日本学術会議 大型研究マスタープラン2 0 2 0 重 点 課 題

航空機観測による
気候・地球システム科学研究の推進

Ice sheet

Experimental forest

Snow crystal

Haze

Ocena current

Volcano概要

気候・地球システムと航空機観測の役割

現在、 地球温暖化 ・ 環境変化が急速に進行し、 台風 ・ 集中豪雨災害が激甚化するとともに、 食糧生産などの人類の社

気候 ・ 地球システムの航空機観測

会基盤に大きな影響を与えつつあります。 気候 ・ 地球システム科学研究の最大目標は、 さまざまな地球科学分野の観測 ・知見を統合し、 将来の地球気候 ・ 環境を予測することであり、 その成果を社会に提供することです。 温度場や放射量な大気

どのグローバルなマクロ量は人工衛星観測から大掴みに得られます。 一方、 気候 ・ 環境モデルは温室効果気体の濃度やエアロゾルの化学組成などのミクロ量の計算に基づき温度場や放射量を計算しているため、 人工衛星では捉えられない
これらミクロ量の観測が予測精度向上の鍵となります。 これらのミクロ量を広域かつ高度分布まで含めて測定できるのは航空機観測だけです。 すなわち、 航空機観測は地上や人工衛星観測では得られない全く新しい観測量を得る唯一の手段

人間活動

最大不確定要因

主要因

社会的インパクト

エアロゾル ・ 雲

温室効果気体集中豪雨 ・ 台風

社会影響

発生源

であり、 気候 ・ 地球システムの本質の理解と将来予測研究のブレークスルーを実現するものです。

相 互 作 用 システムとしての振る舞い

気象災害
農業
水資源

陸域
生態系

地震
火山
津波
海水準

地球表層

本計画では、 わが国初となる地球観測専用の航空機を導入し、 10 年間にわたり観測研究 ・ 機器開発 ・ 人材育成を実施

観測します。 世界のトップレベルにある観測技術を持つ日本の強みを活かして、 いまだに世界の国々が実現できていない、

雪氷

海洋

ミクロ量 ・ 素過程の理解に基づいた気候 ・ 地球システムの理解という地球科学のパラダイムシフトを目指します。 地球シ
ステムは、 大気、 海洋、 雪氷、 陸域生態系などのサブシステムの複雑な相互作用の総体として成り立っているため、 航空機観測を軸として、 地球科学を統合的に理解する新しい研究の枠組みを実現します。 日本の先端技術で開発されている無人機による地球観測も推し進め、 理学と工学を融合した新しい学問分野を創出します。

緩和策
緩和策

本計画では特に、 人為的な環境変化が急激に顕在化しているにも関わらず、 航空機観測の空白域となっているアジアと災害の把 握 ・ 予 測 精 度 の 向 上
災害の把握

防災
防
災 ・ 減災気候 ・ 環境の 将 来 予 測 精 度 の 向 上

適応策

北極に重点をおいた観測研究をアジア諸国との研究交流を進めながら展開し、 得られた科学的知見の提供により国際的な適応 ・ 緩和策の施策に貢献します。 また国内の台風 ・ 集中豪雨の予測精度子向上、 それらに伴う災害や地震 ・ 火山な

航空機による観測計画

どの災害状況の把握の迅速化により、 我が国の防災 ・ 減災に貢献します。 これらの研究により、 人材を育てるとともに
SDGs への貢献、 すなわち地球科学の社会的な使命を果たします。

本研究で使用する観測機（G-IV）の観測飛行の可能エリア

キーワード

航空機専有利用による継続観測， 航空機観測による新しい物理量の取得，

中国・ロシア管制
空域（飛行不可）防災・ 減災， 適応 ・ 緩和策の施策への貢献， SDGs への貢献

日本
管制空域

北極点

韓国・台湾・香港
管制空域

75°
N

学 術 的意義
ミクロ量

往復観測
飛行
可能範囲

マクロ量

マクロ量 （システム） の振る舞い理解に、 ミクロ量 （素過程） の理解が不可欠（素過程）

現象のスケール

1nm

1mm

1cm

1m

10m

100m

1km

10km

（システム）

100km 1000km 10000km

航空機観測

人工衛星観測サンプリング ・ 高度分布

高度積分量

分子

大気

1µm

エアロゾル

雲・雨粒

乱流

積雲

集中豪雨

台風

爆弾低気圧

気候変化

プランクトン プラスチックゴミ

雪氷

微物理過程

陸域生態系

葉

風波
積雪深

樹冠 林床

魚群

赤潮

積雪（広がり）
気体吸収・排出

藻場・干潟
氷河
森林

渦

氷床

気候変化

海流
凍土

海氷

生態系サービスジェット機を専有利用

アジアの観測飛行可能エリア（民間機をレンタル）

往復観測飛行
可能範囲

ロングイヤービーン（北極観測拠点）

優れた航続距離 （6500km）・ 運用想定される搭載機

高度 （13km） ・ ペイロード 3t ・ 電源機能付き）、 地表面・海面高度計、 ドロップゾンデ投下口、 雲プローブ、 風の３成分測定プローブ、⇒多様な地球観測に対応可能

