衛星画像解析と小型計測器による化学物質と浮遊微粒子の分布と挙動把握

利用卫星图像分析和小型测量仪器了解化学物质和悬浮颗粒的分布和行为

• 批准号: 22K12406
• 负责人: 大橋 勝文
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12406/
• 关键词: 浮遊微粒子; ひまわり８号; インドネシア; ヘイズ; 桜島; 火山灰; 化学物質; 衛星画像; 小型計測器

火山活動による噴煙、大規模森林火災、工業地帯から排出される煤煙などに含まれる化学物質や微小浮遊物質（PM）が、呼吸器系を含む人体に悪影響を及ぼすので、その量および分布の把握が求められ、多くの環境観測衛星により観測されている。環境観測衛星は地球を周回しながら地球全体を観測しているが、観測場所上空に雲があると雲に遮られて正確な観測ができない。しかも、観測時間が限られていてイベントと同期しないことがある。そこで、環太平洋地域を10分間隔で常に観測している静止衛星の「ひまわり８号」の可視から赤外線領域の画像データから独自のアルゴリズムで、化学物質やPMの地域分布を解析する。「ひまわり８号」などの衛星画像解析は対象地域に雲が重なって撮影されるため、対象地域の環境を把握するためには雲を如何に除くかが鍵になり、多くの研究者がその手法を考案している。地上の温度を推定できれば正確に雲を除けるため、ゴダードサイエンスセンターの気象データの再解析データの利用を試す。また、複数の環境観測衛星データや地上に設置してある観測データと「ひまわり８号」画像データとを比較しながら機械学習などの手法を利用することで「ひまわり８号」画像データの活用使用を開発する。また、桜島の噴火により排出される火山灰分布の把握には、鹿児島県垂水に設置してあるXバンドレーダーによる観測データも活用する。衛星画像は、上空が雲で覆われると地上の状況を把握できないため、異なるサイズの浮遊微粒子を計測できる地上に設置する浮遊微粒子計を予算不足で1・２台程度の試作を進めてきたが、この科研費予算により計測器を複数台作成し、地上に設置する。また、複数台の時間ずれがないようにGPSによる時間補正機能の動作確認などを進めながら、研究を進める。

火山烟雾、大规模森林火灾、工业区排放的烟尘等中含有的化学物质和细悬浮固体（PM）对人体，包括呼吸系统有负面影响，因此有必要了解它们的含量和分布是必需的，并且被许多环境观测卫星观测到。环境观测卫星在绕地球运行时观测整个地球，但如果观测地点上方有云层，云层就会遮挡观测，导致无法进行准确观测。而且，观察时间有限，可能与事件不同步。因此，我们将采用独特的算法，利用每 10 分钟不断观测一次环太平洋地区的地球静止卫星 Himawari 8 的可见光到红外范围内的图像数据来分析化学物质和 PM 的区域分布。 “向日葵8号”等卫星图像分析所拍摄的图像中有云层与目标区域重叠，因此了解目标区域环境的关键是如何去除云层，许多研究人员正在设计一种方法。如果我们能够估算出地面温度，我们就能够准确地去除云层，因此我们将尝试使用戈达德科学中心气象数据的再分析数据。此外，通过将Himawari 8图像数据与安装在地面上的多个环境观测卫星数据和观测数据进行比较，我们将利用机器学习等技术来利用Himawari 8图像数据。此外，安装在鹿儿岛县垂水市的X波段雷达的观测数据也将用于了解樱岛喷发所喷出的火山灰的分布情况。当天空被云层覆盖时，卫星图像无法确定地面的情况，因此由于缺乏资金，我们一直致力于建造一两个原型空气颗粒物测量仪，安装在地面上，可以测量空气中的颗粒物利用这项科学研究援助预算，将建造多种测量仪器并安装在地面上。我们还将继续研究，同时检查 GPS 时间校正功能的运行情况，以确保多个设备之间不存在时间延迟。