速 度 に よ っ てス キ ャ ン レー トを４０ｒ １ｐｓに変 える こ と ができる‐ 今 回の 解 析 に使 用 した デ ｐｓま た は２０ ー タ は， ＡＭＲと 同 時 に 取得 さ れた も の で 同一 プ ラ ッ トフ ォ ー ム か ら の 観 測 と なる． よ っ て， デ ー タ の 観測. 時間の差はなく， 海氷の移動による解析上の問題は無い． ５．２‐ 海氷からのマイクロ波放射特性の推定方法 オホーツク海に広がる海氷は一年氷と呼ばれ， 冬の期間だけ存在する海氷であり海上風や海流の流れによ って広く分布する‐ また本観測では， マイクロ波放射計の観測視野が広いことと航空機の移動速度が速いた めに， 観測視野内が海氷で覆われ続けることは少なく， 開水面と海氷の混合面を観測することになった． そ の観測輝度温度は， 式（９）で表わされる‐. ３０.
(12) . 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷情報抽出アルゴリズムの高精度化の研究 （工）. 式（９）を海氷 の 輝度 温度 Ｚ別につ いて ま とめる と，. おヱ＝. ．７ｉげ １－Ｃ） お －（. （ ） １ ３. Ｃ. となる‐ 海氷密接度を求めることにより海氷の輝度温度 が求まることがわかる‐ そこで， ビデオモザイク画 ｉ １１に示し 像から求めた海氷密接度を真値とし海氷の輝度温度を求め た‐ その結果をＳＰＯＴ画像とともにＦ ｇ ． ｉ １１右側） では各観測周波数帯における輝度温度の差は小さい た． これを見ると， 氷板の発達した海氷 （Ｆ ｇ ‐ ｉ １１左側） では各観測周． が， 海氷の生成初期段階で衛星画像から板氷として識別することが難しい海氷 （Ｆ ｇ ‐ 波数帯の輝度温度の差が大きく， 周波数が低いほど輝度温度も低くなることがわかる‐. ー ｉ Ｈｏｒ ｉ ａｒ ｚｅｄ ｗａｖｅ ｚｏｎｔａ＝ｙｐｏ. ３００. 欄蕊≧謙譲 寒誓言 ｇ 慈 諺瀞春 愛 ｉ ： . . . 妄３ｏｏ. ｛ た ′. ２ ５ ｏ 繋ぎ － ≦ ミ と き 兼務影 響 豪. ｇ ；. －－－－ ６・９２５ＧＨＺ －－－－「０．６５ＧＨＺ … －－－１８・７６日ｚ －－－－，２３．８ＧＨＺ －－．－，３６．５ＧＨＺ －－－醐“８９．ＯＧＨＺー Ｆｉｇ． １１ Ｌ １ ｒｅａｎｄｓｅａｉ ｃｅ辱Ｐｅｓ ． ‐ Ｖ額ｉａ口ｏｎｏｆｂｈｇｈ加ｅｓｓｔｅｍＰｅｒａｂ. ５．３． サロマ湖モデル海氷の放射率の推定 オ ホ ーツク 海 に面 する サ ロマ湖 は， 二つ の湖 口に よ っ てオ ホ ー ツ ク海 とつ な が っ て おり， 湖 の湖 水 は一部. 地域を除いて外洋の海水とほぼ同じ塩分濃度である‐ そこで， サロマ湖に結氷する湖氷を海氷のモデルとし て， 地 上 観測 を 含め た デー タ の 取得 を行 っ た‐ 特 に， ＡＭＲとＡＭＳＳの デー タ を用 いて サ ロマ 湖 モ デル 海氷 の. 放射率を推定した． 輝度温度と放射率の関係は， （ ） １４ と表 せ ら れる‐ よ っ て 放 射 率ｅは， ｅ＝. . （ ） １５. ３１.