各種気体成分、 エアロゾル粒径分布 ・ 化学成分測定器、 スペクトルカメラ、 放射計ほか

合成開口レーダ、 雲 ・ 降水レーダ ・ ライダ （上向きと下向き、 ドップラー

機体改修が可能

航空機観測推進委員会が策定した観測目標の基づき観測提案を選定しまプロペラ機 ・ 水上離発着機 ・ 無人機利用もす。 特に、 気候変動問題における適応策に貢献する研究や防災 ・ 減災に資する観測研究を積審査の上で支援

極的に実施します。

最先端の無人機の地球観測利用
将来の無人航空機の活用

気候変化

最近のドローンをはじめとする無人航空機の技術発展は目覚ましいもの

海洋・魚群

災害監視

があります。 そこで将来、 台風などの観測や災害時の監視を安価で安全な無人機へ移行できることを目指し、 最先端の無人航空機技術の活用する技術開発を行うとともに、 航空機の安全運航に寄与する技術開気候変化発にも貢献します。 また、 地球観測衛星開発において、 機器性能確認
および打ち上げ後の検証に活用します。 これらを通じて産業を含めたイ

航 空 機 観 測 単なる観測精度の向上ではなく、 全く新しい観測量を得る。 地球科学の新しい眼。
地球科学のパラダイムシフト

ロシア管制空域（飛行不可）

ガルフストリーム IV （G-IV）

観測計画立案海洋

北極の観測飛行可能エリア

ミクロ量 （素過程） の理解に基づく気候 ・ 地球システムの理解。

垂直離発着可能な無人機

ノベーションへつなげます。

積雪

陸上植性

概要

気候・地球システムと航空機観測の役割

現在、 地球温暖化 ・ 環境変化が急速に進行し、 台風 ・ 集中豪雨災害が激甚化するとともに、 食糧生産などの人類の社

気候 ・ 地球システムの航空機観測

会基盤に大きな影響を与えつつあります。 気候 ・ 地球システム科学研究の最大目標は、 さまざまな地球科学分野の観測 ・知見を統合し、 将来の地球気候 ・ 環境を予測することであり、 その成果を社会に提供することです。 温度場や放射量な大気

どのグローバルなマクロ量は人工衛星観測から大掴みに得られます。 一方、 気候 ・ 環境モデルは温室効果気体の濃度やエアロゾルの化学組成などのミクロ量の計算に基づき温度場や放射量を計算しているため、 人工衛星では捉えられない
これらミクロ量の観測が予測精度向上の鍵となります。 これらのミクロ量を広域かつ高度分布まで含めて測定できるのは航空機観測だけです。 すなわち、 航空機観測は地上や人工衛星観測では得られない全く新しい観測量を得る唯一の手段

人間活動

最大不確定要因

主要因

社会的インパクト

エアロゾル ・ 雲

温室効果気体集中豪雨 ・ 台風

社会影響

発生源

であり、 気候 ・ 地球システムの本質の理解と将来予測研究のブレークスルーを実現するものです。

相 互 作 用 システムとしての振る舞い

気象災害
農業
水資源

陸域
生態系

地震
火山
津波
海水準

地球表層

本計画では、 わが国初となる地球観測専用の航空機を導入し、 10 年間にわたり観測研究 ・ 機器開発 ・ 人材育成を実施

観測します。 世界のトップレベルにある観測技術を持つ日本の強みを活かして、 いまだに世界の国々が実現できていない、

雪氷

海洋

ミクロ量 ・ 素過程の理解に基づいた気候 ・ 地球システムの理解という地球科学のパラダイムシフトを目指します。 地球シ
ステムは、 大気、 海洋、 雪氷、 陸域生態系などのサブシステムの複雑な相互作用の総体として成り立っているため、 航空機観測を軸として、 地球科学を統合的に理解する新しい研究の枠組みを実現します。 日本の先端技術で開発されている無人機による地球観測も推し進め、 理学と工学を融合した新しい学問分野を創出します。

緩和策
緩和策

本計画では特に、 人為的な環境変化が急激に顕在化しているにも関わらず、 航空機観測の空白域となっているアジアと災害の把 握 ・ 予 測 精 度 の 向 上
災害の把握

防災
防
災 ・ 減災気候 ・ 環境の 将 来 予 測 精 度 の 向 上

適応策

北極に重点をおいた観測研究をアジア諸国との研究交流を進めながら展開し、 得られた科学的知見の提供により国際的な適応 ・ 緩和策の施策に貢献します。 また国内の台風 ・ 集中豪雨の予測精度子向上、 それらに伴う災害や地震 ・ 火山な

