千葉大学環境リモートセンシング研究センター ニュースレター 2022 年 3 月

Newsletter No.196

発行：環境リモートセンシング研究センター（本号の編集担当：小槻峻司）
住所：〒263-8522 千葉市稲毛区弥生町 1-33
Tel: 043-290-3832／Fax: 043-290-2024
URL: https://ceres.chiba-u.jp/

千葉大学 国際高等研究基幹・学際的先端研究支援プログラム－ 衛星ビッグデータとデータサイエンスの統合による地球環境・災害予測研究の新展開 小槻・市井で提案していました研究課題が、千葉大学 国際高等研究基幹・学際的先端研究支援プログラムに採択して頂きました。樋口先生・入江先生・齋藤先生・楊先生にも研究協力者として参画して頂き、衛星ビッグデータとデータサイエンスによる地球環境・災害予測研究を、2022 年度から 6 年間かけて推進していきます。本プロジェクトのスコープを紹介させて頂きます。
気候変動の影響とみられる台風や線状降水帯などの水災害や、熱波に伴う巨大な森林火災は世界中で激甚化しつつあります。地球環境・気象災害予測技術の向上は喫緊の社会的課題ですが、これまでの数値シミュレーションに基づく予測改善は徐々に技術的成熟を迎えつつあります。本プロジェクトでは、環境リモートセンシング研究センターで蓄積してきた衛星観測ビッグデータを、深層学習を始めとするデータサイエンス技術により統合し、気象環境・災害予測研究の抜本的深化を図ります。具体的には、膨大な静止衛星データを活用した新しいデータ駆動型降水予測を開発し千葉大発・AI 天気予報を実現していきます。更に、千葉大独自の陸面環境変動予測システムを開発し、モデル・衛星データ統合により全世界の炭素収支をモニタリングし、猛暑や干ばつなど急激な地球環境変動に伴う環境変動の早期検出やパリ協定におけるグローバルストックテークのインプット等、研究成果を活かした国際貢献を推進します。天気予報技術の高度化や全球陸域炭素収支推定は、人類の安全保障に資する重要な社会価値創造とも位置付けられます。更に、衛星観測データに適した深層学習技術の開発により衛星観測科学における AI 研究拠点の地位を確立し、各国の静止衛星群を統合する独自の陸域生態系監視プロダクトを開発し、静止衛星データ統合を先導する国際研究拠点を形成していきます。
今回、本プログラムで３件のみ選出されたトップリーダー型での採択となり、大学からの高い期待を実感しています。ヒアリングを通して (1) 大型研究予算の獲得、(2) 産学連携、(3) 社会実装などによる大学のプレゼンス向上 への期待されている点が強調されました。特に、企業との共同研究については、具体的に形にしていくための活動が必要となってきます。支援は良い面だけではなく、確実に成果を挙げる責務も同時に生じます。本プロジェクトを通して世界をリードする先端科学成果を創出していけるよう、一層の研鑽に励みたいと思います。
（小槻峻司・市井和仁）
図：研究プロジェクトの概要。これまでの CEReS の強みである地球観測ビッグデータにデータサイエンス技術を統合し、地球環境・災害予測研究を推進していきます。

Receiving the PhD degree: a letter from Dr. Naglaa Atwa Zanaty,a visitor to Irie laboratory 3 years ago
On May 2019, I travelled to Japan for a short term mission to do research on atmospheric aerosols overEgypt. I have joined the laboratory of Associate Professor Hitoshi Irie at the Environmental RemoteSensing Research Center (CEReS), Chiba University for six months. Studying the aerosol pollution isimportant, as Egypt is one of the courtiers facing big air pollution issue. At the beginning of my research
I have faced many challenges for getting the data and applications. In Japan I have gained much researchand technical experiences. Particularly, at Irie’s laboratory I have got the chance and facilities to do thisresearch. I have conducted research that combined satellite observations of atmosphere withground-based observation network, atmospheric models and local monitoring stations to monitor thedistribution of aerosols over Egypt. From this study I was able to understand and discuss the aerosols
characteristics in Egypt which showed a bimodal distribution mode according to the season. As Egypt isexposed to the spring wind and storms that is loaded with dust coming from the Saharan Desert, and inautumn the biomass burning enhances the aerosols accumulation especially over greater Cairo and Deltaregion due to agricultural wastes burning in the season of crop harvesting. This research results waspublished in journal of Atmosphere 2020, 11(7).