(13) . 中山 雅茂， 谷川. 朋範． 西尾 文彦， 酒井 源樹. と求めることができる‐ ビデオモザイク画像を元画像にＡＭＳＳ画像を幾何補正し ＡＭＳＳの 熱バ ン ド画像 か ， らＡＭＲ各観測有効視野内の平均温度を求め， それぞに対応する観測輝度温度との比をとることにより放射 率 と した． Ｆ ｉ １２はそ の結 果 である． ｇ ‐ こ の 結 果 を 見 る と， 新 成 氷 （Ｎｅｗｉ ） の領域では周波数が低 いほど放射率が低くなるが， それに比べ ｃｅ ８９ ＯＧＨＺは変 動 が少 な い こ と が わ かる． ま た， 積雪 の ある 海氷 域 （ ｌ ｃｅ ｃｏｖｅｒｅｄ ｂｙｓｎｏｗ） で は， ２３．８ＧＨＺの ‐ 方 が３６ ５ＧＨＺより も 高 い値 を示 して いる の に 対 し， 新成 氷 （Ｎｅｗｉ ） に なる と 逆 転 して いる‐ そ して， 陸 ｃｅ ‐ 地 （Ｇｒ ８ＧＨＺが他 の周 波数 帯 より も 高く な っ て いる こ と がわ かる． ｏｕｎｄ） で は２３ ‐. ５．４． 逆問題解決法を用いた海氷タイ プごとの輝度温度推定 マイクロ波放射計を用いて海氷域を観測した場合， 観測輝度温度は， 式 （９） で示したように表せられる‐ この 場 合 は， 海 氷 の 輝 度 温 度 はＺβ ′に代 表 さ せ て いる‐ しか しな がら極 域 での １ 年 氷 と 多 年 氷 の マイ ク ロ波. 放射特性が違うことが明らかで式 （４） のように観測輝度は１年氷の輝度温度Ｚ β Ｆと多年氷の輝度温度 おＭ によって ｒ ＝ ｒ Ｃ ＋ｒ Ｃ 十 ｒ Ｃ β β“ 〃 βＭ Ｍ 研 Ｆ. （４）. と表せられる‐ このように， 各海氷の持つ輝度温度特性の面積比との積とそれらの和によって 観測輝度温 ， 度 は求め ら れる‐ そ こ で， オ ホ ーツク海 の よう な海氷 状 態の 変化 に富 む海域 に お いて 航 空機 観測 によ っ て ，. 得られた高分解能なマイクロ波放射計のデータは， 各海氷タイプの持つ輝度温度特性を反映しやすいものと 考えられる． それは， 式 （４） や式 （９） と同様に ・ 罷 ＝ あ げ Ｃｗ 十 あふ，．Ｃ，十 むム２. ＋… …＋ ７ｉＬ ・Ｃ 。. （１６）. と表 す こと ができる‐ ここ で添 え字 〃は， 任意 の海 氷 分類 クラス〃と いう 意味 である ‐. 式（ ） より， 各観測輝度温度に対し， 各海氷分類クラスごとの面積比が求まると， 各海氷分類クラスご １６ との 輝度 温度 で ある， 為ム ・ ム ２……ＺＢ Ｌｍを 変数 と する〃元 の 連立 方程 式 と なる‐ こ れ は， ＡＭＲによる観測 ， Ｚβ 輝度温度と海氷分類画像を組み合わせることによって， 各海氷分類タイプの輝度温度を推定する， 逆問題解 決 法 を用 いて 求め る こ と ができる‐. ３２.
