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論文 |
論文
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Toyota, Takenobu ; Ukita, Jinro ; Ohshima, Keiichiro ; Wakatsuchi, Masaaki ; Muramoto, Kenichiro
概要:
金沢大学理工研究域電子情報学系<br />1996年と1997年の2月上旬、オホーツク海南西部の海氷域内部において、パトロール砕氷船「そうや」に乗船してアルベドの観測を行った。アルベドは船首部に上向き、下向きの短波放射計を取付けて測定した。
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同時に、海氷密接度および氷厚を、ビデオ観測データの解析により定量的に評価した。水平スケール数kmを対象とした解析の結果、アルベドと海氷密接度は良い相関が見られることが分かった。回帰式をもとに、海氷のアルベド(密接度100%)は95%の信頼区間で0.64±0.03と見積もられた。従来、極域定着氷上で測定された値よりもやや小さい値が得られたのは、低緯度海氷域内では海水や日射などの影響により、海氷上の雪粒子が成長しやすいためと推定される。観測値の回帰直線からのずれは、危険率1%で太陽天頂角と、危険率5%で氷厚と統計的に有意な相関が見られ、海氷密接度と太陽天頂角を変数とする重回帰式も導出された。重回帰式において、偏回帰係数はどちらも統計的に有意であるが、アルベドは太陽天頂角に比べて海氷密接度とより強い相関関係にあることが分かった。重回帰式と観測値との差異は氷厚あるいは雲量よりも主として海氷の表面状態の違いによって生じたものと推定される。これらの結果から、海氷上の積雪が海氷域のアルベドに及ぼす影響が大きいことが示唆された。一方、dark nilas(暗い薄氷)で覆われた海面上で停船した期間中に得られた短波放射データから、氷厚1〜1.5cmのdark nilasのアルベドは0.10、氷厚2〜3cmでは0.12と見積もられた。 In order to estimate sea ice albedo around the marginal sea ice zone of the southwestern Okhotsk Sea, we conducted the measurement of albedo aboard the ice breaker Soya in early February of 1996 and 1997. Using upward and downward looking pyranometers mounted at the bow of the ship, we obtained albedo data. We also measured ice concentration and thickness quantitatively by a video analysis. The observations show a good correlation between albedo and ice concentration. From a linear regression, sea ice albedo (ice concentration =100 %) is estimated to be 0.64± 0.03 at the 95 % confidence level. The developed snow grains on sea ice due to sea water and/or solar radiation may be responsible for this somewhat lower value, compared with that over the snow-covered land fast ice in the polar region. Deviations of the observed values from this regression have a statistically significant correlation with solar zenith cosine at the 99 % level, and with ice thickness at the 95 % level. The linear regression formula which predicts albedo is also derived as the variables of ice concentration and solar zenith cosine. Although the regression coefficients are both statistically significant, the coefficient of ice concentration is much more significant in this formula than that of solar zenith cosine. The deviation of the observed albedo from this regression seems to be mainly caused by ice surface conditions rather than by ice thickness or cloud amount. All these results suggest that snow cover on sea ice plays an important role in determining the surface albedo. We also did albedo observations of dark nilas with snow-free surface, they were estimated as 0.10 and 0.12 for ice thickness of l to 1.5 cm and 2 to 3 cm, respectively.
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Muramoto, Kenichiro ; Fujiki, Takashi ; Kaneda, Masaki ; Endoh, Tatsuo
概要:
金沢大学理工研究域電子情報学系<br />降雨のレーダ・データを定量的に解析する上で雨滴の粒径分布が得られると有効である。そのためTOGA/COAREプロジェクトで実施された2台のドップラーレーダによるデュアル観測においても、このために特別
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に開発された雨滴の粒径分布の測定装置がパプア・ニューギニャのマヌス島で使用された。本装置は1つの光源と2台のビデオ・カメラの光学系から成っており、その間を、上部のスリットを通って落下する雨滴のイメージを擦りガラスで一様にした面光源を背景とする影の像として捉え、それをデジタル処理するものである。2台のカメラは異なるシャッタ-速度に固定され、一方は雨滴の粒径を他方は落下速度を同じ雨滴について同時に計測する。この場合、落下速度は粒径の検定のために間欠的に参照されるので、小さい雨滴に関しても信頼度が高いのが、特徴である。ここでは、得られた結果から2つの典型例として、ガンマー関数型分布と2山型分布のものを挙げ、これらが弱い対流と強い対流の雲からの降雨にそれぞれ対応していること示した。2山型の事例は得られたレーダの解析図と比較して議論され、熱帯特有の「暖かい雨」の形成機構として考えられる併合成長の証拠として、また雨滴の蒸発過程の可能性等が考察された。 To offer precise data for a more quantitative analysis of the data obtained by the dual Doppler radar system, a specially designed raindrop size distribution meter was utilized at Manus Island, Papua New Guinea, in the TOGA/COARE project. The measuring device consists of an optical system with a light source and two video cameras. The raindrops that fall through a slit are illuminated against a uniform surface light source by means of a frosted glass plate immediately next to them and their shadow images are photographed by two video cameras with different shutter speeds for simultaneously measuring size and velocity of fall of the same raindrop. Fall velocity is used to examine the size measured and provides a highly reliable measurement of size for even the smaller raindrops. In this paper, two different types of size distribution of raindrops are shown by a single modal Gamma function and a bimodal distribution corresponding to relatively weak and relatively strong convective clouds, respectively. The bimodal case is discussed in comparison with the radar data analyzed in a few instances of a series of rainfall periods and some of the results provide possible evidence for the warm-rain mechanism and evaporation processes.