From the Left 1) Location map of Egypt, 2) visibility reduction due to the high aerosol loading in theatmosphere, 3) open-air burning for agricultural wastes

Besides research activities, I have enjoyed life in Japan, Japanese People were very helpful and friendly
and Japanese food was very delicious. I also enjoyed a several dinner parties and BarBique party with Irielab members. I had a trip to Fuji Mountain and Asakusa with my little family and enjoyed the Japaneseculture and temples. Although the time was limited to go around and visit many regions in Japan, I will
never forget the amazing moments I spent or people I met in Japan. I hope to repeat this visit manyreturns.

After this long research journey at Egypt and Japan, I finally achieved my goaland got the PhD degree in environmental monitoring from Port SaidUniversity, Egypt. Indeed, this is not the end of my research journey, actually
it is the real beginning in my career as an environmental remote sensing
researcher affiliated to the National Authority for Remote Sensing and SpaceSciences, Egypt.

Naglaa Atwa Zanaty (Egypt)

NVIDIA GTC (AI カンファレンス)での招待講演～ 小槻研究室通信・第 15 号～
NVIDIA の AI カンファレンスに招待され、「最先端のデータサイエンスで切り拓くリアルタイム豪雨・洪水予測」というタイトルで講演を行いました（図-左）。このカンファレンスは世界中から多くのコンテンツと、視聴者が集う世界規模の最新技術が集結する会議であり、国際セッションに加え、日本国内向けの日本語セッションも企画されています。今回私が講演したのは、このうちの国内向けセッションになります。NVIDIA は、気候変動の予測に特化した世界最高性能の AI スーパーコンピューターの開発を昨年 11 月の GTC で発表しています。地球環境に関するアプリケーションへも今後力を入れていく方針とのことで、当研究室にお声がけいただきました。地球環境予測は、いわゆる AI のアプリケーションとしてはあまり力が入れられてこなかった印象があります。しかし、昨今の世界的な災害激化も受け、今後地球科学分野の AI 研究は、国際的な潮流になっていくと予期されます。その一旦を担えるよう、研究室としても力を入れてこの分野の研究を進めていきたいと思っています。
オンラインの会議は、事前に 45 分の動画を upload し、リアルタイムでその動画が流されつつ、参加者からの Q&A にも答えていく、というスタイルの会議でした。研究の中身に加え、研究室の GPU 活用にも関心を持っていただいたのが AI カンファレンスならではでした（図-右）。研究室では現在、4 台のサーバーで 16 枚の GPU を使って研究を進めています。最新のコンテナ (singularity) やスケジュー
ラー (slurm)を使い、計算機リソースを最大限に活用できるよう、計算機整備を進めています。特に、情報工学コースからの学生、大石君・藤村君・土屋君が大活躍してくれています。情報の学生さんは、本当によく手が動きます。学生による計算機整備方針の紹介ブログもありますので、もしご興味があればこちらもご覧いただければと思います (https://kotsuki-lab.com/2021/12/27/1420/)。

(左) NVIDIA NEWS での発表紹介（小槻峻司）(右) 発表中で紹介した研究室の GPU 活用

学位取得おめでとうございます
令和 3 年度の千葉大学大学院融合理工学府地球環境科学専攻リモートセンシングコースの学位証授与
式を 3 月 25 日(金)に CEReS 会議室にて開催しました。授与式ではセンター長の挨拶のあと各修了者への学位記の授与が行われました。令和 3 年度 3 月の修了者は博士後期課程 2 名、博士前期課程 14 名でした。今後の活躍を願っております。
また、学部生卒業論文 13 名とともに、博士論文要旨を一部紹介します。

■ 博士取得者

令和 3（2021）年度（順不同、敬称略）

千葉大学大学院融合理工学府地球環境科学専攻リモートセンシングコース博士課程後期修了
氏名

桃井研究課題名

博士

裕広

(理学)

チュオン グエン クンウェー（Truong NguyenCung Que）

博士
(学術)Development of the efficient calculation of polarized radiativetransfer based on the correlated k-distribution method and forward
peak truncation approximation
相関 k 分布法と前方散乱の切断近似による偏光放射伝達の効率的計算法の開発
The effect of land use / land cover change on the flow regime in theupstream Dong Nai River Basin, Vietnam■■ 論文要旨を紹介いたします。
桃井裕広（MOMOI, Masahiro）：博士（理学）地球環境科学専攻リモートセンシングコース

論文タイトル：相関 k 分布法と前方散乱の切断近似による偏光放射伝達の効率的計算法の開発（Development of the efficient calculation of polarized radiative transfer based on the correlated
k-distribution method and forward peak truncation approximation）