航空機による観測計画

どの災害状況の把握の迅速化により、 我が国の防災 ・ 減災に貢献します。 これらの研究により、 人材を育てるとともに
SDGs への貢献、 すなわち地球科学の社会的な使命を果たします。

本研究で使用する観測機（G-IV）の観測飛行の可能エリア

キーワード

航空機専有利用による継続観測， 航空機観測による新しい物理量の取得，

中国・ロシア管制
空域（飛行不可）防災・ 減災， 適応 ・ 緩和策の施策への貢献， SDGs への貢献

日本
管制空域

北極点

韓国・台湾・香港
管制空域

75°
N

学 術 的意義
ミクロ量

往復観測
飛行
可能範囲

マクロ量

マクロ量 （システム） の振る舞い理解に、 ミクロ量 （素過程） の理解が不可欠（素過程）

現象のスケール

1nm

1mm

1cm

1m

10m

100m

1km

10km

（システム）

100km 1000km 10000km

航空機観測

人工衛星観測サンプリング ・ 高度分布

高度積分量

分子

大気

1µm

エアロゾル

雲・雨粒

乱流

積雲

集中豪雨

台風

爆弾低気圧

気候変化

プランクトン プラスチックゴミ

雪氷

微物理過程

陸域生態系

葉

風波
積雪深

樹冠 林床

魚群

赤潮

積雪（広がり）
気体吸収・排出

藻場・干潟
氷河
森林

渦

氷床

気候変化

海流
凍土

海氷

生態系サービスジェット機を専有利用

アジアの観測飛行可能エリア（民間機をレンタル）

往復観測飛行
可能範囲

ロングイヤービーン（北極観測拠点）

優れた航続距離 （6500km）・ 運用想定される搭載機

高度 （13km） ・ ペイロード 3t ・ 電源機能付き）、 地表面・海面高度計、 ドロップゾンデ投下口、 雲プローブ、 風の３成分測定プローブ、⇒多様な地球観測に対応可能

各種気体成分、 エアロゾル粒径分布 ・ 化学成分測定器、 スペクトルカメラ、 放射計ほか

合成開口レーダ、 雲 ・ 降水レーダ ・ ライダ （上向きと下向き、 ドップラー

機体改修が可能

航空機観測推進委員会が策定した観測目標の基づき観測提案を選定しまプロペラ機 ・ 水上離発着機 ・ 無人機利用もす。 特に、 気候変動問題における適応策に貢献する研究や防災 ・ 減災に資する観測研究を積審査の上で支援

極的に実施します。

最先端の無人機の地球観測利用
将来の無人航空機の活用

気候変化

最近のドローンをはじめとする無人航空機の技術発展は目覚ましいもの

海洋・魚群

災害監視

があります。 そこで将来、 台風などの観測や災害時の監視を安価で安全な無人機へ移行できることを目指し、 最先端の無人航空機技術の活用する技術開発を行うとともに、 航空機の安全運航に寄与する技術開気候変化発にも貢献します。 また、 地球観測衛星開発において、 機器性能確認
および打ち上げ後の検証に活用します。 これらを通じて産業を含めたイ

航 空 機 観 測 単なる観測精度の向上ではなく、 全く新しい観測量を得る。 地球科学の新しい眼。
地球科学のパラダイムシフト

ロシア管制空域（飛行不可）

ガルフストリーム IV （G-IV）

観測計画立案海洋

北極の観測飛行可能エリア

ミクロ量 （素過程） の理解に基づく気候 ・ 地球システムの理解。

垂直離発着可能な無人機

ノベーションへつなげます。

積雪

陸上植性

台風を航空機で直接観測する

気候変化の将来予測の最大の不確定要因はエアロゾルと雲（IPCC 2013）
エアロゾルの光学的厚み（人工衛星観測による大気中積分量）

大気から海洋生物生産への影響 （鉄供給）（赤が人為起源の寄与が大きい場所）

アジアはエアロゾル濃度が高いホットスポットです。 しかし、 人工衛

本研究では、 エアロゾルと雲の実態把握と変動メカニズム研究を推星観測では、 白いエアロゾル （地球を冷却） と黒いエアロゾル （地進し、 気候変動の実態把握を目指します。

台風の中心気圧は、 衛星の雲画像から推定されているので、 非常に強い勢力の台風ではその誤差が大きくなります。 防災と台風予測精度の向上のために、 台風の強度を正確に知ることは不可欠です。 日本の航空機を用いて台風の直接観測を行います。 これまで 2017 年と2018 年に 2 つのスーパー台風の眼の貫入観測を行いました。