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Fujiyoshi, Yasushi ; Muramoto, Kenichiro
概要:
金沢大学理工研究域電子情報学系<br />暖めたケロシン中で雪片を融解させ, その際形成される水滴の粒径分布を調べた. この実験結果を基に, 雪片の融解分裂過程が, 雨滴の粒径分布に与える効果について考察した. 合計50個の融解前の雪片につ
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いて, その最大直径, 断面積, 質量も同時に測定した. 1つの雪片から生じる水滴の総数は, 雪片の質量と最も相関が高く, 少なくとも質量が3.0mg以下の場合には, 平均的な水滴の個数は質量と共に直線的に増加した. ただし, 質量が同じでも形成される水滴の粒径分布には大きなバラツキがあった. 生成された水滴の平均粒径分布は, 質量が1.0mg以下の場合は指数関数で, 2.0mg以上の場合はガウス分布で近似出来た. 初めGunn-Marshall型の粒径分布をしていた雪片が, ここで得られた実験式にのって融解分裂したと仮定すると, 得られた雨滴の粒径分布の勾配はMarshall-Palmer分布の勾配と極めて良く一致した. The effect of breakup of melting snowflakes on the resulting size distribution of raindrops was discussed based on the breakup behavior of snowflakes as they melted in warm kerosene. The maximum diameter, cross-sectional area, and mass of 50 snowflakes were measured as well as the size distribution of the water drops resulting from their melting. The total number of resulting water drops correlated best with the original mass of the snowflake. The averaged number of water drops increased linearly with an increase in mass for masses less than 3.0 mg. Although the mass of each snowflake was similar, the size distribution of the resulting water drops varied greatly. On average, the size of the water drops formed from snowflakes with a mass less than 1.0 mg and greater than 2.0 mg showed exponential and Gaussian distributions in their percentage of original snowflake mass, respectively. Taking into account only the breakup of melting snowflakes, we calculated the size distribution of raindrops formed from snowflakes having a Gunn-Marshall distribution. The slope of the calculated size distribution of raindrops agrees well with that of Marshall-Palmer distribution.
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その他 |
その他
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村本, 健一郎 ; Muramoto, Kenichiro
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論文 |
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村本, 健一郎 ; Muramoto, Kenichiro
概要:
金沢大学理工研究域電子情報通信学系<br />動物の五感(視覚,聴覚,臭覚,味覚,触覚)に関する変異体の同定及びこれに続く異常度の定量化は,人間の目視判定では大変困難であり,コンピュータを用いた解析が求められている。最初にゼブラフィッシュの
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3次元行動解析を行った。実験水槽の上方向及び横方向にCCDカメラを設置し,それぞれのCCDカメラにより撮影された画像を,マルチビューアに入力し,入力された2枚の画像を1枚の画像に合成し,そのデータを画像処理ボードを介しコンピュータに入力し,取り込まれた画像から魚の領域を抽出後,2値化処理し,ハードディスクに保存した。これらの一連の処理を高速で繰り返ずことにより,動画像として記録した。以上より,魚の行動解析に必要な3次元画像データを取得できたので,画像処理により,魚の移動軌跡や移動角速度等を算出し,魚の行動を定量化した。次にゼブラフィッシュの視覚行動の定量化を目的として,水槽周囲に縞模様の円筒を回転させ,それをゼブラフィッシュが追尾する様子を水槽上部からのビデオカメラで撮影する観測装置を構築した。この観測装置を用いて,ゼブラフィッシュの視神経再生過程における行動変化を画像解析し,魚の視覚行動評価および定量化に成功した。この研究成果を更に発展させ,物体の「大きさや形」,「移動速度」そして「明暗や色」を識別するゼブラフィッシュの視覚評価が可能な画像処理システムを構築した。具体的には2色LEDディスプレイ(8×8ドットマトリックス型)を水槽周囲に装着し,縞模様の色や輝度および回転速度をパソコンにより制御した。このシステムを用いてゼブラフィッシュがディスプレイにより生成した縞模様を追尾する行動を解析した。現時点ではゼブラフィッシュがディスプレイの縞模様を追尾するが,様々な形の動きには十分に追従していないため,色や輝度および回転速度などの条件の設定が今後の課題である。<br />研究課題/領域番号:18651096, 研究期間(年度):2006 – 2007<br />出典：「突然変異魚の表現型解析に向けた視覚性諸刺激応答行動の定量化」研究成果報告書 課題番号18651096（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-18651096/)を加工して作成
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村本, 健一郎 ; Muramoto, Kenichiro
概要:
金沢大学理工研究域電子情報通信学系<br />ゲノム配列情報を用いた遺伝子の機能を同定する有力な手法の一つとして、変異原物質投与後の変異体のスクリーニングとそれに続く責任遺伝子の同定が挙げられる。しかしながら、対象生物の五感(視覚、聴覚、臭
