衛星海洋学分野
Hokkaido

Sendai,
Miyagi

270

290
Band13 Temp. (K)教 授

須賀 利雄(兼)

准教授

境田 太樹

セミナーや研究室の各種行事
は、地球環境物理学講座（海洋物理）と一緒にやってます。

ひまわり8号
2015年3月26～30日(repeated)

衛星海洋の始まり

1988年7月13日（水）（2018年に30周年）「地球観測衛星データ受信解析室」の開室式- 理学部天文及び地球物理学科第二・海洋物理学講座（当時）の所属。
- 文部省（当時）の「民間との共同研究」のカテゴリーで1987年度から東北大学と東北電力との間で進行中の「衛星を利用した気象・水文・海洋物理学の展開」の研究用設備。
- NOAA-HRPT1データの受信施設2やデータ処理及び解析装置などを設置。
# NOAA-HRPTデータ受信は、2010年7月21日で終了（受信機器の老朽化により修理出来ず）## 受信解析室は、2011年3月11日の地震により地割れが発生したため2011年度末に取り壊し。
2総合棟の屋上に受信アンテナが残っている。
1NOAA衛星は米国の極軌

道衛星。HRPTデータは衛星が配信するデータで、受信施設を用意すれば、自由に使う事ができた。
衛星搭載AVHRRセンサのデータは、海の表面温度（海面水温, SST）の観測に活用された。

TIROS (Television Infrared Observing Satellite) Series （NOAA衛星）

TIROS-1 (1960.04.01-1960.06.15)
TIROS-2 (1960.11.23-1961.01.22)
TIROS-3 (1961.07.12-1962.02.28)
TIROS-4 (1962.02.08-1962.06.30)
TIROS-5 (1962.06.19-1963.05.13)
TIROS-6 (1962.09.18-1963.10.21)
TIROS-7 (1963.06.19-1968.06.03)
TIROS-8 (1963.12.21-1967.07.01)
TIROS-9 (1965.01.22-1967.02.15)
TIROS-10 (1965.07.02-1966.07.31)

TIROS-M (1970.01.23-19*.*.*)NOAA-1 (1970.12.11-1971.08.19)
NOAA-2 (1972.10.15-1975.01.30)
NOAA-3 (1973.11.06-19*.*.*)NOAA-4 (1974.11.15-19*.*.*)NOAA-5 (1976.07.29-1979.08.*)
TOS (TIROS Operational System)
ESSA-1 – ESSA-9
ITOS (Improved TOS)TIROS-M – NOAA-5

実用的な衛星海面水温観測開始
1980年代から（AVHRRセンサ登場）
TIROS-N (1978.10.13-1981.02.27)
NOAA-6 (1979.06.27-1986.11.16)
NOAA-7 (1981.06.23-1986.06.07)
NOAA-8 (1983.03.28-1985.12.30)
NOAA-9 (1984.12.12-1988.11.07)
NOAA-10 (1986.09.17-1988.09.*)
NOAA-11 (1988.09.24-2004.06.16)
NOAA-12 (1991.05.14-2007.08.10)
NOAA-13 (1993.08.09-1993.08.21)
NOAA-14 (1994.12.30-2007.05.23)
NOAA-15 (1998.05.13-*.*.* / AM Secondary)
NOAA-16 (2000.09.21-*.*.* / PM Secondary)
NOAA-17 (2002.06.24-2013.4.10)
NOAA-18 (2005.05.20-*.*.* / PM Secondary)
NOAA-19 (2009.02.06-*.*.* / PM Prime
Services Mission)

ESSA-1 (1966.02.03-1968.06.12)
ESSA-2 (1966.02.28-1970.10.16)
TIROS-N
ESSA-3 (1966.10.02-1968.12.02)
TIROS-N – NOAA-7
ESSA-4 (1967.01.26-1968.05.05)
ESSA-5 (1967.04.20-1970.02.20)
ATN (Advanced TIROS-N)
ESSA-6 (1967.11.10-1969.12.03)
NOAA-8 – NOAA-19
ESSA-7 (1968.08.16-1970.03.10)
ESSA-8 (1968.12.15-1976.03.12) ESSA : Environmental Science Services Administration
ESSA-9 (1969.02.26-1972.11.15) (1965-1970) 環境科学事業局（庁）衛星観測によって変わったこと
船舶等の現場観測に基づく（Argo以前）
気象庁海況旬報（10日間）

人工衛星データ
AVHRR SST スナップショット

1989年12月中旬
分解能（格子間隔）：1度(100km)

1989年12月10日16:52UTC
分解能：0.01度(1km)

衛星海洋リモートセンシング ○ 広域を、細かく、繰り返し観測できる△ 海の表面付近の情報限定（海面水温、海色、海面塩分？、日射、海面形状［→海上風、流れ］）

海面水温観測の展開?