球を加熱） の判別ができません。 エアロゾルの化学組成 ( 色） などのミクロ量と、 その高度分布は、 航空機でのみ観測可能です。
日本は、 nm から mm の個別粒子の化学組成 ・ 物理特性の測定技術などの先端的な航空機観測技術を開発してきました。 そしてエアロゾルを介して、 海洋生物生産に大きな人為的影響があることなどを発見してきました。

期待される 成果
観測の空白域であるアジア ・ 北極における環境変化や気候変化の観測例

2018 年 9 月 25 日、 高度約 14km の航空機のキャビンから撮影したスーパー台風 Trami の眼の内部。

把握

アジア域でのブラックカーボンの定量観測

アジアから太平洋や北極に流出している物質の把握

人為起源の温室効果エアロゾル （酸化鉄） の定量観測

人為起源物質の雲や海洋生態系に対する影響の評価

大気中温室効果ガスの分布とその季節変動ならびに排出削減の監視
CO2 濃度の鉛直分布

アジア域における CO2 濃度の３次元構造

台風 Trami 観測時のドロップゾンデ投下の様子。
観測例

Umezawa et al. (2018)

Umezawa et al. (2018)

データの気象庁と世界へのリアルタイム送信。

大気中の二酸化炭素 （CO2） 濃度は植物の呼吸と光合成の影響を

CO2 を含む大気の成分は３次元的に広がっており、 常に風によっ

台風の中心気圧と最大風速のドロップゾンデによる直接観測。

強く受けて季節変動をしますが、 変動の特徴は高度によって大きくて輸送されています。 日本での濃度変動の原因を知るにはアジアス

違っています。 このような詳細な鉛直分布を精度良く明らかにできケールでの広域における３次元構造を知る必要がありますので、 長るのは航空機観測だけであり、 地表面での放出量や吸収量を知るた

距離を自由に飛行できる航空機はこれを実現するための唯一の観期待される成果

めの有力な情報となります。

測手段です。 このような観測は、 「大気輸送」 の理解にも大きく役

スーパー台風などの非常に強い台風の中心気圧や最大風速の正確我が国でも 2050 年のカーボンニュートラルの実現に向けた政策が立ちます。 アジアからの汚染物質の輸送経路、 アジアモンスーンになデータ取得による台風研究の発展に寄与。

実行されますが、 排出削減効果を客観的な観測データで検証するこよる大規模な鉛直輸送、 上空大気の太平洋への吹き出しや成層圏

台風の内部コアおよび眼の暖気核の力学的 ・ 熱力学構造の解明。

とは極めて重要です。 航空機は政策効果の監視にも大きく貢献するへの影響など、 気象力学分野への貢献も期待されます。

台風の眼内部および内部コア周辺のドロップゾンデ観測とその線状降水帯などの豪雨をもたらす大気中の水蒸気の流れ（atmospheric river） のドロップゾンデによる縦断観測。

地球温暖化に伴う台風の変動の研究に信頼できるデータを提供。
台風の強度や進路の予測の改善による台風防災への貢献。
線状降水帯などの豪雨の予測精度向上による豪雨災害軽減への

台風 Trami 観測時の飛行経路とドロップゾンデ投下地点

ことが期待されます。
観測例期待される 効果

貢献。

温室効果ガス鉛直分布の季節変動と長期変動

森林や海洋などの自然起源放出源強度の分布把握

台風の国際共同観測への貢献。

アジア域の３次元構造

人為排出量削減効果の監視

台風を航空機で直接観測する

気候変化の将来予測の最大の不確定要因はエアロゾルと雲（IPCC 2013）
エアロゾルの光学的厚み（人工衛星観測による大気中積分量）

大気から海洋生物生産への影響 （鉄供給）（赤が人為起源の寄与が大きい場所）

アジアはエアロゾル濃度が高いホットスポットです。 しかし、 人工衛

本研究では、 エアロゾルと雲の実態把握と変動メカニズム研究を推星観測では、 白いエアロゾル （地球を冷却） と黒いエアロゾル （地進し、 気候変動の実態把握を目指します。

台風の中心気圧は、 衛星の雲画像から推定されているので、 非常に強い勢力の台風ではその誤差が大きくなります。 防災と台風予測精度の向上のために、 台風の強度を正確に知ることは不可欠です。 日本の航空機を用いて台風の直接観測を行います。 これまで 2017 年と2018 年に 2 つのスーパー台風の眼の貫入観測を行いました。

球を加熱） の判別ができません。 エアロゾルの化学組成 ( 色） などのミクロ量と、 その高度分布は、 航空機でのみ観測可能です。
日本は、 nm から mm の個別粒子の化学組成 ・ 物理特性の測定技術などの先端的な航空機観測技術を開発してきました。 そしてエアロゾルを介して、 海洋生物生産に大きな人為的影響があることなどを発見してきました。

