共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 ドローン空撮を用いた河川フロントの観測
新規・継続の別 継続（平成30年度から）
研究代表者／所属 九大応力研
研究代表者／職名 准教授
研究代表者／氏名 木田新一郎

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 伊佐田智規 北大北方生物圏フィールド科学センタ 准教授

2

 三寺史夫 北大低温研

研究目的 河口域を中心にドローン空撮を実施し、陸面から海洋へと流入する河川水起源の水塊に起こる変質過程とその拡散メカニズムの解明を目指す．沿岸域は陸面と海洋の接続域としての役割を持ち、河川フロントの位置と変動は生態系の環境場を決める重要な要素であることが知られている．しかしフロントの変動場は空間スケールが小さく時間変化も早く観測が難しいため空間構造が不明なままである．そこで本研究では、ドローンを用いることで河川フロントをこれまで観測できなかった解像度と空間スケールで空撮し、その空間構造の把握を目指す．また同時に船舶から水中分光放射計を投入し、ドローンから観測される海色データの検証を行う．
　　
研究内容・成果 厚岸湖・厚岸湾において発達する河川フロントを船舶とドローン空撮で観測した．河川フロントの位置は気象擾乱・潮汐によって常に変化しており、船舶による鉛直横断観測ではその微細な空間変動を捉えることが難しい．湿原河川である別寒辺牛川の河川水が流入する厚岸湾・厚岸湖では河川水と海水間で海色が大きく異なることから、河川フロントとその擾乱を海色の空間変化として捉えることが可能であることが2017年に実施したドローン空撮から明らかになった．ただ擾乱の時間変化を捉えるような観測を行うには河川フロントが出現する時刻を予測しておく必要があったたため、2018年は厚岸大橋にタイムラプスカメラを設置し、一カ月ほどの長期観測を実施した．取得された画像からは、厚岸大橋では大潮・中潮の下げ潮時に河川フロントが出現する可能性が高いことが明らかになった。そこで本年（2019年）は厚岸大橋に出現する河川フロントに焦点を当てた船舶観測とドローン空撮を2019年10月1-2日の二日間実施した．
観測初日は予定通り、下げ潮時に厚岸大橋付近で河川フロントを捉えることに成功し、高度100mから河川フロントの連続空撮を実施した．河川フロントは二つあり、それぞれの河川フロント上に渦が活発に生成されていることが明らかにった．フロント上には泡やアオモが収束していたため、船上からもフロント上で起こる渦の形成や時間変化が明瞭に確認できた．また同地点での連続空撮を行うことでフロントの時間変化も捉えることにも成功した．船舶からCTD観測を二つの河川フロントを挟むように3地点、そして二つの河川フロントが合流する地点、の計4地点にて実施した．水温・塩分の鉛直分布からは三つの水塊が存在することが判明し、河川水・湖水・海水の特徴を有していた．河川水の下には海水（湖水）が存在し成層していること、フロント合流地点では鉛直一様に海水が混合していること、が確認できた．採水と水中分光放射計による海水観測も同時に実施し、分析からフロントを挟んでクロロフィル濃度・海色が異なる水塊であること、植物プランクトン濃度の異なる水塊であること、そしてそれが確かに海色に反映されていることが確認できた。観測二日目は厚岸湾において河川フロントの観測を実施した．厚岸大橋と比べ、水温、塩分の違いが弱く、海色の変化も小さかったことに加え、擾乱の空間スケールが大きいため、フロントの擾乱を捉えるのが難しかった．
今回の観測からドローン空撮による可視画像が水塊ごとの海色の違い、そしてクロロフィル濃度の違いを反映していることを直接観測から確認することができた．今後、観測で得られたドローン空撮画像を利用することで、フロント上で確認された渦を形成する物理過程の検証を進める予定である．また可視画像と水中分光放射計の値の比較を行うことで可視画像による海色の感度についてもさらに検証を進めたい．
　　
成果となる論文・学会発表等 石元伸　「ドローンによる沿岸海洋過程の高解像観測手法の開発」，九州大学総合理工学府大気海洋環境システム学， 修士論文， 2019