・マイクロ波SST観測は常態化。観測頻度も向上(?)
空間解像度の向上には時間がかかりそう。

更なる高度化 ?
Hourly, Cloud-free,
1km-resolution, ...

・IR SST観測は、高解像度化(S-GLI/GCOM-C[しきさい2017.12.23打上げ])・高頻度化(HIMAWARI-8)。

Microwave based SST
Microwave SST & merged technique による外洋SST観測(2000年頃から)

IR based SST

Ship based SST

5km, Daily, Cloud-free(NGSST-O)
AVHRR / NOAA がSST全球観測を牽引(1981年から)1km, 1日に数回のSST Snapshot
広域を、細かく、繰り返し観測100km, 10-days

赤外SST観測で問題となる事柄

衛星赤外センサ

途中（晴天）大気の状態→

大気補正(1) 大気放射伝達モデルの利用(2) 火山性エアロゾルの影響補正

雲による遮蔽→ 雲域と晴天域の区別（雲域除去）

晴天大気↓
吸収

海面からの赤外放射

海洋表層の熱的状態→ 特に現場観測との比較のときに大きな誤差要因となりうる。

雲↓
遮蔽(1) 急変する場合には観測時間差が問題となる。
(2) 大きな水平温度勾配が存在する場合には、衛星の解像度が影響する。
(3) 大きな水温鉛直勾配が存在する場合には、現場観測がどのように行われたかが重要となる。

マッチアップデータの収集の方法→ 例えば、海洋のある1点で1年間をかけて集めた場合と、全球を対象に1日で集めた場合を比較した時、現場観測と衛星観測の関係は同じになるか？
→ 沿岸と外洋で、現場観測と衛星観測の関係は同じか？（物理も関係）Difference from Foundation SST
-0.3C

0C

1C0C

海面近傍の温度構造
2C
Interface SST

Depth～10 μm

Skin SSTδ

～1 mm

Subskin SST～1 m"bulk" SST(Sea temperature at depth)

Foundation SST～5-10 m
Day

Night

分子熱伝導が支配的な molecular sublayer では、

TQz 0T Q

molecular sublayer の厚さ(δ)が、Kolmogorov micro-scale
1/ 4に比例すると仮定
 3     Donlon and the GHRSST-PPScience Team (2005)(日変化しない)ε は乱流運動エネルギーの散逸の割合。
弱風時（free convection）：
  gQb /  C p 
風がふつうにあるとき（forced convection）：

  u*w 3 / z衛星海洋学分野
研究目標：海面境界過程等の研究と衛星海洋学的研究の同時展開
精度向上

海面境界過程大気海洋相互作用
海洋・大気・陸相互作用
衛星海面水温高水温

低風速
風：気象モデルから融合海面水温開発・改良
衛星データの整備・充実

現象理解

情報抽出手法の開発← 現象の解析例
陸上地形（島）の影響を受けて、弱風となり、海面水温が上昇← 赤外・マイクロ波衛星データを利用した融合海面水温

海洋・数値シミュレーションの結果

海面水温フロント→・・衛星からの情報抽出の例

衛星海色データを利用した研究
海色（クロロフィル量）

海の表面温度（海面水温）

47N

47N

30N
133E

150E
-2log10(Chl-a) [mg/m3]

330N
133E

150E
-3

SST [℃]

25

OCTS/ADEOS-I Apr. 26, 1997

クロロフィル量

海面水温

フロント（値の変化の大きいところ）フロント唐木 亮聡, 2017年度修士論文から
MODIS/Aqua
4:24UTC, Apr. 24, 2005

衛星海面高度計データを使った渦の検出と解析（新田）cm

東北沖暖水塊衛星海面水温データ等を使ったMarine Heatwaveの研究（半澤）Marine Heatwave (MHW) : 海面水温の異常上昇現象。海洋生態系に影響大。

MHW強度
543210

北海道沖の発生状況

19822018衛星海面水温データ等を使った台風による海洋変動の研究（久保）

台風（2019年19号）に伴う風

台風（2019年19号）期間中のSST変動

2001～2019年の台風によるSST変動の平均

大学院生の研究テーマ
新田君（2019年度修士論文）の研究テーマ
Mesoscale ocean eddies（中規模渦）→ 海面高度計
半澤君（2019年度修士論文）の研究テーマ
Marine heat wave
→ 海面水温久保君（2020年度修士論文）の研究テーマ
台風に伴う海洋変動→ 数値予報データ＋Argoデータ＋海面水温

衛星データを研究に活用することを念頭に置いています。が、「縛り」は強くありません。

気象庁GPVデータ（2007〜2016）から作成した日本周辺海域の降水量の平均分布図。（日高一希,2018年度修士論文）

2015/04/13 14:07
2016.11.14 11:33
2015/12/07 11:02

海にも面白い現象が色々あります。
衛星などのデータを活用して、一緒に海の研究をしましょう！
2018/08/21 10:52