期待される 成果
観測の空白域であるアジア ・ 北極における環境変化や気候変化の観測例

2018 年 9 月 25 日、 高度約 14km の航空機のキャビンから撮影したスーパー台風 Trami の眼の内部。

把握

アジア域でのブラックカーボンの定量観測

アジアから太平洋や北極に流出している物質の把握

人為起源の温室効果エアロゾル （酸化鉄） の定量観測

人為起源物質の雲や海洋生態系に対する影響の評価

大気中温室効果ガスの分布とその季節変動ならびに排出削減の監視
CO2 濃度の鉛直分布

アジア域における CO2 濃度の３次元構造

台風 Trami 観測時のドロップゾンデ投下の様子。
観測例

Umezawa et al. (2018)

Umezawa et al. (2018)

データの気象庁と世界へのリアルタイム送信。

大気中の二酸化炭素 （CO2） 濃度は植物の呼吸と光合成の影響を

CO2 を含む大気の成分は３次元的に広がっており、 常に風によっ

台風の中心気圧と最大風速のドロップゾンデによる直接観測。

強く受けて季節変動をしますが、 変動の特徴は高度によって大きくて輸送されています。 日本での濃度変動の原因を知るにはアジアス

違っています。 このような詳細な鉛直分布を精度良く明らかにできケールでの広域における３次元構造を知る必要がありますので、 長るのは航空機観測だけであり、 地表面での放出量や吸収量を知るた

距離を自由に飛行できる航空機はこれを実現するための唯一の観期待される成果

めの有力な情報となります。

測手段です。 このような観測は、 「大気輸送」 の理解にも大きく役

スーパー台風などの非常に強い台風の中心気圧や最大風速の正確我が国でも 2050 年のカーボンニュートラルの実現に向けた政策が立ちます。 アジアからの汚染物質の輸送経路、 アジアモンスーンになデータ取得による台風研究の発展に寄与。

実行されますが、 排出削減効果を客観的な観測データで検証するこよる大規模な鉛直輸送、 上空大気の太平洋への吹き出しや成層圏

台風の内部コアおよび眼の暖気核の力学的 ・ 熱力学構造の解明。

とは極めて重要です。 航空機は政策効果の監視にも大きく貢献するへの影響など、 気象力学分野への貢献も期待されます。

台風の眼内部および内部コア周辺のドロップゾンデ観測とその線状降水帯などの豪雨をもたらす大気中の水蒸気の流れ（atmospheric river） のドロップゾンデによる縦断観測。

地球温暖化に伴う台風の変動の研究に信頼できるデータを提供。
台風の強度や進路の予測の改善による台風防災への貢献。
線状降水帯などの豪雨の予測精度向上による豪雨災害軽減への

台風 Trami 観測時の飛行経路とドロップゾンデ投下地点

ことが期待されます。
観測例期待される 効果

貢献。

温室効果ガス鉛直分布の季節変動と長期変動

森林や海洋などの自然起源放出源強度の分布把握

台風の国際共同観測への貢献。

アジア域の３次元構造

人為排出量削減効果の監視

陸域生態系

海洋

計画・人材育成・体制・予算

陸域生態系の観測では、 バイオマス量、 葉量、 樹高、 光合成量などの海洋では、 海水温 ・ 塩分 ・植生に関連する物理量、 植生種、 植生分布などの状態量の観測が望ま

海流 ・ 波や赤潮 ・ 魚群 ・ 溶

れている。 航空機観測の役割として、 地上観測を広域化するため地上

存酸素などの観測が望まれ観測と衛星観測を繋ぐための観測データとして、 また、 衛星観測ではています。 また、 近年では観測が難しい詳細な地表の生態系の構造を観測することも可能である。

海ゴミも大きな問題となっ

特に、 近年では、 気候変動や生物多様性に関わる地球規模の環境問題ています。 海氷観測も大気が注目されており、 航空機による陸域生態系の観測は、 これらの問題と海洋の熱収支の観点からにも貢献できる。 航空機からのリモートセンシングとして、 植生の被覆重要です。

状況や活性度については可視 ・ 近赤外などでの観測が、 バイオマスや航空機からのリモートセンシ

樹高の観測にはマイクロ波やライダーによる観測が期待されている。 さングとして、 低空飛行でのらに、 植生からの蛍光 （クロロフィル

可視 ・ 近赤外での観測や天蛍光） を計測するなどの新たな展開

候に左右されない合成開口レーダの観測が有効です。

も期待されている。

海洋の直接観測として、 空中から投下可能な AXBT や AXCTD、

航空機ライダーで観測した天塩研究林に

さらに水中で自動昇降が可能な鉛直プロファイラーなどの最新機器をおける地上部バイオマス量の空間分布用いた機動的な大気海洋相互作用の観測が期待されています。

(Takagi et al., 2015)

