InSAR に含まれる対流圏伝搬遅延 : ノイズの場合と ... - 北海道大学

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2.4.2 calibration 法 による 対 流 圏 遅 延 補 正 法 : Method 1
calibration 法 は, SAR とは 独 立 して 得 られる 数 値 気 象 データを 使 って InSAR における 大 気 遅
延 による 位 相 差 を 計 算 するという InSAR の 補 正 方 法 の 一 つである. この 方 法 が 優 れている 点 は
stacking 法 のように 多 数 の SAR データを 必 要 とせず, なにより InSAR の 大 気 遅 延 量 を 気 圧 をは
じめとする 大 気 の 各 種 パラメータから 物 理 的 に 計 算 しているという 点 にある. ただし 遅 延 量 の
計 算 は, 特 に 数 値 気 象 モデルの 計 算 も 行 う 場 合 には 膨 大 な 量 となり 計 算 に 時 間 がかかるという
点 が calibration 法 の 難 点 である. また, その 補 正 の 有 効 性 は 本 質 的 に 用 いる 数 値 気 象 データの
空 間 分 解 能 やパラメータの 現 実 の 大 気 に 対 する 精 度 に 大 きく 依 存 する. 原 理 的 に 数 値 気 象 デー
タの 空 間 分 解 能 が 大 きい ( 粗 い) 場 合 にはそれより 小 さいスケールの 擾 乱 は 再 現 不 可 能 であり,
またデータに 含 まれる 値 が 現 実 の 大 気 の (ここでは InSAR データ 取 得 時 の) 値 から 大 きくずれ
ている 場 合 にも 推 定 した 遅 延 補 正 量 には InSAR データに 含 まれている 真 の 遅 延 量 に 対 して 誤
差 が 含 まれることになる. それでも InSAR の 補 正 において, calibration 法 による 補 正 は 最 も 物 理
的 な 理 論 に 基 づいてなされるという 点 で 重 要 であり, またその 有 効 性 は 多 くの 論 文 で 示 されて
いる ( 例 えば, 島 田 , 1999 ; Otuka et al., 2002 ; Foster et al., 2006).
本 研 究 では 数 値 気 象 モデル WRF-ARW を 用 いて InSAR データ 取 得 時 の 大 気 状 況 の 再 現 を 試
みた. モデルの 水 平 分 解 能 は 1km, 高 度 約 30km までを 鉛 直 方 向 に 60 層 に 分 割 し, 気 象 モデル
の 初 期 値 には 気 象 庁 のメソ 数 値 予 報 モデル (MSM), 地 形 データには 水 平 分 解 能 1km の
GTOPO30 を 用 い, MSM データのみでは 不 足 する 土 壌 パラメータのような 変 数 を 補 完 する 目 的
で, アメリカ 環 境 予 測 センター (NCEP) で 公 開 している NCEP1 全 球 客 観 解 析 データ
(http://dss.ucar.edu/datasets/ds083.2/) を 利 用 した. WRF モデルでは, 各 種 のパラメタリゼーショ
ンについて 各 ユーザーが 指 定 し, 微 調 整 を 施 すことが 可 能 であるが, ここでは 全 てデフォルト
値 のままである. このようにして 得 られた 3 次 元 数 値 気 象 データから 各 格 子 点 での 気 温 , 気 圧 ,
水 蒸 気 量 を 用 いて 屈 折 率 の 3 次 元 分 布 を 計 算 し, KARAT による 波 線 追 跡 法 により InSAR での
一 つ 一 つのピクセル 毎 に 遅 延 量 を 計 算 した. 遅 延 量 の 計 算 方 法 については 島 田 (1999) で 示 さ
れた 方 法 と 同 様 である. 1 度 のレイトレーシングで InSAR データのペアの 一 方 の 時 期 での 遅 延
量 が 得 られるので, InSAR で 現 れる 大 気 遅 延 量 を 推 定 するのには 2 度 の 計 算 が 必 要 になる.
KARAT, WRF の 計 算 により 求 まった InSAR における Master 側 の 遅 延 量 を D
延 量 を D
slave
とすると 補 正 後 の InSAR データ correct
は,
master
, Slave 側 の 遅
c o r
r e c tDm a stDe sr
l a
v e
(7)
で 表 される. 本 論 文 では WRF と KARAT による calibration 法 による 補 正 法 を 以 後 Method 1 と
呼 ぶ.