衛星観測と水文植生モデルの結合による地表面物理量同化手法の研究

卫星观测与水文植被模型相结合的地表物理量同化方法研究

• 批准号: 00J09784
• 负责人: 瀬戸 心太
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J09784/
• 关键词: 土壌水分; 衛星観測; マイクロ波放射計; 放射伝達; 葉面積指数

今年度は、マイクロ波放射計を利用して土壌水分を推定する手法の開発を行った。既往の研究においては、土壌層と植生層の放射伝達が主に考慮され、植生層については光学的厚さと単一散乱アルベドの2つのパラメータで表現することが多い。本研究では、土壌層と植生層と大気層の放射伝達モデルを結合した。植生層については、葉・枝・幹を考慮し、7つの物理的な植生パラメータを持つものを採用した。この放射伝達モデルと、熱帯降雨観測衛星TRMMに搭載されたマイクロ波放射計TMIの1998年から2000年のデータを利用して、土壌水分量のみを未知数とするシングルパラメータ推定手法を開発した。10GHzの偏波間輝度温度差を指標として利用し、LAIの時間変化をNDVIから換算して与え、SAIなどの植生パラメータをチューニングして与えることで、森林域をのぞく広い範囲で土壌水分量の季節変化(月単位)を再現できた。指標に、高い周波数帯を利用した場合や周波数間の輝度温度差を利用した場合に結果がよくなかったのは、大気層の変動の影響を考慮しなかったのが一つの原因であろう。LAIを外部データとして利用することが重要であるが、やや植生の多い地域では「LAIが輝度温度に与える影響」が弱く、かえってLAIを固定した方がよい結果となる場合もあった。このために、SAIなどのパラメータを領域ごとに適切に設定する必要がある。TMIの場合にはPRよりも観測頻度が高いために、日単位でも推定が可能である。中緯度帯だけでなく、比較的観測頻度の低い低緯度帯でも、降水イベントに対応した土壌水分の急激な上昇といった時間変化が確認された。最終的なプロダクトして、3年分(1998-2000)の日単位土壌水分量推定値が作成され、昨年度までのPRによるものと合わせて2種類の土壌水分量推定値が得られた。

This year, the development of a method for estimating water content in soil is carried out by using a wave radiometer. In the past, the radiation transmission of soil layer and vegetation layer was mainly considered. The thickness of vegetation layer was only one scattered area. In this study, the combination of soil layer, vegetation layer and radiation layer was studied. The vegetation layer is considered, and the leaves, branches, and stems are adopted. The radiometer TMI was launched in 1998 and used in 2000 to estimate the temperature of the earth and water components. The index of luminance temperature difference between partial waves at 10GHz is: utilization, temporal variation of LAI, NDVI conversion, SAI, vegetation, forest, seasonal variation of soil and water components (monthly level). Index, high frequency band utilization, luminance temperature difference between frequency bands utilization, results, large frequency band fluctuation influence consideration, causes and reasons LAI is the most important factor in the growth of plants. LAI is the most important factor in the growth of plants. This is the first time I've ever seen a woman. In the case of TMI, the frequency of measurement is high, and the daily position is estimated. Mid-latitude frequency, low-and middle-latitude frequency, precipitation time, and rapid rise of soil moisture are confirmed. Finally, the estimated values of the daily soil water component of the three years (1998-2000) were obtained, and the estimated values of the soil water component of the two types were obtained.

项目成果

瀬戸心太, 沖大幹, 虫明功臣: "土壌・植生・大気の放射伝達モデルに基づくTRMM/TMIによる土壌水分推定"生研フォーラム「宇宙からの地球環境モニタリング」第12回論文集. 87-92 (2003)

Shinta Seto、Daiki Oki、Isao Mushiaki：“基于土壤、植被和大气的辐射传输模型的 TRMM/TMI 土壤湿度估算”第 12 届 IIS 论坛“空间全球环境监测”论文集（2003 年）。

瀬戸心太, 沖大幹, 虫明功臣: "植生層の放射伝達を詳細に考慮したマイクロ波放射計による土壌水分推定"水工学論文集. 47巻. 49-54 (2003)

Shinta Seto、Daiki Oki 和 Isao Mushiaki：“使用微波辐射计估算土壤湿度，详细考虑植被层中的辐射传输”，《水利工程杂志》，第 47 卷，49-54 (2003)。