AXBT: Airborne EXpendable BathyThermograph
AXCTD:Airborne Expendable Conductivity-Temperature-Depth

観測例
可視 ・ 近赤外による植生被覆状況 ・ 活性度の推定

10 年間の計画
1
1. 大気、 海洋、 陸域生態系、 雪氷圏、
地震 ・ 火山の諸分野の観測研究( 各分野の単独での観測によるデータの蓄
積)

航空機 ・
機器整備、
体制構築

2

3

4

5

6

7

8

9

10 年目

個別テーマの航空機観測
無人機試験 （単独および、
個別テーマと連携）

２． 統合地球科学研究
オホーツク海南部における氷盤の大きさの積算個数分布図(Toyota et al., 2006)

連携観測（２分野程度）( 分野間の連携観測のシナジー効果による新たな知見の創出 )

統合的観測（全分野＋無人航空機）

３． 災害対応( 台風初期の観測や災害発生時の観測による防災への貢献 )航空機 ・ 機器整備

台風発生時や災害発生時の機動的に観測 （随時）

長期間の高頻度 ・ 機動的観測の実現 （観測時間 30 時間 / 年 → 200 時間 / 年）
10 年間の長期ビジョンに基づき、 公平な審査による観測の推進により、 重要課題において着実に成果をあげます。 専有利用する観測機 （ジェット機）は年間 200 時間程度の観測を実施し、大型観測を年に 2 回程度とより小規模な観測を複数回実施します。水上離発着可能な他の機体を使った観測も支援するとともに、 最先端の無人機の開発により地球観測の新たな可能性を追求し、 地球科学全体での成果を目指します。 これらによ観測例

り、 これまでの事例的研究から体系的観測研究という質的に新しい研究の実現を目指します。

森林のレーザー測量による個々の樹木の炭素量の推定

合成開口レーダによる氷盤のサイズ分布の特徴期待される成果期待される成果

森林のレーザー測量 ・ タワー観測および人工衛星観測を組み合わ

合成開口レーダによる海氷 ・ 波浪の観測による気候モデルの改良せた地球規模のバイオマス把握の高精度化

航空機による赤潮 ・ 魚群の詳細な天候に左右されない観測による漁10 年間の長期ビジョンに基づく観測 ・ 研究、 戦略的な機器開発を通じて、 新しい時代の航空機観測を担う若手研究者の育成を行います。

植物からのクロロフィル蛍光の観測による植生活性度の観点から業への貢献

航空機観測のかたちもドローンや大型無人機等の登場により大きく変わりつつあります。 また数値モデルや衛星観測の進歩により航空機観測のの炭素循環の評価

空中からの AXBT や AXCTD の投下による海洋状況の機動的把握

合成開口レーダによる地震・火山の被害状況把握
航空機搭載合成開口レーダ （SAR） は、 空間解像度約 15 ㎝、 フ

困難さや現象の空間スケールのルポラリメトリ観測による対象物の分類、 リピート観測による㎝オー観点から、 航空機観測はきわめ

ダーの微小変化の抽出等が昼夜を問わず可能です。

て効果的な観測手段といえます。

人工衛星と異なり、 機動的な観測が可能です。

急激な温暖化が進む雪氷圏にお→迅速な被害把握による的確な救援が可能になります。

ける変化の実態把握やメカニズ

役割も大きく変わりつつあります。 これらの状況を考えると新しい人材の育成は急務の課題となります。

実施体制
理学

全国共同利用 ・ 共同研究拠点

名古屋大学 宇宙地球環境研究所
飛翔体観測推進センター
航空機観測推進室

工学

民間 ・ 財団

飛行技術支援組織

機体運用組織JAXA 航空技術部門

機体保有 ・ 運用 ： DAS 等（飛行試験技術 ： 飛行技術研究ユニット）（無人機飛行技術 ： 航空ハブ）

事務 ： 宇宙フォーラム等

25

名体制)

雪氷圏科学分野では地上観測の人材育成

運 用 母 体 (約雪氷

研究計画書 （総ページ数 233 ページ） を日本気象学会 HP で公開中 （https://www.metsoc.jp/2019/03/07/14824)

ム解明などが、 航空機を用いた機体の占有利用

高精度観航空機観測推進委員会

測によっ

光学センサーによる雪氷表面物理量 （アルベド、 表面温度、 積雪

合成開口レーダにより観測された阿蘇の斜面崩壊の様子 （熊本地震の本震翌日に観測）

合成開口レーダにより観測された噴火直後の御岳山

粒径、 不純物濃度など） の観測
走査型レーザー高度計による氷河 ・ 氷床観測
アイスレーダやマイクロ波放射計による氷体内部構造 ・ 積雪下の凍土観測

大気観測部会東京大学

海洋観測部会

名古屋大学

W
G

陸域生態系観測部会

千葉大学

雪氷観測部会

国立極地研究所

地震 ・ 火山観測部会

情報通信研究機構

©NICT

観測例

(気 象 研 究 所 )

