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電磁波センシング基盤技術

世界の雲分布を計測し地球温暖化の鍵を探る／高橋 暢宏

世界の雲分布を計測し地球温暖化の鍵を探る－EarthCARE（アースケア）衛星搭載の雲プロファイリングレーダの開発－「NICT がこれまで培ってきた雲や雨を計測するレーダ技術は地球全体の雲や降水を監視する衛星へと発展してき ました。EarthCARE 搭 載 の 雲プロファイリングレーダはそのうちのひとつです。この衛星は地球温暖化予測の研究等に役立てられます。
」

高橋 暢宏（たかはし のぶひろ）

経営企画部
企画戦略室 総括プランニングマネージャー

大学では気象学を専攻し、レーダを使った降水システムの解析等を行ってきた縁で、熱帯降雨観測衛星（TRMM）が打ち上がる 3 年ほど前に、郵政省通信総合研究所（現NICT）に入所した。以来、衛星搭載降雨レーダや雲レーダとかかわりを持ってきている。クラリネット演奏が趣味で、長年オーケストラで活動している。最近は、もっぱら息子と遊ぶことが最大の楽しみになっている。

地球温暖化問題の解決を目指して
地球温暖化に代表される気候変動の問題は、私たちに身近な問題となってきています。特に将来への不安を少しでも減らすという観点から、低炭素社会の実現、省エネ、エコというキーワードが頻繁に使われています。この問題に対する科学の役割としては将来の姿を正確に予測することが考えられます。例えば、将来どんな気候になるのか？四季はどうなるのか？年ごとの天候の変化は大きくなるのか？といった疑問に答えることです。その鍵となるプレーヤーは数値気候モデルです。いま話題の「京（けい）」や「地球シミュレータ」といったスーパーコンピュータがそれに該当します。地球温暖化問題では、二酸化炭素の増加による温暖化のシミュレーションが数多くなされて218光ネットワーク技術

Ⅰ−１

ワイヤレスネットワーク技術

Ⅰ−２

ネットワークセキュリティ技術

Ⅰ−３

新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

Ⅰ−４

CPRは雲の鉛直構造の情報を取得するのに用いられます。

やエアロゾルといわれる大気の塵です。といいまとなっています。このようなことから、雲の、それすのも、高い高度にある雲（絹雲など）
は氷粒子かも地球全体での、高さや厚さを正確に観測するらなっており、太陽光は透過しますが地球表面かことが重要なのです。そこで、人工衛星の出番でら放射される赤外線は吸収しますので、温暖化にす。人工衛星なら広い太平洋の真ん中でも、人が寄与する効果を持っています（毛布の役割などと住んでいないような砂漠でも、同じように観測すいわれています）。一方、低い高度にある雲（層積ることができるからです。

ICT

基盤技術

ピュータによる予測であっても非常に難しい問題

Ⅲ 未来

いますが予測精度向上の鍵を握っているのは雲ユニバーサルコミュニケーション基盤技術

EarthCARE観測イメージⅡ

図1

雲など）は真っ白く見えることからもわかるように、太陽光をよく反射して、地表面の気温を下げ

EarthCARE ミッションができるときに核として働きます。そのため、雲このような 背景 のもとに、EarthCARE ミッの現れる高さが違ってくると温暖化の度合いがションはスタートました。EarthCARE は英 語変わってくるのです。さらに細かく言えば、雲によの Earth Clouds, Aerosols and Radiation

る効果は雲粒の大きさや雲の層の厚さ、また相Explorer を略したもので、日本語では雲・エア状態（雨か雪か）などで決まるため、スーパーコン

ロゾル放射ミッションと訳されますが、地球上の௶ၡฆఒɈ჎ᅰɬȾȩɥॸ࢞ଞȹȻ

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術る効果を持っています。そして、エアロゾルは雲219

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電磁波センシング基盤技術

世界の雲分布を計測し地球温暖化の鍵を探る／高橋 暢宏

雲とエアロゾルを立体的に観測し、地球上の放発）によって実を結んでいます。そして、さらに技射バランスのメカニズムを明らかにすることを目術的に難しい高周波レーダ（雲レーダ）へと挑ん的とした人工衛星です。この衛星計画は欧州宇できました。1996 年には航空機搭載の雲レーダ宙機 関（ESA）と日本（宇宙航 空研究 開発 機構 :の開発を行い、この実績をもとに 2007 年からJAXA と NICT）の共同 開発計画であり、2015

JAXA と共同で CPR の本格的な設計・開発を開年の打ち上げを目指しています。図 1 に観測のイ始しました。NICT はこれまでの雲レーダの開発メージを示します。この EarthCARE 衛星の大経験を活かして、送受信部と 1 次放射器の機能

きな特徴は 94GHz（波長約 3mm）の雲プロファをもつ準光学給電部の開発を担当し、直径 2.5m

イリングレーダ（以下 CPR といいます）とライダーの大型アンテナと信号処理部、そしてレーダの全（レーザ光を用いたリモートセンサー）を同時に体システムを JAXA が受け持っています（図 2 に搭載していることで、これによって雲やエアロゾCPR の概念図を示します）。送受信部は 94GHz

ルの出現高度などの鉛直の分布情報を測定しまの電波をパルス状に送信し、雲から返ってきた電す。CPR は JAXA と NICT が 協 力して 開 発し、波を受信する機能を持つ、CPR の心臓部と言えライダーなどその他の機器の開発および衛星打ち上げは ESA が担当しています。
私たちが開発する CPR のチャ
レンジは雲の立体的な構造の計測にドップラー速度計測機能から得られる雲内の上下運動の情報を加えることによって、雲の実態を明らかにすることです。このドップ
ラー速 度計 測機能は、雲や降水を測る衛星搭載のレーダとしてはEarthCARE が初めて挑戦するもので、世界から注目されています。
NICT だからこそ
NICT ではこれまでもリモートセンシング機器の研究開発を長年にわたって行ってきており、その成果が 1997 年に打ち上げられた
熱帯降雨観測衛星（TRMM）搭載の降雨レーダや 2014 年打ち上げ予定の全球降水観測計画（GPM）
主衛星搭載の二周波降水レーダ（DPR）（いずれも JAXA と共同開

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図2

EarthCARE衛星搭載雲プロファイリングレーダ（CPR）の概観図
C PRは直径2.5mの主反射鏡（アンテナ）、送受信部、準光学給電部、信号処理部から構成されています。

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ワイヤレスネットワーク技術

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ネットワークセキュリティ技術

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新世代ネットワーク基盤構成技術／
テストベッド技術

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図3

EarthCARE/CPRの送受信部のエンジニアリングモデル

Ⅱ
ユニバーサルコミュニケーション基盤技術ます。準光学給電部は送信と受信を分離する機能を持ち、光学的なアプローチで少ない損失を実現するとともに、ドップラー計測機能を満たすための高い製造精度を実現しました。
現在、CPR はエンジニアリングモデルというⅢ 未来

実際に搭載する機器の性能を確認するためのモデルの開発を終え、打ち上げに耐え、宇宙環境において所望の性能が実現できることを試験・確

基盤技術

IC
T

認しています（図 3、4 に NICT が開発した送受信部と準光学給電部のエンジニアリングモデル

図4 EarthCARE/CPRの準光学給電部のエンジニアリングモデル

Ⅳ 電磁波センシング基盤技術の写真を示します）。今後、搭載機器の製造・試
験、打ち上げがあり、そしてそのあとに CPR のデータを用いた研究が待っています。長い道のりですが、一歩一歩着実に進めることができれば、と考えています。

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