衛星観測データを用いた過去45年間の全球海氷生産量変動の解明

利用卫星观测数据阐明过去 45 年全球海冰产生的变化

• 批准号: 22K18026
• 负责人: 柏瀬 陽彦
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tomakomai National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18026/
• 关键词: 衛星リモートセンシング; 沿岸ポリニヤ; 薄氷厚アルゴリズム; 海氷生産量; 長期変動; 地球温暖化; 全球データセット作成

衛星マイクロ波放射計SMMRを用いた薄氷厚アルゴリズムの開発および検証を実施した。アルゴリズム開発では、2000年代以降の南極海沿岸ポリニヤにおける衛星観測データおよびサハリン沖係留観測データを使用し、3種類の海氷タイプ（シャーベット状、板状、および両者の混合）とマイクロ波放射特性（PR、GR）との比較を実施した。比較結果からは、PR-GR平面において海氷タイプは異なる分布が示されたことから、それを利用して海氷タイプを識別する手法を新たに開発した。この海氷タイプ識別手法を、先行研究で示された海氷タイプ毎の厚さとPRとの対応関係と組み合わせるにより、低周波数チャンネルのみを用いた高精度な薄氷厚アルゴリズム（LFアルゴリズム）を開発することができた。次に、開発されたLFアルゴリズムを1991年以前のSMMR観測データに適用して薄氷厚分布を推定し、AVHRR赤外放射観測に基づく氷厚分布データと比較することでLFアルゴリズムの検証を行った。検証の結果からは、SMMR期間においてもLFアルゴリズムが最大でも5cm以下の精度で薄氷厚を推定できていることが示された。このことは、2000年代以降のデータを用いて開発したLFアルゴリズムが1978年まで遡って適用可能であることを示しており、LFアルゴリズムを用いることで、1978年から現在までの全球海氷生産量の見積もりが実現可能となった。さらに、本研究では全球海氷生産量の見積もりに不可欠である、定着氷識別アルゴリズムの開発も行った。低周波数チャンネルデータ単独では沿岸ポリニヤが定着氷として誤って識別されてしまうが、高周波数チャンネルを用いた手法による定着氷分布の気候値（1992年-2019年平均値）を取り入れることにより、1991年以前の定着氷分布を識別することが可能となった。

使用卫星微波辐射计SMMR开发并验证了薄冰厚度算法。在算法开发中，从2000年代开始，在南极沿海Polynya中使用了卫星观察数据和萨哈林海上系泊数据，并在三种类型的海冰（Serbet样，板状，板状和同时的混合物）和微波辐射特征（PR，GR）（PR，GR）之间进行比较。比较结果表明，海冰类型在PR-GR平面的分布上有所不同，并开发了一种新方法来鉴定海冰类型。通过将这种海冰类型识别方法与先前研究中每种海冰类型的厚度与PR之间的对应关系结合在一起，我们已经能够仅使用低频通道来开发高度准确的薄冰厚度算法（LF算法）。接下来，将LF算法应用于1991年之前的SMMR观察数据，以估计薄冰的厚度分布，并通过将其与基于AVHRR红外辐射观测值的冰厚分布数据进行比较来验证LF算法。验证的结果表明，在SMMR期间，LF算法能够以高达5 cm或更少的精度估算薄冰厚度。这表明使用2000年代开始的数据开发的LF算法可以回溯到1978年，并且通过使用LF算法，可以实现对从1978年到现在的全球海冰生产的估计。此外，这项研究还开发了一种固定的冰识别算法，这对于估计全球海冰生产至关重要。仅低频通道数据可能会错误地识别出沿海多纳矿为固定冰，但是使用使用高频通道的方法纳入固定冰分布的气候值（平均值为1992- 2019年的平均值（平均值），已经有可能在1991年之前识别固定的冰分布。

项目成果

海氷生産量の長期変動解析に向けたSMMR薄氷厚アルゴリズムの開発

开发用于海冰产量长期变化分析的 SMMR 薄冰厚度算法

• 发表时间: 2022
• 作者: 柏瀬 陽彦;大島 慶一郎;深町 康;中田 和輝;田村 岳史
• 通讯作者: 田村 岳史