観測例

©NICT

J
A
X
A

W
G

ユーザー

全国とアジアを含む世界の研究者

研究実施母体(多 機 関 に よ る 実 施 体 制 )提供：
島田利元氏（JAXA）表面温度
藤田秀二氏（国立極地研究所）氷床内部断面図

航空技術(
航空技術部門)ことが期待されます。

(次 世 代 イノベーションハブ)

進展する

防災

て大きく

大震災直後の津波被害や斜面崩壊などの即時把握期待される成果

噴煙に隠された火山噴火口の把握

氷河 ・ 氷床の質量収支の実態把握 ・ 融解メカニズム解明
氷河 ・ 氷床 ・ 凍土モデルの検証 ・ 改良期待される成果

積雪 ・ 裸氷 ・ 海氷面のエネルギー収支、 大気ー雪氷相互作用の定高分解能化による、 光学センサと同等の被害状況推定

量化、 衛星観測の検証

リピート観測からの微小変動の検出による地殻変動の把握

大気との同時観測による物質循環の解明

海洋の波浪等の把握

G-Ⅳ・ 他機体利用 ： リース、 改造、 運用

予算

10 年間で 155 億円

130 億円

無人機利用 ： 改造、 運用

10 億円

観測機器 ： 開発、 整備

10 億円

諸経費 ： 人件費、 データベース作成など

5 億円

陸域生態系

海洋

計画・人材育成・体制・予算

陸域生態系の観測では、 バイオマス量、 葉量、 樹高、 光合成量などの海洋では、 海水温 ・ 塩分 ・植生に関連する物理量、 植生種、 植生分布などの状態量の観測が望ま

海流 ・ 波や赤潮 ・ 魚群 ・ 溶

れている。 航空機観測の役割として、 地上観測を広域化するため地上

存酸素などの観測が望まれ観測と衛星観測を繋ぐための観測データとして、 また、 衛星観測ではています。 また、 近年では観測が難しい詳細な地表の生態系の構造を観測することも可能である。

海ゴミも大きな問題となっ

特に、 近年では、 気候変動や生物多様性に関わる地球規模の環境問題ています。 海氷観測も大気が注目されており、 航空機による陸域生態系の観測は、 これらの問題と海洋の熱収支の観点からにも貢献できる。 航空機からのリモートセンシングとして、 植生の被覆重要です。

状況や活性度については可視 ・ 近赤外などでの観測が、 バイオマスや航空機からのリモートセンシ

樹高の観測にはマイクロ波やライダーによる観測が期待されている。 さングとして、 低空飛行でのらに、 植生からの蛍光 （クロロフィル

可視 ・ 近赤外での観測や天蛍光） を計測するなどの新たな展開

候に左右されない合成開口レーダの観測が有効です。

も期待されている。

海洋の直接観測として、 空中から投下可能な AXBT や AXCTD、

航空機ライダーで観測した天塩研究林に

さらに水中で自動昇降が可能な鉛直プロファイラーなどの最新機器をおける地上部バイオマス量の空間分布用いた機動的な大気海洋相互作用の観測が期待されています。

(Takagi et al., 2015)

AXBT: Airborne EXpendable BathyThermograph
AXCTD:Airborne Expendable Conductivity-Temperature-Depth

観測例
可視 ・ 近赤外による植生被覆状況 ・ 活性度の推定

10 年間の計画
1
1. 大気、 海洋、 陸域生態系、 雪氷圏、
地震 ・ 火山の諸分野の観測研究( 各分野の単独での観測によるデータの蓄
積)

航空機 ・
機器整備、
体制構築

2

3

4

5

6

7

8

9

10 年目

個別テーマの航空機観測
無人機試験 （単独および、
個別テーマと連携）

２． 統合地球科学研究
オホーツク海南部における氷盤の大きさの積算個数分布図(Toyota et al., 2006)

連携観測（２分野程度）( 分野間の連携観測のシナジー効果による新たな知見の創出 )

統合的観測（全分野＋無人航空機）

３． 災害対応( 台風初期の観測や災害発生時の観測による防災への貢献 )航空機 ・ 機器整備

台風発生時や災害発生時の機動的に観測 （随時）

長期間の高頻度 ・ 機動的観測の実現 （観測時間 30 時間 / 年 → 200 時間 / 年）
10 年間の長期ビジョンに基づき、 公平な審査による観測の推進により、 重要課題において着実に成果をあげます。 専有利用する観測機 （ジェット機）は年間 200 時間程度の観測を実施し、大型観測を年に 2 回程度とより小規模な観測を複数回実施します。水上離発着可能な他の機体を使った観測も支援するとともに、 最先端の無人機の開発により地球観測の新たな可能性を追求し、 地球科学全体での成果を目指します。 これらによ観測例

