JAXA、全球降水観測計画主衛星(GPM主衛星)の初画像の取得に成功

宇宙航空研究開発機構(JAXA)は3月25日、2014年2月28日に種子島宇宙センターより打ち上げた「全球降水観測計画主衛星(GPM主衛星)」が初画像を取得したと発表した。

初画像の取得に関し説明を行うJAXA GPM/DPRプロジェクトの小嶋正弘プロジェクトマネージャー(左)、情報通信研究機構(NICT)電磁波計測研究所の井口俊夫 所長(中央)、JAXA地球観測研究センター 技術領域リーダの沖理子氏

全球降水観測計画(GPM計画)はJAXAと米国航空宇宙局(NASA)が進める国際共同ミッションで、GPM主衛星とほかの協力機関の副衛星群とで、1日に複数回、地球全体の雨や雪などの降水を観測しようというもの。GPM主衛星は、JAXAが情報通信研究機構(NICT)と共同で開発した二周波降水レーダ(DPR)およびNASAの開発によるGPMマイクロ波放射計(GMI)の2つのミッション機器を搭載しており、これらによって、地球の降水状況の観測を行う。

打ち上げ後、DPRは3月9日より、GMIは3月5日よりそれぞれ初期チェックアウトを行ってきたが、今回取得に成功した画像は、この際に得られたデータを試験的に処理したものだという。

3月25日の時点では、搭載している機能のほとんどの確認が終わり、機能的には問題ないことが確認されたことから、それぞれの機能の性能がどの程度発揮できるのかの確認を行っている段階にあるという。

今回取得に成功した画像は、2014年3月10日22時39分頃(日本時間)に、日本の東海上(北緯40度、東経167度付近)にあった温帯低気圧を捉えたもの。DPRはGMIに比べ、観測幅は1/3程度しかないものの、GMIが降水を平均的に観測するのに対し、雲の中の降水の構造を3次元で観測することが可能であり、2つのミッション機器を組み合わせることで、熱帯から高緯度までの範囲のさまざまな降水システムの構造を観測することが可能になった。

ちなみに、今回撮影された温帯低気圧は、3月8日に沖縄近海で発生し、9日から11日にかけて日本の南海上を北東方面に進んだもので、撮影された時刻ころの中心気圧は976hPaと、台風なみに発達していたという。

実際にDPRによって得られた降水の3次元分布をみると、高さ方向のスケールとしては、水滴(雨)が上空6km程度まで存在することが確認された。一方、GMIの画像では縦方向ではなく、平面的に広く降水状況を見ることができることが確認され、この2つを組み合わせることで、高度な雨の情報を得ることができるようになることが示されたとする。

二周波降水レーダ(DPR)による降水の三次元分布 (C) JAXA/NASA	GPMマイクロ波放射計(GMI)による降水の平面分布 (C) NASA/JAXA

左は2014年3月10日22時の静止気象衛星の雲画像(グレースケール)にGMIの36.5GHz水平偏波チャンネルの輝度温度観測を重ねたもの。(C) NASA/JAXA(雲画像データはJMA/NOAA提供)。右は同日21時の実況天気図(気象庁提供の原図にJAXAが着色・編集したもの)。日本の東側にある発達した温帯低気圧をGPM主衛星が捉えたていることがわかる

また、DPRによる地表面の降水の強さの分布図から、一部を切り出し、降水強度に直す1つ手前の物理量であるレーダー反射因子をKuバンドとKaバンドで比較したところ、Kaバンドの減衰とKuバンドの減衰に差があることが確認され、その差を用いることで降水量の精度を向上できることも確認できたとするほか、降雪粒子が融け始める気温0℃の高さから下の厚さ数100mの層内、いわゆる「溶融層」はレーダーの反射が強く出やすい「ブライトバンド」と呼ばれるが、温帯低気圧の北側で低く、南側で高いという構造が確認され、これにより、前線の暖気と寒気の境で、北側が寒く、南が暖かいという差を捉えており、北側では雪が降っているという推測を得られたとのことで、こうしたデータが揃ってくれば、将来的に地球の気候変動や気候モデルの改良などにつながる情報として各種の研究に活用されるようになると考えられるとしている。

DPRによる観測の詳細図。左がDPRによる地表面の降水の強さの分布。今回のデータ取得成功により、今後、降水の推定精度の改善が期待できるようになるという。右は、左の図のA、Bを線で結んだ部分のレーダ反射因子の鉛直断面図。上がKu帯(13.6GHz)、下がKa帯(35.5GHz)。横軸は左の図のAからの距離。縦軸は高度(km)を表している。Ku帯とKa帯で観測の違いを見ることができる (C)JAXA/NASA

なおJAXAでは今後、同衛星について、ミッション機器の校正、観測データの精度確認などを行った後、GPM主衛星が観測するデータを、2014年夏ごろから世界中の利用者へ提供する予定だという。