地球温暖化をはじめとした様々な地球環境問題を左右する重要な大気成分（水蒸気やエアロゾルなど）の地上設置型の分光放射計による国際観測網において、大気中の放射伝達計算は不可欠である。近年の計算機の演算能力の向上により、放射伝達理論を厳密に考慮したモデルの利用が進んでいるが、観測データの増大に伴い、高速な解法が求められている。本研究では、二つの大気放射伝達の近似解法を開発した。一つは、偏光成分を考慮した上で、散乱位相関数を異方性の強い前方ピークとその他に分離して放射伝達を解く理論を構築した。偏光
大気の従来手法は前方ピークについては 1 次散乱のみの扱いであったが、より複雑な高次の散乱について近似解の一般化に成功した。3 次散乱を考慮することにより、天空輝度分布の高精度な再現（＜1%）をした上で、大気中のエネルギー保存を満たしつつ、187 倍の計算高速化を実現した。もう一つは、水蒸気とエアロゾルの観測に重要な近赤外域に着目し、複雑な水蒸気の線吸収をもつ波長帯の高速かつ高精度な波長積分計算を可能とする気体吸収テーブルを新たに作成した。その上で、詳細な数値実験を行い、高度面の天空輝度の相対的な分布には水蒸気カラム量（可降水量）の情報が有意に含まれていることを明らかにし、絶対校正を不要とする可降水量の導出方法を開発した。従来の可降水量の観測方法と比較し、絶対校正を要する方法の精度に匹敵することが分かった。

■ 修士論文（順不同､敬称略）
千葉大学大学院融合理工学府地球環境科学専攻リモートセンシングコース博士課程前期修了
氏名
陳向平

学位
修士(工学)

研究課題名
差分干渉合成開口レーダ技術によるセマラン市の地下水と地盤沈下の研究

宮崎嵩大

修士(工学)

高温環境観測用合成開口レーダ搭載円偏波マイクロストリップアン
テナの開発

王

雪琛

（ｵｳ ｾﾂﾁﾝ）
田口王

琢斗
達

修士(工学)

複数の衛星データを用いた極乾燥地域のオアシスにおける土地利用/

修士(理学)

地球システム統合モデル用いた将来の熱帯雨林炭素循環評価

修士(工学)

衛星リモートセンシングを用いた過去 20 年のシベリアの植生変動解

土地被覆変化及び要因分析―エジプトニューバレ県の事例

析
東海林 典正修士(理学)

衛星データを用いた水稲の干ばつ被害程度の把握

渋谷修士(理学)インドネシアにおける多時期衛星データを用いたイネ白葉枯病被害

祐人

評価手法の構築
鈴木遼太郎

大槻真由

齊藤

輝修士(理学)

複数の衛星データを用いたアフリカ中西部における土壌水・地中水変修士(理学)

我が国における梅雨秋雨・台風・冬季降水を抽出した後の降水に残る修士(理学)動に対する植生の応答解析

量的あるいは標高依存性の地域性

4 方位角 MAXDOAS を利用した TROPOMI 対流圏 NO2 カラム濃度
データの検証と補正

小林大祥

西脇郁弥

宮島 宏

修士(理学)

地上観測リモートセンシングデータに基づく k-means 法による日本

修士(工学)

マルチスペクトルカメラによる大気中水蒸気の空間分布の高速観測

修士(理学)のエアロゾルタイプ分類とその利用

MOPITT と NICAM-TM の比較に基づく CO 濃度および排出インベントリの評価研究

関英人

修士(理学)GOSAT/TANSO-FTS による中・上部対流圏および成層圏オゾン濃度
観測可能性の評価■ 卒業論文（順不同、敬称略）
千葉大学理学部地球学科
氏名
大橋

