日本雪氷学会の地球観測衛星ミッションの利用計画（ロードマップ）－衛星観測分科会有志によるドラフト案－

2014.11.08

雪氷分野における衛星センサと観測対象

重力衛星
高解像度光学センサ
静止衛星
全球光学イメージャ
合成開口レーダ
走査型ライダー

受動型マイクロ波

氷河

降雪氷床
積雪海氷

積雪雪氷分野における衛星センサと観測対象
衛星センサー

類似センサー

観測対象

提案

高解像度光学セン
サ

AVNIR-2, PRISM

氷河、氷床、海氷、 高解像度化、立体視可能
積雪
センサー

合成開口レーダ

PALSAR-2

氷河、氷床、海氷、 タンデム観測、多波長化
積雪

受動型マイクロ波センサ

GCOM-W/AMSR2 氷床、海氷、積雪 高解像度化

全球光学イメージャ

GCOM-C/SGLI

氷河、氷床、海氷、 雪氷・雲検知チャンネル追降雪、積雪
加走査型ライダー

新規提案

氷河、氷床、積雪、海氷

静止衛星光学センサ

ひまわり8-9号

積雪、降雪、海氷 高解像度化、雪氷・雲検知
チャンネル追加

重力センサ

GRACE, GOCE（日 氷河、氷床、積雪 高解像度化
本ではなし）

陸域雪氷観測・高分解能光学衛星センサー
・合成開口レーダー取りまとめ担当者：
永井裕人（JAXA）
中村和樹（日本大学）

陸域① 広域＋高分解能＋立体視観測が可能な光学衛星
搭載センサ
・可視域パンクロマチックセンサ
空間分解能：1m
観測幅：70km
付随機能： 立体視（常時3方向視 or SfM）
・レーザー距離計

先進光学衛星（計画中）を活用
開発コストのスマート化併用観測で世界最高精度の全球標高データ生成・変化抽出
同時観測
広域観測頻度の向上
被雲の影響低減

運用軌道：先進光学衛星（計画中）の隣接軌道
先進光学衛星2019~

新衛星

レーザー距離計
精度~10cm

立体視

一度に観測できる幅＝140 km

世界最高精度 / 頻度での地表物の高度変化モニタリング

アジア高山域における水資源変動予測
氷河表面低下の広域・高頻度分析
氷河湖変動把握（氷河湖決壊洪水等）
海氷流動の高精度把握
陸域積雪深度の高頻度・広域観測陸域③ 計画中の衛星と関連させた仕様・海外衛星との差別化

先進光学衛星と並走・同時観測で分解能1m
観測幅140kmを実現
広域幅で観測機会を増やし、小型衛星（複数・安価）と同等の入手のしやすさを確保*カッコ内は空間分解能

陸域② タンデム・Lバンド合成開口レーダー衛星
合成開口レーダーによる標高データ取得および変位量解析
SAR衛星１基の場合、最短42日後の同性能の衛星を並走（タンデム化）させることデータと干渉させるため、その間にで、高頻度の標高データ更新・微小変化抽出変化が生じると標高値に誤差が生じるが可能になる
ALOS-2(運用中2014~)

新衛星

世界最高精度での地表物変位量モニタリング
アジア高山域における水資源変動予測
例：氷河の流動速度把握
北極・南極における氷河氷床変動把握
例：末端崩壊の監視・予測
氷河周辺地形の安定性評価
例：永久凍土融解に関係する斜面崩壊
氷河湖周辺の安定性評価（洪水対策）
多偏波観測による氷種・氷厚推定

広域性
隣接領域の同時時測も可能

その他：
Lバンド＋他波長の同時搭載
より多様な雪氷表面観測

タンデム化の利点

干渉SARによる標高データ作成＋数センチの微小変動検出経済性 開発済のセンサを流用できる
継続性 片方が停止しても重要な観測は継続できる
広域性 隣接領域を同精度で同時に観測できる

水循環変動（海氷、氷床）観測• 高分解能受動型マイクロ波放射計• 走査型ライダー• 高分解光学イメジャー
取りまとめ担当者：
直木和弘（東海大学）
館山一孝（北見工業大学）