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覚、味覚、触覚)に関する変異体の同定及びこれに続く異常度の定量的な数値化は、人間の目による作業では大変困難であり、コンピュータを用いた解析の適用が求められている。そこで我々は視覚の定量化を目的に、縞模様が水槽周囲を回転し、それをゼブラフィッシュが追尾する様子を水槽上部からビデオカメラで撮影する観測装置を独自に構築した。そして視神経再生過程において撮影した画像をコンピュータにより処理し、ゼブラフィッシュの動きから縞模様を追従する移動角速度を算出し、視覚の評価および定量化に成功した。この研究成果に基づいて、今年度はさらに2色LEDディスプレイ(8×8ドットマトリックス型)を水槽周囲に装着し、回転する縞模様の色や輝度および回転速度をパソコンにより制御可能にした。現在は、このシステムを用いて物体の「明暗や色」そして「移動速度」を識別するゼブラフィッシュのより詳細な視覚評価を行っている。このシステムは、例えば「一見正常な視覚を有するが、色の認識のみに視覚異常を持つ突然変異魚」などの同定に応用できることが期待される。<br />研究課題/領域番号:16651099, 研究期間(年度):2004 – 2005<br />出典：「突然変異魚の視覚性刺激応答行動の定量化によるスクリーニングと責任遺伝子の同定」研究成果報告書 課題番号16651099（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-16651099/)を加工して作成
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村本, 健一郎 ; Muramoto, Kenichiro
概要:
森林のモニタリングは、地球環境変化を調べるために重要であり、森林の観測にはリモートセンシングは強力な道具である。森林の状態をモニタリングする従来の方法はより正確であるが、森林の膨大さのために広域のデータを収集するのは困難であるという明らかな
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欠点がある。衛星リモートセンシングは、そのような広い森林域に最も効果的に活用することができる。しかし、リモートセンシング技術を実用的に成功させるには、手法論や精度などの克服しなければならない問題があるので、リモートセンシング技術を適用する場合には、現地調査が不可欠であるといえる。 本研究では、まず、実際の地上データと衛星からのデータとの対応を決定するための実験計画を立てた。樹木観測のための調査は、金沢大学角間キャンパスの駐車場で行った。比較のデータとして、衛星データと分光放射計によるデータを用いた。樹木の分光放射特性は、分光放射計を用いて、3つの異なった距離、すなわち、 1)個々の葉、2)40mの距離からの1本の木の葉の集合、3)ヘリコプタからの種々の異なった木の集合、のそれぞれについて、観測点から測定対象までの距離による分光放射特性の変化を測定した。 これらの成果は、衛星データを用いた植生被覆率のモデルの作成へ発展することができ、実際の地上データと衛星からのデータとの対応が決定すれば、このモデルを日本全体に適用することが可能となる。 Forest monitoring is important to assess global environmental changes, and remote sensing is a powerful tool for observing the forest environment. Usually the traditional way of monitoring the conditions of forests provides more accurate and precise results. An obvious disadvantage of this method is that because of the vast nature of forests, data over large areas is difficult to obtain. Satellite remote sensing can be applied most effectively in monitoring such large forested areas. However, there are problems in methodology and accuracy to overcome for the technique to be utilized successfully. Therefore, it is emphasized that field work remains essential when applying remote sensing techniques. To achieve the project goal, the experiment was designed to determine the relationship between ground data and the estimate from satellite data. Test site for remote sensing of trees was located around a parking lot at Knazawa University, Kakuma Campus. Data from Landsat and a portable spectrometer was used. We measured the spectra of trees at three different distances and scales using a portable spectrometer : 1) individual leaves, 2) part of a tree seen from a distance of 40 m, 3) mixture of several different trees seen from a helicopter, and investigated how the data changes during the scaling up of the measurement. A model will be constructed to estimate vegetation coverage from satellite data. After determination of the relationship between ground data and the estimates, this model will be applied to wide areas of Japan.<br />Forest monitoring is important to assess global environmental changes, and remote sensing is a powerful tool for observing the forest environment. Usually the traditional way of monitoring the conditions of forests provides more accurate and precise results. An obvious disadvantage of this method is that because of the vast nature of forests, data over large areas is difficult to obtain. Satellite remote sensing can be applied most effectively in monitoring such large forested areas. However, there are problems in methodology and accuracy to overcome for the technique to be utilized successfully. Therefore, it is emphasized that field work remains essential when applying remote sensing techniques.To achieve the project goal, the experiment was designed to determine the relationship between ground data