海氷の厚さと３周波数帯のマイクロ波輝度温度の関係

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雪氷研究大会（2020･オンライン）2020.11.16–11.18 JSSI & JSSE Joint Conference – 2020 in online

1 東海大学情報技術センター Tokai University Research and Information Center 2 北海道教育大学釧路校 Hokkaido University of Education Kushiro Campus

3 気象庁気象研究所 Meteorological Research Institute, Japan Meteorological Agency

海氷の厚さと３周波数帯のマイクロ波輝度温度の関係

The Relationship Between Sea Ice Thickness and

Microwave Brightness Temperature of 3 Frequency

○直木和弘

1

_{，中山雅茂}

2

_{，谷川朋範}

3

_，長幸平

1

Kazuhiro Naoki, Masashige Nakayama, Tomonori Tanikawa and Kohei Cho

１．はじめに衛星搭載型マイクロ波放射計は，天候の影響を受けにくく，また，観測幅が広いため，全球の海氷面積の変動や海氷分布の把握に有効であり，30 年以上利用されている．結氷期における海氷のマイクロ波輝度温度は，海氷の構造や海氷上積雪の影響等によって変動する．しかし，結氷期の海氷の成長過程におけるマイクロ波輝度温度の変動傾向を捉えた観測は十分に実施されていない．筆者らは，海氷の厚さと輝度温度の関係を明らかにすることを目的に，実験用水槽を用いて，成長する海氷の輝度温度を測定している（直木ら，2019）．本発表では，2019 年度冬期に実施した観測結果について報告する．２．観測輝度温度観測は，2020 年 2 月 3 日から 2020 年 3 月 16 日まで実施した．海氷の成長方法は，昨年の雪氷研究大会で報告した手法と同じである．塩分 33ppt の海水が入った水槽を屋外に設置し，冷却器等を用いて冷却し，成長する海氷の厚さと輝度温度を測定した．測定した海氷の表面は，輝度温度観測時以外は断熱材で覆っているため，積雪がない状態である．海氷の輝度温度の観測には，三菱特機システム株式会社製小型マイクロ波放射計(MMRS2)を使用し，18GHz の垂直偏波(18V) と水平偏波(18H)，36GHz の垂直偏波(36V)と水平偏波(36H)，新たに 7GHz の垂直偏波(7V)と水平偏波(7H)を観測した．以下，「輝度温度」は MMRS2 で観測した輝度温度を指す．観測に使用した 36GHz の MMRS2 は，1 台のみだったため，輝度温度を測定する際に本体を 90 度回転し交互に水平偏波と垂直偏波の輝度温度を測定した．本観測での入射角は，衛星搭載マイクロ波放射計 AMSR2 と同じ 55 度とした．海氷の厚さは，輝度温度観測時にサンプルを取得し，測定した．塩分濃度は，海氷サンプルを融解後，測定した．３．結果観測終了時の海氷厚は，45cm であった．図 1 は，海氷の厚さと 7GHz，18GHz，36GHz の両偏波の輝度温度を比較した結果である．図中の 0 cm は，海水の輝度温度である．観測した全ての輝度温度は，海面が最も低く，海氷が生成されると直ぐに急激に上昇し，その後，厚くなるに従い，緩やかに増加した．特に 7GHz は，顕著であった．また，3 周波数の垂直偏波は，最大値を示した後一定となった．水平偏波は，18GHz と 36GHz が最大値を示した後減少し，ほぼ一定となった．この傾向は，昨年の観測と同様である．7GHz の水平偏波は，垂直偏波のように最大値を示した後，減少せずほぼ一定となった．36GHz の輝度温度は，両偏波共に厚さ約 3cm で最大となった． 18GHz の輝度温度は，両偏波共に厚さ約 7cm で最大となった． 7GHz の輝度温度は，両偏波共に厚さ約 13cm で最大となった．最大値となる厚さは，周波数が低いほど増加する周波数特性が見られた．今回の観測における海氷の厚さと輝度温度の関係は，36GHz の輝度温度は，厚さ約 5cm まで，18GHz の輝度温度は，厚さ約 10 ㎝まで，7GHz の輝度温度は，15cm まで輝度温度が変動することが分かった．また，7GHz 以外の各チャネルの最大値となるまでの輝度温度の変動は，これまでの観測と同様な傾向を示し，本観測条件における氷厚と輝度温度の関係の再現性が確認できた．また，新たに観測した 7GHz の観測結果から，低周波帯の方が氷厚の推定には有利であると考えられる．なお，本研究は，筆者らが JAXA からの GCOM-W に関する受託研究の一環として実施したものである．参考文献 1) 直木和弘，中山雅茂，谷川朋範，長幸平，2019：海氷の厚さとマイクロ波輝度温度の関係２．雪氷研究大会講演要旨集，114.

海氷の厚さと３周波数帯のマイクロ波輝度温度の関係

海氷の厚さと３周波数帯のマイクロ波輝度温度の関係

The Relationship Between Sea Ice Thickness and

Microwave Brightness Temperature of 3 Frequency

○直木和弘

_{，中山雅茂}

_{，谷川朋範}

_，長幸平

Kazuhiro Naoki, Masashige Nakayama, Tomonori Tanikawa and Kohei Cho

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(K)

Thickness (cm)

7V

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18H

36V

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