•••

高分解能マイクロ波放射計
走査型ライダー
高時間分解能光学イメージャー(1) 目的海氷の分布、種類、移動、厚さを測定する
陸上の積雪量を測定する
氷床の高さ、融解量を測定する(2) 意義気候変動解明に対し海氷データの活用
海氷域における船舶航行や海洋プラットフォームでの活用陸上の積雪は人間活動と密接であり、防災・水資源への活用
氷床の質量収支推定への活用(3) 要望 マイクロ波放射計：海氷域を毎日、18GHzで1kmの分解能
 走査型ライダー：雪氷圏を2日で観測
 高時間分解能光学イメージャ―：雪氷圏を1日4回(4) 社会的ニーズ
 気候予測：海氷の正確な観測データ、氷床観測データの提供
 航路：海氷域・近傍を航行する船舶関連へのデータ提供
 資源開発：海氷域における資源開発関連へのデータ提供
 水産資源：海氷域の生態関連へのデータ提供
 水資源・防災：水源量の把握や雪崩等の防災分野へのデータ提供

GCOM-W/AMSR2の研究利用のニーズと要望
１．現状の標準プロダクトとニーズ
１）物理量に関するニーズ■大気：積算水蒸気量，積算雲水量，降水量■陸域：積雪深，土壌水分■海域：海洋 → 海水温，海上風，塩分
海氷 → 海氷密接度，海氷移動，海氷表面温度，海氷種類・厚さ，融解，海氷上の積雪深⇒ 海洋・海氷の標準プロダクトの増強が必要⇒ 海氷の厚さ・温度・塩分がわかると工学的性質（強度）へ発展

２）クオリティに関するニーズ
・空間分解能向上への挑戦： 現状の10kmから目標1kmへ
・新たな周波数の導入： 海洋や海氷の表面塩分などの新たなプロダクトの開発に寄与

２．将来的なデータ利用
１）我が国に関連する海底資源開発
・ロシア北極海沿岸のヤマール半島で天然ガスの採掘，2018年から日本へ輸送開始
・オホーツク海マガダン沖海底油田開発
・グリーンランド北東沖油田開発⇒ 気象観測所が無い海洋での気象観測⇒ 海氷状況の監視と予報

２）北極海航路
・現在は7月～11月に約200件/年の航行
・北極圏の資源開発が進むとともに利用数増大
・通年航行へ発展⇒ 船舶の氷海航行性能（砕氷能力，速度）を正確に評価するた
めに，海氷の工学的性質（強度など）の把握が重要⇒ 海氷の温度，塩分，厚さの衛星情報が必要

気候変動監視、雪氷微物理量観測
・可視、近赤外、赤外全球イメージャー
取りまとめ担当者：堀雅裕（JAXA）

雪氷研究分野におけるGCOM-C/SGLI型センサへのニーズ、メリット、要望[科学技術的側面]• 地球の放射収支・水収支に重要な積雪・海氷域の分布を捉えることが可能• 単なる雪氷域の面的分布だけでなく、反射率や温度など、雪氷表面の質的特徴を捉えることが可能→ 数値気候モデル改良に必要な積雪変質過程の解明に貢献[これまでの成果]① ADEOS-II/GLIによる北半球広域積雪面積および積雪物理量分布の把握② MODISデータを用いたグリーンランド氷床上積雪物理量の長期変動検出
積雪分布

雪面温度

積雪粒径

①ADEOS-II/GLIによる北半球広域積雪被覆・積雪物理量分布の把握 ②MODISによるグリーンランド氷床上積雪粒径の長期変動（増加・融解）トレンドの検出[課題、他ミッションとの連携可能性など]• SGLI型は積雪水量の計測が困難 → AMSR2型、ライダー型センサとの連携により、面・質的分布に加え、量的分布の把握が可能となり相乗効果が大きい雪氷研究分野におけるGCOM-C/SGLI型センサへのニーズ、メリット、要望[安全保障的側面]• 豪雪イベント直後の積雪被覆範囲の把握（但し、日本海側における降雪時は雲で見えない可能性あり。PALSAR-2型のようなレーダー型との併用が望まれる）• 国内外における港湾内及び主要な海上航路上の結氷・氷山流出状況等の把握（SGLI型の反射率・表面温度情報＋PALSAR-2型の反射信号の利用）[産業振興的側面]• 海氷航路上の氷況把握（曇天時は観測できないが、1日でも晴れれば AMSR2型の数10kmに比べてより細かい 250m程度の空間分解能で海氷分布状態が捉えられる→AMSR2型、PALSAR-2型との併用で、より正確な氷況状態の把握が可能となる）→氷海航路の運航安全情報サービスとしての利用（気象庁、海上保安庁、ウェザーニューズ社、極地研（しらせ向け海氷情報）などで衛星由来の海氷情報を利用中。GRENE北極事業でも航行支援の実現方法を検討中）• AMSR2型、ライダー型センサとの連携により、積雪域＋積雪水量の観測精度を向上させ、水資源としての積雪量を推定→治水、利水事業への貢献
新規ミッションへの要望：雪氷・雲検知用チャンネル（1.24, 3.7 μm）の追加