京平

研究課題名
Planet データを用いた水稲栽培地における浸水域の把握

古谷野 健

ドローンデータを用いたイネいもち病感染状況の把握

加藤慶インドシナ半島における雨季の長さの抽出およびその長期変動

藤井雪乃

地上と衛星リモートセンシングを複合利用した雷起源窒素酸化物の検出方法の検討

鈴木友弘

GOSAT-2 データを用いた温室効果ガス発生源の解析

郡司智史

GOSAT-2 と他衛星の CO データの相互比較解析齋藤匠

スパースセンサ最適化を用いた大次元力学系における有効な観測位置決定千葉大学工学部総合工学科
氏名
藤枝

研究課題名

森正樹
千春

情報工学ｺｰｽ

ドローン観測によるステレオペア画像を用いた樹高計測に関する研究

情報工学ｺｰｽ

全球森林地上部バイオマス推定に適した土地被覆分類に関する研究鹿倉結

都市環境ｼｽﾃﾑｺｰｽ

ひまわり 8 号データを利用した東アジアにおける光合成量の推定

橋本達希

都市環境ｼｽﾃﾑｺｰｽ

ひまわり 8 号データを利用した東アジアにおける葉面積指数の推定

情報工学ｺｰｽ

数値計算と災害伝承から視る日本の水災害リスクの長期変動

情報工学ｺｰｽ

降雨流出氾濫モデルへのアンサンブルデータ同化安定化に関する研究

関藤村

令法健介

大学院生集合写真：左は CEReS 棟前にて、右は桜が咲き始めた松韻会館前にて皆様のますますのご活躍をお祈りします。（CEReS 一同）
また、今回、リモートセンシングコースから２名の学生が融合理工学府長表彰を受賞しました。大学
院の修了式が行われた３月２５日にアカデミックリンクセンターＩ棟 1Ｆコンテンツスタジオ「ひかり」
にて、博士後期課程を修了した入江研究室の桃井裕広君と、博士前期課程を修了した樋口研究室の鈴木遼太郎君のお二人です。この賞は学業成績優秀者に贈られるもので、環境リモートセンシング研究センターでの本人の頑張りが実を結んだ証です。おめでとうございます！
（入江仁士、樋口篤志）

受賞した桃井裕広君（左）と指導教員（入江准教授）

新任職員の紹介■ 塩尻大也

日本学術振興会特別研究員：小槻研究室
2022 年 1 月より日本学術振興会特別研究員(PD)として CEReS の小槻研に着任いたしました、塩尻大也と申します。2021 年 11 月に京都大学大学院工学研究科で博士学位を取得し、その後 1 ヶ月間学位を取得した研究室で特定研究員として勤務しました。これまでの研究では、陸域の水・熱収支を解析し水循環を追跡できる陸面過程モデルの開発・改良（特に地下水に関する部分）に携わってきました。陸面過程モデルにより、蒸発散量や流出量、土壌水分分布などといった様々な水文量が診断され、例えば気候変動の水資源への影響評価や渇水指標の推定を行うことができます。また陸域における水循環を包括的に取り扱える特長から、様々なモデルと結合させて応用する余地をも持ちます。同時にこの特長は様々な観測データを用いるのにも向いており、CEReS の豊富なリモートセンシングによる観測への知見を活かしていきたいと考えています。特に小槻研の持ち味はデータ同化ですので、それら観測データを陸面過程解析と同化させる、という新たな試みに挑戦できることに心を躍らせています。
ここまでは私の以前と今後の主な研究について書かせていただきましたが、その過程ではパソコンに向き合ってモデル開発をするだけでなく、現地に赴いての観測にも力を入れてきました。私はタイとウズベキス
タンにそれぞれ２箇所ずつの気象・水文諸量自動観測システムの立ち上げに携わり、特にウズベキスタンの観測システムは、砂漠の 1 年で最も暑い時期に何日もかけて立ち上げを行いました。非常に過酷な中での作業でしたが、学生時代にラグビー部で鍛えられた精神力で無事に乗り切ることができました。しかし苦労の甲斐なく近年の渡航制限でデータ回収やメンテナンスに1 度も行くことができない苦境に立たされています。ただこれもラグビーで鍛えた精神力を活かし、CEReS で取り組む新しい研究に果敢にどんどん取り組んで行くことで苦境を乗り越えてゆく所存です。今後ともご指導・ご鞭撻の程、どうぞ宜しくお願い致します。

■ CEReS よりお知らせ≪プレスリリース≫
大気汚染対策と温暖化対策のコベネフィットに向けた窒素酸化物(NOx)濃度分布の新知見－大気リモートセンシング・地上観測網・大気環境モデリングの融合研究により実現－
当センターの入江仁士准教授と電力中央研究所の板橋秀一主任研究員は、二酸化窒素（NO2）の大気中濃度の三次元分布を観測する独自の差分吸収分光法（DOAS 法）を利用した受動型の大気リモートセンシング・地上観測網・キロメートルスケール（1.3km）の精密な空間解像度を実現した大気環境モデリングを融合させた研究を実施し、首都圏における窒素酸化物濃度分布について新たな特徴を明らかにすることができました。
本研究成果は、2022 年
3 月 7 日に日本地球惑星科学連合（JpGU）の英文電
子 ジ ャ ー ナ ル Progress in Earth and PlanetaryScience（PEPS）に掲載されました。
詳細はこちらから▶ https://ceres.chiba-u.jp/3312