17:15 〜 19:15
[STT40-P03] 気象庁局地客観解析データを用いた国内でのInSAR大気遅延補正についての評価
キーワード：InSAR、大気遅延、補正
合成開口レーダー(SAR)を用いた解析手法であるInSAR解析は地表面の変位量を高精度で測定することができ，地震や火山のモニタリングなどで利用される．このInSARで観測される位相には地表面変動以外に，大気中の水蒸気の影響を受けた位相である大気遅延量が含まれることが知られている．大気遅延量は正確な地表面変位量の測定を妨げるため補正が求められる．この補正について，数値気象モデルを用いた手法がある．この手法ではスタッキング法などの大気の時空間的特徴にアプローチする手法と異なり，地球物理学に則って推定した大気遅延量をInSAR画像から差し引くことで補正している．これまでの国内のInSAR解析について数値気象モデルを用いた大気遅延補正を行った研究では，海外の全球モデルのほかに日本の気象庁の数値気象モデルである全球客観解析データ(GANAL)による補正(Shimada,1999)やメソ数値予報モデル(MSM)を用いた補正(Ozawa et al, 2010; Sailellah et al, 2023)などが行われている．これらのモデルの他に気象庁は局地客観解析データ(LA)を作成している．このモデルは速報性の求められる予報で利用される領域モデルである．時間分解能1時間，空間分解能5 kmであり，MSMの予報値をもとにした三次元変分法を用いて解析値を得ている．このLAによる大気遅延補正はまだ行われていない．数値気象モデルは開発，改良が行われており，まだ検証がなされていないモデルの補正効果を示すことはInSAR大気遅延補正の技術開発において重要である．よって本研究ではLAによる大気遅延補正の補正効果を評価する．
本研究では陸域観測技術衛星「だいち2号」(ALOS-2)の観測データから作成したInSAR画像についてLAによる大気遅延補正を行った．また比較のためにMSMによる大気遅延補正も行った．解析地域には米沢 (Path-Frame：18-2850)，秩父 (Path-Frame：19-2890)，御嶽山 (Path-Frame：20-2890)，大阪 (Path-Frame：20-2920)，香川 (Path-Frame：21-2930)，伊豆半島 (Path-Frame：126-690) の6つを選定した．これらの地域について，はじめにRINC(Ozawa et al, 2016)を用いてInSAR画像を作成した．電離層遅延補正はSplit-Spectrum法(Gomba et al, 2015)を適用した．これらのInSAR画像は地表面変動の影響がない時期を選択し，大気遅延による変位量のみが現れるように短期のペアで作成した．また筆者が利用可能なLAデータの期間が2018年1月から2020年12月までであるためこの期間内のSAR画像のみを使用した．次にSAR観測時刻の大気遅延量を計算した．LAの持つパラメータから物理式(Bevis et al, 1992)を用いてSAR電波が通過する大気中の屈折率を計算した．そして求めた屈折率から天頂方向の遅延量を計算し，これの視線方向成分を求めることでSAR観測時の大気遅延量を計算した．この計算をInSARペアの異なる二時期それぞれに行い，それらの差分をとることでInSAR大気遅延量を推定した．このようにして得られたInSAR大気遅延量分布をInSAR画像から差し引くことで，大気遅延補正後のInSAR画像を作成した． MSMを用いた場合でも同様の計算を行った．
この結果，LAとMSMとの間にはわずかに補正効果の差があった．伊豆半島ではLAによる補正の結果，平均標準偏差が補正前の1.70 cmから1.03 cmに減少，MSMによる補正では1.12 cmに減少した．また香川ではLAによる補正の結果，平均標準偏差は補正前の2.27 cmから2.06 cmに減少した．一方でMSMによる補正では2.76 cmに増加した．なお本研究ではLA，MSMともに補正の結果変位が悪化したシーンが多数あった．特に秩父では作成した全てのシーンで補正後の標準偏差が増加していた．ほか，位相標高相関とセミバリオグラムを用いた評価も行った．伊豆半島のケースではほぼ全てのシーンで補正の効果が見られ，LAによる補正がMSMと比較してわずかに良好であった．変位が悪化したシーンが多かった米沢，秩父，香川ではLAによる補正がMSMと比較して悪化を抑えていた．一方で御嶽山のケースではMSMによる補正がLAと比較して変位の悪化を抑えていた．また大阪のケースではLAとMSMとの間で補正効果に大きな差は見られなかった．
本研究では陸域観測技術衛星「だいち2号」(ALOS-2)の観測データから作成したInSAR画像についてLAによる大気遅延補正を行った．また比較のためにMSMによる大気遅延補正も行った．解析地域には米沢 (Path-Frame：18-2850)，秩父 (Path-Frame：19-2890)，御嶽山 (Path-Frame：20-2890)，大阪 (Path-Frame：20-2920)，香川 (Path-Frame：21-2930)，伊豆半島 (Path-Frame：126-690) の6つを選定した．これらの地域について，はじめにRINC(Ozawa et al, 2016)を用いてInSAR画像を作成した．電離層遅延補正はSplit-Spectrum法(Gomba et al, 2015)を適用した．これらのInSAR画像は地表面変動の影響がない時期を選択し，大気遅延による変位量のみが現れるように短期のペアで作成した．また筆者が利用可能なLAデータの期間が2018年1月から2020年12月までであるためこの期間内のSAR画像のみを使用した．次にSAR観測時刻の大気遅延量を計算した．LAの持つパラメータから物理式(Bevis et al, 1992)を用いてSAR電波が通過する大気中の屈折率を計算した．そして求めた屈折率から天頂方向の遅延量を計算し，これの視線方向成分を求めることでSAR観測時の大気遅延量を計算した．この計算をInSARペアの異なる二時期それぞれに行い，それらの差分をとることでInSAR大気遅延量を推定した．このようにして得られたInSAR大気遅延量分布をInSAR画像から差し引くことで，大気遅延補正後のInSAR画像を作成した． MSMを用いた場合でも同様の計算を行った．
この結果，LAとMSMとの間にはわずかに補正効果の差があった．伊豆半島ではLAによる補正の結果，平均標準偏差が補正前の1.70 cmから1.03 cmに減少，MSMによる補正では1.12 cmに減少した．また香川ではLAによる補正の結果，平均標準偏差は補正前の2.27 cmから2.06 cmに減少した．一方でMSMによる補正では2.76 cmに増加した．なお本研究ではLA，MSMともに補正の結果変位が悪化したシーンが多数あった．特に秩父では作成した全てのシーンで補正後の標準偏差が増加していた．ほか，位相標高相関とセミバリオグラムを用いた評価も行った．伊豆半島のケースではほぼ全てのシーンで補正の効果が見られ，LAによる補正がMSMと比較してわずかに良好であった．変位が悪化したシーンが多かった米沢，秩父，香川ではLAによる補正がMSMと比較して悪化を抑えていた．一方で御嶽山のケースではMSMによる補正がLAと比較して変位の悪化を抑えていた．また大阪のケースではLAとMSMとの間で補正効果に大きな差は見られなかった．