衛星レーダによる溶岩流3次元動態観測と溶岩流量推定手法の開発

利用卫星雷达对熔岩流动力学进行3D观测并开发熔岩流估计方法

• 批准号: 21K14000
• 负责人: 姫松 裕志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14000/
• 关键词: 合成開口レーダー; 溶岩流; 有限要素法; マグマ貫入; カルデラ; リモートセンシング; 地殻変動; 火山噴火; 衛星データ; 衛星SAR

初年度で実施した衛星SARの解析結果に基づいて，第2年度はSierra Negra火山北麓で生じた溶岩流の動態観測とマグマ貫入に伴う地殻変動を再現するモデルを提案した．溶岩流の流下領域は画像相互相関法による変位抽出法（ピクセルオフセット法）の低相関領域を抽出することで流下領域を見積もった．溶岩流の高さの情報を得るために噴火後のSentinel-1のデータをSAR時系列解析に適用し，数値標高モデル（DEM）の誤差を推定した．しかし溶岩流の流下領域において有意なDEM誤差を見出すことができなかった．DEM誤差はSARの観測に用いるマイクロ波の波長，センサーと観測地点までの距離，2観測の衛星垂直基線長，マイクロ波入射角に依存するが，Sentinel-1の観測条件を考慮すると概算として10mの誤差があった場合におよそ0.2 radianの位相変化量として現れる．先行研究による現地調査の報告書によると溶岩の層厚の最大は10m程度であり，現段階の解析手法では溶岩流の層厚がDEMの誤差として現れるほどの観測精度を達成できていなかったため，検出に至らなかったと考えられる．観測精度の向上は今後の課題である．マグマ貫入に伴う地殻変動は貫入の幾何を推定するために矩形一様開口面を仮定して幾何と開口量を群知能によるパラメータ最適化手法のひとつであるParticle swarm optimizationによって見積もった．貫入の幾何はカルデラ周辺では地形と同様に北向き傾斜の構造を持ち，山麓へ向かうにつれて傾斜が小さくなり，水平に近づいた．第2年度には衛星SARの解析結果やマグマ貫入のモデルについて国内・国外学会にて成果を報告した．

In the first year, the satellite SAR analysis results were analyzed. In the second year, the dynamic observation of lava flow occurred in the northern foot of Sierra Negra volcano. The low correlation domain extraction method is used to extract the low correlation domain. Sentinel-1 's data and SAR's time series analysis are applicable to the estimation of DEM's error. DEM errors are observed in the flow field of lava flow.DEM errors are observed in the wavelength of the wave used in SAR measurements, in the distance between the measurement site and the satellite vertical baseline length, in the dependence of the incident angle of the wave, in the case of Sentinel-1 measurement conditions, in the estimation of an error of 0.2 radian. The maximum thickness of lava layer is about 10m, and the accuracy of DEM measurement is achieved by the analysis method of present stage. The accuracy of the measurement will be improved and the future problems will be solved. The geometry of the penetration is determined by the geometry of the opening and the optimization of the Particle swarm. The geometry of the penetration is different from that of the terrain and the structure of the northward inclination. The direction of the foothills is different from that of the inclination. The horizontal inclination is close to that of the terrain. The 2nd annual satellite SAR analysis results were reported by the National and Foreign Institute.

项目成果

Ground deformation induced by the horizontal sill intrusion associated with the 2018 Sierra Negra eruption using satellite synthetic aperture radar data

使用卫星合成孔径雷达数据计算与 2018 年内格拉火山喷发相关的水平基岩侵入引起的地面变形

• 发表时间: 2022
• 作者: Ren Hong-Li;Zhang Wenjun;Lian Tao;Xie Ruihuang;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;姫松裕志;Yuji Hiemmatsu
• 通讯作者: Yuji Hiemmatsu

山腹におけるシル貫入に伴う地殻変動：Sierra Negra火山2018年噴火

与山坡侵入相关的地壳变形：内格拉火山 2018 年喷发

• 发表时间: 2022
• 作者: Ren Hong-Li;Zhang Wenjun;Lian Tao;Xie Ruihuang;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;姫松裕志
• 通讯作者: 姫松裕志

Ground deformation induced by the horizontal sill intrusion associated with the 2018 Sierra Negra eruption detected by satellite synthetic aperture radar data

卫星合成孔径雷达数据检测到与 2018 年内格拉山脉喷发相关的水平基岩侵入引起的地面变形

• 发表时间: 2022
• 作者: Ren Hong-Li;Zhang Wenjun;Lian Tao;Xie Ruihuang;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;Hayashi Michiya;姫松裕志;Yuji Hiemmatsu;姫松裕志
• 通讯作者: 姫松裕志