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．

基于对第一年进行的卫星SAR的分析，第二年是一个模型，该模型重现了熔岩流动的动态观察以及与岩浆穿透塞拉尼格拉北脚的岩浆穿透相关的地壳变形。在熔岩流的河流区域，通过通过成像互连方法提取位移提取方法（像素偏移定律）的低相关区域来估算流动区域。为了获取有关熔岩流量高度的信息，将喷发后Sentinel-1的数据应用于SAR时间序列分析，并估计了数值高程模型（DEM）的误差。但是，在熔岩流的流动区域中无法找到明显的DEM误差。 DEM误差取决于微波炉的波长，传感器和观察点，2观测值的垂直底座长度以及微波入射角，但是2观察的观测条件，但Sentinel-1的观察条件大致是10m。根据基于前研究的 - 现场调查的报告，熔岩层的最大值约为10m，在当前的分析方法中，由于熔岩流量厚度显示为DEM误差，因此尚未达到观察准确性。可能未检测到它。提高观察准确性是未来的问题。假定与岩浆渗透相关的地壳变形被认为是矩形章鱼开口表面，并且通过粒子群优化估算几何形状，这是基于组智能的参数优化方法之一。渗透几何形状在火山口周围有一个北方斜坡的结构，如在地形上，随着山脚的减小，倾斜度变小，接近水平。在第二年，在国内外学术社会报告了对卫星SAR的分析结果和岩浆渗透模型的结果。

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