(14) . 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海河ｄ青報抽出アルゴリズムの高精度化の研究 （工）. ＝ ｌ ｉ Ｈｏ ｉ ａ ａ ｚｅｄＷａｖｅ ｒ ｚｏｎｔ ｒ ｙＰｏ. ｏ ９０ ．. Ｖｅ ｉ ｌ ｌ ｌ ｉ ｔ ｒ ｃａ ａ ｒ ｚｅｄＷａｖｅ ｙＰｏ. ７÷Ｂ÷２３ ８÷豊÷３６ ÷ｅ÷１８ ５÷ う ← ÷８９ ． ． ．. Ｆｉｇ １２ Ｐ ｉ ｉ琉け ａｂｏｕｔＳ ｏｎｏｆｅＩ ｓｓ そ紅ｏｍａｌ欲【ｅｉ ｃｅ ‐ ‐ Ｖ無ｉａｂ ． ． ｒ. ｃ』ａＥ ＝Ｓ. 圏 ａｌ 圏 ａ２ 圏 ａ３ ａ４ Ｆｉｇ． ｌｃｏ ｌｏｒｉ １３ □］ａｇｅｏｆｓｅａｉ ｔ ｉ ｌ ｉｎｇ ｒａ ｃｅｕｓ ． Ｎａ. Ｆｉｇ‐１４ ｌａｓｓ ｉ ｆ ｉ ｔｏｆｃ ｃａｄｏｎ‐ ‐ Ｒｅｓｕｌ. ＡＭｓｓｄａ ｔ ａ （ＲＧＢ：ｃｈ２３， １３， ０３）‐. ３３.
(15) . 中山 雅茂， 谷川 朋範， 西尾 文彦， 酒井 源樹. ５‐４‐１． 海 氷 分類 画像 の 作成. 逆問題解決法を用いた海氷タイ プごとの輝度温度推定を行なうために， ＡＭＳＳの複数のチャンネル画像を 用いて， 最短距離法による自動分類を行ない４クラスの海氷分類画像を作成した． 分類画像の元画像は， ＬａｎｄｓａｔＴＭ セ ン サのｃｈｌ ～５の 波 長 帯 にそ れ ぞれ対応 するｃｈ０８ １３ １７ ３４ ４０と 海 氷表 面 の 融 解 や 積 ， ， ， ， ，. 雪の含水率を反映しやすい近赤外バンドのｃｈ３８，３９を使用した． 同じ区間のＡＭＳＳ画像をＦ ｉ １３， 分類結果 ｇ ． をＦ ｉ １４に示 す‐ ｇ ‐. ５‐４‐２‐ 逆問題解決法による海氷分類クラスごとの輝度温度推定 ） を， 同一区間の ビデオモザイク画像を元にした幾何補正を行い， ＡＭＲの有効視野内画 分類画像 （Ｆ ｉ １ ４ ｇ ‐ 像を切り出した‐ 切り出された有効視野内画像より， 各分類海氷クラス ごとの面積比を求め， Ａ』副観測輝 度温度と合わせることにより， ４元連立方程式を得た． この連立方程式の解を， Ｆ ｉ １ ５に示す． ｇ ．. ｄｏ 閉め ｔば ４ｍｐｏ岡山ｒ ｏ ｏ ａｉ ｅ・ｎ ｈ幅ｏ ｓ所Ｂ ｃ βｔ ｓ ｐｏｎｗ８ ２ ７ ０. 〆 ．〆； ‐ ．‐ －－. ２ ０ １ ， ９ ０ ７ １ ０ . 、. ｆｓ ＆ｉか卸ｏｓ ｂ ｏ ｉ ｔ 聾ｒ ｓｔ ｒ ｏｍｐｏｎ 〈 坤ｏ ｏ ｅｉ ｃｏａｎｄ 叩蛸 ｗａ. Ｉ Ｂ Ｈ １ ４ ３ －‘ ｉ － －２ ０ 「 ９ ７ Ｈ ・・１ ・・. ｌ ｙ ｅ Ｖ －＋－２ ３ ▲．ｏ－ コ Ｙ ・ ア. ．. 〆 Ａ‐ ′′′. ‐富′ク ン ， ． －. ．ラ. ‐ ．‐ ｅ‘ ／′／. ．ノン グ ‘. △ ◆′ グ β. ‐‐. ／. 〆／ ／. 「７ 〆 －. 才. １ １. ブ. ２ ・ . ２ １ . Ｆｉｇ ｉｇｈ ｌ誼ｅｓｓｔ ｃｅｔ功Ｐｅｓ ｅｍｐｅｒａ鑓ｒｅｏｆｓｅａｉ ． ‐１５ ‐ Ｂｒ. ５‐４‐３． 