観測実験に基づくマイクロ波リモートセンシングによる植生の影響評価とその積雪深推定への応用

摘要

受動型マイクロ波リモートセンシングにより積雪水量を精度良く推定する上で，雪粒子サイズを正確に評価し，積雪以外の植生・雲水・凍結土壌などの影響因子を正確に評価することが重要な課題となっている．本論文では，その中でも影響度の高い植生の評価に着目した．受動型マイクロ波リモートセンシングにより積雪水量を評価する上で19GHzと37GHzの輝度温度差を用いることが有用であるが，Ulaby and Jedlica1)により明らかにされているように，積雪により2周波数の輝度温度に偏差が生じたとしても，植生からの強い射出により，それが打ち消されてしまい，マイクロ波センサにより得られる輝度温度差に基づく積雪水量の評価に大きな影響を与えてしまう．植生のマイクロ波特性に関する研究例は多く存在するが，その中でも代表的なものとしては，まず植生を対象としたマイクロ波放射伝達理論が開発されたJackson andSchmugge2) による研究事例が挙げられる．さらにRobinson and Kukla3)は，植生密度とアルベドの関係から植生フラクションを計算し，Foster et al.4)は，その植生フラクションを積雪衛星アルゴリズムに導入した．我々もまたTsutsui et al.5) において，Paloscia and Pampaloni6)による植生パラメータに基づき植生の光学的厚さを計算し，積雪衛星アルゴリズムに導入する手法をとっている．しかしTsutsui et al.5) の手法では，Paloscia and Pampaloni6)による一定の植生パラメータを用い，Moderate ResolutionImaging Spectroradiometer (MODIS)の正規化植生指数(NDVI)を変化させた多くのルックアップテーブルを計算し，それを用いて植生を評価している．さらに植生パラメータと共に重要なパラメータとなる単一散乱アルベドを0に仮定している．多くのルックアップテーブルの使用は，積雪深の時系列変化におけるフラクチュレーションの原因となっている．また多様な植生は，それぞれ異なる植生パラメータ・単一散乱アルベドを有するのに対し，Tsutsui et al.5) の手法では，それを一定値に仮定しており，植生を正確に評価しているとは言えない．そこで本論文では，さまざまな植生のマイクロ波特性を理解する上で有用な地上マイクロ波放射計を用いた観測実験を実施し，その観測実験データに基づき，植生パラメータ・単一散乱アルベド・被覆率を求め，受動型マイクロ波リモートセンシングにより植生の影響を評価した上で積雪深を推定するための手法について検討した．なお本論文では，乾いた雪が地表面(裸地・植生)を一様に覆うという仮定の下で積雪の評価を行なった．