and the estimate from satellite data. Test site for remote sensing of trees was located around a parking lot at Knazawa University, Kakuma Campus. Data from Landsat and a portable spectrometer was used. We measured the spectra of trees at three different distances and scales using a portable spectrometer : 1) individual leaves, 2) part of a tree seen from a distance of 40 m, 3) mixture of several different trees seen from a helicopter, and investigated how the data changes during the scaling up of the measurement.A model will be constructed to estimate vegetation coverage from satellite data. After determination of the relationship between ground data and the estimates, this model will be applied to wide areas of Japan.<br />研究課題/領域番号:10450158, 研究期間(年度):1998–2000<br />出典：「降雪地域用リモートセンシンググランドトルースの確立」研究成果報告書 課題番号10450158 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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論文 |
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村本, 健一郎 ; Muramoto, Kenichiro
概要:
降雪雪片は雲内で発生した氷晶が成長し,さらにいくつも併合して落下してきたものである。この落下中の氷粒子や雪片の併合には,これらの形状や落下運動が関与している。降雪現象は,雲物理学に関しての考察だけではなく,リモートセンシングや通信,最近の地
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球気候モニタリング分野などの多様な工学的応用にも重要である。また、電磁波伝搬における減衰には、降雪現象が大きく関係する。降雪の研究で主に使用される観測機器の一つとしてレーダがある。降雪のレーダ観測は、レーダ反射因子Zと降雪強度Rとの間の関係式に基づいている。この降雪のZ-R関係式を決定するためには、ZとRのそれぞれを短い時間間隔でしかも高精度で測定しなければならない。しかしながら、短時間間隔かつ高精度で測定可能な降雪測定システムは、これまで開発されていなかった。そこで、画像処理手法を用いた降雪の物理的パラメータを測定する新しいシステムを開発した。落下中の雪片の映像を画像処理して、粒径、落下速度、密度を計算した。また、降雪強度は、画像データから計算するとともに、電子天秤から直接重量を測定する方法でも求めた。更に、これらの観測と同期して、小型Xバンド・ドップラーレーダを用いて受信電力も測定した。Xバンド波の減衰と降雪強度との間の関係を調べると同時に、雪片の物理的特徴量との比較も行った。これらの実験から、電波減衰には、降雪強度だけでなく雪片の粒径分布や密度も関係することがわかった。<br />It is thought that snowflakes grow by the collision and adhesion of snowflake crystals during their fall. This growing process is effected by shape and falling motion of snowflake. It is not only important in consideration relating to the cloud physics, but also for various engineering applications such as remote sensing and telecommunications and lately in the field of global climate monitoring. Precipitation phenomena play an important part in fields related to radio wave attenuation and propagation. In the study of precipitation, one of the main instrument used is the radar. Radar measurements of precipitation are based on the relation between the radar reflectivity factor Z and precipitation rate R. In order to determine the Z-R relationship for snowfall, Z and R have to be measured independently with high accuracy at short time intervals. However, few systems have been developed for measurement of snowfall rate with high degree of accuracy and temporal resolution. In order to measure the physical parameter of snowflakes, natural falling snowflakes were photographed by TV cameras. The diameter, velocity and density of each snow particle were computed from these images. Snowfall rates calculated from image data are computed with values directly obtained using an electronic balance. During this observation, the received power was measured using a small X-band Doppler radar. The relationship between X-band wave attenuation and snowfall rate was investigated and compared to the physical characteristics of snow particles. It was suggested that the power spectrum was related with the density of snow particles.<br />研究課題/領域番号:09555124, 研究期間(年度):1997–1999<br />出典：「自然落下中降雪雪片の物理量測定装置の開発と降雪電波減衰特性評価への応用」研究成果報告書 課題番号09555124(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
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