結. 果. ）か ら判 断する と，ｃ 分類 結果 （Ｆ ） の 各 分類 海氷 ク ラス をＡＭＳＳナ チ ュ ラル カ ラー 画像 （Ｆ ｉ ｌ ｉ １４ １３ ａ ｓｓａｌ ｇ ｇ ‐ ． ｌ ｌ は開 水面 も しく は暗 いニ ラス， ｃ ｌ ‐ ａ３ は板 氷 の 暗 い部 分， ｃ ａ ａ ｓｓａ 好ま板 氷 の 明 ａｓｓａ２ は明る い ニラ ス， ｃ ｓｓ. るい部分である‐ 両偏波ともに， 開水面→薄氷→板氷と海氷が成長するにしたがって， 輝度温度も高くなっ ｌ て い る． しか しな がら， ｃ ａ ｓｓａ３ か らａ４ に な る と， 輝度 温 度 は低 下 する 傾 向 に ある‐ ま た この 傾 向 は， 垂. 直偏波よりも水平偏波の方が著しいことがわかる．. ６‐ ま とめ. 本研究は航空機搭載マイクロ波放射計を用い， 衛星マイクロ波放射計による海氷密接度推定の高精度化の ための新しい観測周波数帯の検討と， 新しい海氷観測手法の提案を行なった． 既存のアル ゴリズムでは使用 されていない新しい周波数帯の使用により， オホーツク海における海氷密接度推定においてその有用性を示 ３４.
(16) . 航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海氷情報抽出アルゴリズムの高精度化の研究 （工）. した‐ ま た， ＡＭＲと 同 時 に 観測 さ れたＡＭＳＳ （航 空機 搭 載 マ ル チス ペ ク トルス キ ャ ナ） の デー タ を用 い て， 虹）ＥＯＳ－ 旧こ搭載 さ れるＧＩＪ（グローバ ルイ メ ー ジ ャ ー） と 組 み合 わせ た， 新 しい観測 手 法の 提 案 を行 っ た‐. 最後に， 今後の研究方針を示す． 本研究では， 観測されたデータを用いた解析が中心であり， 海氷－積雪－大気間におけるマイクロ波帯の放 射伝 達 プ ロセス を言 及 する に至 っ て い な い‐ しか しな がら， 既 存 の アル ゴリ ズム にと らわ れな い， 新 しいア. ル ゴリズム開発と， 海氷密接度以外の新しい海氷パ ラメータ （海氷表面温度， 海氷表面状態， 海氷上積雪 深．粒径・密度， 海氷タイ プ， 海氷の移動など） 導出には， それが必要不可欠な段階に入っていると考えら れる． そこで今後は， 海氷構造と海氷上の積雪を考慮した， マイクロ波帯の放射伝達 プロセスの側面から， 海氷観測アル ゴリズムの高精度化を進めていく考えである． ７． 謝. 辞. 本研究は宇宙開発事業団との共同研究 「ＡＭＳＲによるオホーツク海における海氷密接度および分類アル ゴ リ ズム の 開 発」 に よ っ て行 わ れたも の である‐ 宇 宙 開発 事業 団の 今 岡啓 治氏， リ モー トセ ンシ ン グ技 術セ ン タ ー 改 井 洋 樹氏 に は， デー タ の 作 成 方 法 か ら使用 上の 注 意 に い た る ま で， 多く の 御 助 言 を い た だき ま した‐. 