c5 雪氷物理過程の観測とモデル化による雪氷圏変動メカニズムの解明

期間

平成26年度～平成30年度（5年計画第2年度）

研究代表者

青木輝夫 気候研究部第6 研究室長

担当研究部

気候研究部

目的

雪氷圏変動の実態把握のため、地上観測装置及び衛星リモートセンシングによる雪氷物理量の観測・監視を行い、それらを基に雪氷放射過程や積雪変質過程などの物理プロセスモデルを高度化し、雪氷圏変動メカニズムの解明及び予測精度向上に資する。

目標

地球温暖化の影響が最も顕著に現れる雪氷圏変動の実態把握、変動メカニズム解明、 予測精度向上のため、放射伝達理論に基づき、以下の3 つの研究を実施する。

①雪氷物理量を測定するための新しい技術開発と連続観測

雪氷物理量を測定するための近赤外カメラ、全天分光日射計、波長別アルベド・反 射率測定装置、カーボン・エーロゾル分析装置等の開発・改良、及び放射伝達理論に 基づいた解析アルゴリズムを開発する。これらの装置と自動気象観測装置を合わせて 雪氷の放射特性、物理特性の長期監視を行う。

②積雪・エーロゾル等放射過程の改良と衛星による雪氷物理量の監視

積雪・エーロゾル等の非球形粒子の光学特性を精度良く計算するための非球形散乱 モデル、及び光吸収性エアロゾルの混合モデルを改良する。また、これらを用いて衛 星リモートセンシング・アルゴリズムを改良し、主に極域及び日本周辺における雪氷 物理量の空間変動と15 年以上の監視を行う。さらに、下記③の積雪変態・アルベド・ プロセス・モデル（SMAP）（Niwano et al., 2012）における衛星データの利用試験を行 う。

③ 種ホストモデルで使用できる雪氷物理プロセスモデルの高度化

地球システムモデルや領域気象予測モデル等で使用できる雪氷放射過程や積雪変 質過程などの精度向上を図り、積雪アルベド物理モデル（PBSAM）（Aoki et al., 2011） による短波アルベドの精度で5％、SMAP による積雪深の精度で10％以上を目標とす る。さらに、JMA-NHM へのSMAP モデルの組み込み試験を行う。

平成27年度の目標

• 札幌、芽室、長岡における放射・気象・積雪等の観測を継続する。これら3地点における積雪サンプルから不純物濃度を分析する。これに加え、札幌において赤外放射計と自動気象観測センサーを更新する。さらに、気象研究所における大気エアロゾルの光吸収性エアロゾルサンプリング及び分析を継続する。
• 野外用の積雪中近赤外反射率測定装置を開発し、その観測値から積雪粒径の鉛直分布を抽出数するためのアルゴリズムを開発する。
• 衛星データから積雪粒径及び不純物を抽出するリモートセンシング・アルゴリズムで用いる雲検知アルゴリズムを高度化し、グリーランドにおける積雪粒径及び不純物の抽出精度を向上させる。
• SMAPで計算される積雪粒径と全天分光日射計の測定結果から抽出される積雪粒径の相互比較を実施する。SMAPモデルとJMA-NHMの結合計算を実施し、精度評価と衛星データとの相互比較を行う。更に、積雪アルベドが大気場に与える影響を感度実験により評価する。

研究計画の詳細は以下のファイルをご覧ください。

雪氷物理過程の観測とモデル化による雪氷圏変動メカニズムの解明_研究計画（PDF 519KB）