陸域雪氷圏（積雪・氷床）、海氷観測• 走査型ライダー取りまとめ担当者：谷川朋範（JAXA）

走査型ライダー(イメージングレーザースキャナ)の提案(1) 目的走査型多波長ライダーによる陸(積雪・氷床), 海洋(海氷)情報の高分解能・高精度観測(2) 意義水資源/雪氷防災を目的とした積雪深/質量収支の高分解能/精度観測冬季船舶航路の把握を目的とした海氷密接度/氷厚の高分解能/精度観測その他, 沿岸警備, 洪水対策, 道路鉄道建設への利用(他圏への応用)(3) 技術的要素
イメージャとの相互利用(相互検証)
陸, 大気, 海洋観測のための可変データサンプリング時間
強力レーザの超寿命化(4) 社会的ニーズ
水資源・水保全：積雪面積・山地の積雪/融雪水の把握↑アジア航測HPより
雪氷防災・減災：雪崩予測，氷河湖決壊予測，積雪域火山予測氷河氷床質量収支：グリーンランド/南極氷床質量収支
海氷監視：北極海航路把握(海氷密接度,氷厚監視)

気候予測：海氷の正確な観測データの提供
航路：海氷域・近傍を航行する船舶関連へのデータ提供
資源開発：海氷域における資源開発関連へのデータ提供
水産資源：海氷域の生態関連へのデータ提供

陸域雪氷圏、降雪、海氷観測
・静止衛星センサー
取りまとめ担当者：青木輝夫（気象研）

次世代静止気象光学センサー（ひまわり型）(1) 目的積雪分布、降雪・雲物理、海氷、雪氷災害観測・予測の精度向上(2) 意義過去の観測データとの接続による積雪・海氷分布や気候変動監視雪氷防災、水資源管理、船舶・交通安全のための高時空間分解能観測地球システムモデル、領域気象モデルの雪氷物理過程の改良(3) 技術的要望
国内観測のための高解像度化
雪氷・雲検知用チャンネル（1.05, 1.24, 1.38 μm）の追加(4) 社会的ニーズ
気候変動監視：積雪分布、海氷分布の監視、予測
雪氷防災・減災：大雪、地吹雪、雪崩、融雪洪水予測
水資源管理：山岳域の積雪分布、河川管理、融雪量の把握、予測
船舶・航空・陸上交通安全：海氷監視、降積雪が航空、陸上交通に及ぼす影響監視、予測
積雪汚染監視：雪氷面アルベド低下による融雪加速効果

雪氷研究分野における平成30年以降の衛星利用計画
2010
H22

ロードマップ2015
H272020
H322025
H372030
H42・高解像度光学センサ（AVNIR-2, PRISM型）

立体視可能センサー
・合成開口レーダー

2006-2011（PALSAR-2型）

タンデム、多波長化
・水循環変動受動型マイクロ波（GCOM-W/AMSR2型）

先進光学衛星：氷河台帳・氷床流動監視

ALOS

AMSR-E

2002-2011

ALOS-2/PALSAR2

ALOS-2後継ミッション：氷河台長・氷床流動監視

GCOM-W/AMSR2
次世代高性能マイクロ波ミッション：海氷、積雪水量監視

高解像度化
・気候変動監視 ADEOS-II
光学センサー 2002-2003

GCOM-C/SGLIGCOM-C後継ミッション：積雪域・物理量観測
AMSR2型、ライダー型と連携した積雪水量観測（GCOM-C/SGLI型）

雪氷チャンネル追加
・走査型ライダー（新規）・次世代静止気象
光学（ひまわり型）
雪氷チャンネル追加

新規ミッション？：氷床厚、海氷厚、積雪深等監視
ひまわり8号（観測）ひまわり9号（待機）ひまわり8号（待機）ひまわり9号（観測）ひまわり9号（待機）