両氏を含め， 多くの関係者の方々に深く感謝いたします‐. 参. 考. 文. 献. ｌ Ｃｏｌ ｉｎｇ ｍｅＢｏｏｔ ） ：ＳＳＭ／ｌｉｃｅｃｏｎｃｅｎ官ａ丘ｏｎｓｕｓ ｔ１３８０， ２－８‐ １９９５ ｎｉ ｓ官ａｐａ ｌ ｓｏ，Ｊ ｇｏｄｍ ｍ， ＮＡＳＡ Ｒｅｐｏ ．Ｃ （ ｉｏｎ ｏｆｗｅａｍｅｒｅｆ ｌ ｆ ） ： Ｒｅｄｕｃｔ Ｇ１ｏｅｒｓｅｎ，Ｐ‐ａｎｄ ＤＪ ｔ ｌ ｉ ｅｃ ｓｉｎ 仇ｅｃａ ｃｕｌａｈｏｎ ｏｆｓｅａｉ ｃｅｃｏｎｃｅｎせａｄｏｎ をｏｍ ｅｎ （１９８６ ‐Ｃａｖａ. ３９１９ ｉ ｎｉ ｃｒｏｗ獅ｅｒ ‐ ｌ ａｄ ａｎｃｅｓＪ．Ｇｅｏｐｈｙｓ ．Ｒｅｓ ． ‐ ，９１ （Ｃ３）， ３９１３ ｌ 」 ｒｈ汐， Ｔ．Ｃ． Ｅｐｐ ｏｅｒｓｅｎ， Ｃ‐Ｇａ ｅｒ， Ｄ．Ｔ‐ ｒｍｅｒ， Ａ Ｗ‐ 扇ｈａ叩ｄｃｋ， Ｍ‐Ｒ 愈コｄｅｒ ｓｏｎ， Ｄ．Ｊ ‐Ｃ‐Ｃｏｍｉｓｏ， Ｐ．Ｇ１ ‐Ｄ‐Ｆａ ‐Ｃａｖ紙ｅｎ， Ｊ ，Ｌ Ｇｒｅｎｆ ｌ ｌ， Ｍ．Ｈ…通ｋ ｋ， Ｃ‐ Ｍａ靭ｌ ｌ ｉ ｔｅ血， ａｎｄ Ｃ ｉ ）：Ｐａｓ １９９２ ｉ ｅ ａｎ ｅｒ ａ ｎｅｎ，Ｊ ｓ ｖｅ ．Ｒｕｂｉｎｓ ‐Ａ Ｍａｓ ．Ｔ ．Ｓ鞭誼 （ ， Ｒ Ａ Ｍｅｎｏｈ， １ 八α ．止 Ｄ．ｃａｒｓｅｙ， ＡＧＵ Ｇｅｏｐｈｙ， 八厘ｏｎｏｇｒａｐｈ， ６８， ４７ ｉ ７１ ｃｒｏｖ ｖａＶｅＳｉ － ｇロａｂ口ｒｅｓｏｆｓｅａ．ｃｅ， ｅｄ， ｂｙＦｒａ ．. 新井康平， 小林昌英， 森山雅雄 （ ）：放射伝達式の線形化逆問題法による海面温度推定精度向上手法．日本リモートセンシ １ ９ ９ ８ ング学会誌 ｌ １８， Ｎｏ 、 ． ‐３， ４８５５． ， Ｖｏ. 中山雅茂， 谷川朋範， 西尾文彦， 酒井源樹 （ ）：航空機搭載マイクロ波放射計を用いた海剥ぐ情報抽出アルゴリズムの高精 ２０ ０ ０ 度化の研究 （工）， 北海道教育大学紀要 （自然科学編）， 第５ ０巻， 第２号，４ ９ ６ ３ ‐ ‐. ３５.
(17)
関連したドキュメント
常時 測定 ※１ 可能な状態において常に測定 ※１ することを意味しており，点 検時等の測定 ※１ 不能な期間を除く。.
５．２ ５．２ １）従来設備と新規設備の比較（１／３） １）従来設備と新規設備の比較（１／３） 特定原子力施設
本稿で取り上げる関西社会経済研究所の自治 体評価では､ 以上のような観点を踏まえて評価 を試みている｡ 関西社会経済研究所は､ 年
ヘッジ手段のキャッシュ・フロー変動の累計を半期
１． 液状化評価の基本方針 ２． 液状化評価対象層の抽出 ３． 液状化試験位置とその代表性.
「TEDx」は、「広める価値のあるアイディアを共有する場」として、情報価値に対するリテラシーの高 い市民から高い評価を得ている、米国
取組状況の程度・取組状況の評価点 取組状況 採用 採用無し. 評価点 １
・例 4月8日に月１回の空気中放射性物質濃度測定