り、 これまでの事例的研究から体系的観測研究という質的に新しい研究の実現を目指します。

森林のレーザー測量による個々の樹木の炭素量の推定

合成開口レーダによる氷盤のサイズ分布の特徴期待される成果期待される成果

森林のレーザー測量 ・ タワー観測および人工衛星観測を組み合わ

合成開口レーダによる海氷 ・ 波浪の観測による気候モデルの改良せた地球規模のバイオマス把握の高精度化

航空機による赤潮 ・ 魚群の詳細な天候に左右されない観測による漁10 年間の長期ビジョンに基づく観測 ・ 研究、 戦略的な機器開発を通じて、 新しい時代の航空機観測を担う若手研究者の育成を行います。

植物からのクロロフィル蛍光の観測による植生活性度の観点から業への貢献

航空機観測のかたちもドローンや大型無人機等の登場により大きく変わりつつあります。 また数値モデルや衛星観測の進歩により航空機観測のの炭素循環の評価

空中からの AXBT や AXCTD の投下による海洋状況の機動的把握

合成開口レーダによる地震・火山の被害状況把握
航空機搭載合成開口レーダ （SAR） は、 空間解像度約 15 ㎝、 フ

困難さや現象の空間スケールのルポラリメトリ観測による対象物の分類、 リピート観測による㎝オー観点から、 航空機観測はきわめ

ダーの微小変化の抽出等が昼夜を問わず可能です。

て効果的な観測手段といえます。

人工衛星と異なり、 機動的な観測が可能です。

急激な温暖化が進む雪氷圏にお→迅速な被害把握による的確な救援が可能になります。

ける変化の実態把握やメカニズ

役割も大きく変わりつつあります。 これらの状況を考えると新しい人材の育成は急務の課題となります。

実施体制
理学

全国共同利用 ・ 共同研究拠点

名古屋大学 宇宙地球環境研究所
飛翔体観測推進センター
航空機観測推進室

工学

民間 ・ 財団

飛行技術支援組織

機体運用組織JAXA 航空技術部門

機体保有 ・ 運用 ： DAS 等（飛行試験技術 ： 飛行技術研究ユニット）（無人機飛行技術 ： 航空ハブ）

事務 ： 宇宙フォーラム等

25

名体制)

雪氷圏科学分野では地上観測の人材育成

運 用 母 体 (約雪氷

研究計画書 （総ページ数 233 ページ） を日本気象学会 HP で公開中 （https://www.metsoc.jp/2019/03/07/14824)

ム解明などが、 航空機を用いた機体の占有利用

高精度観航空機観測推進委員会

測によっ

光学センサーによる雪氷表面物理量 （アルベド、 表面温度、 積雪

合成開口レーダにより観測された阿蘇の斜面崩壊の様子 （熊本地震の本震翌日に観測）

合成開口レーダにより観測された噴火直後の御岳山

粒径、 不純物濃度など） の観測
走査型レーザー高度計による氷河 ・ 氷床観測
アイスレーダやマイクロ波放射計による氷体内部構造 ・ 積雪下の凍土観測

大気観測部会東京大学

海洋観測部会

名古屋大学

W
G

陸域生態系観測部会

千葉大学

雪氷観測部会

国立極地研究所

地震 ・ 火山観測部会

情報通信研究機構

©NICT

観測例

(気 象 研 究 所 )

観測例

©NICT

J
A
X
A

W
G

ユーザー

全国とアジアを含む世界の研究者

研究実施母体(多 機 関 に よ る 実 施 体 制 )提供：
島田利元氏（JAXA）表面温度
藤田秀二氏（国立極地研究所）氷床内部断面図

航空技術(
航空技術部門)ことが期待されます。

(次 世 代 イノベーションハブ)

進展する

防災

て大きく

大震災直後の津波被害や斜面崩壊などの即時把握期待される成果

噴煙に隠された火山噴火口の把握

氷河 ・ 氷床の質量収支の実態把握 ・ 融解メカニズム解明
氷河 ・ 氷床 ・ 凍土モデルの検証 ・ 改良期待される成果

積雪 ・ 裸氷 ・ 海氷面のエネルギー収支、 大気ー雪氷相互作用の定高分解能化による、 光学センサと同等の被害状況推定

量化、 衛星観測の検証

リピート観測からの微小変動の検出による地殻変動の把握

大気との同時観測による物質循環の解明

海洋の波浪等の把握

G-Ⅳ・ 他機体利用 ： リース、 改造、 運用

予算

10 年間で 155 億円

130 億円

無人機利用 ： 改造、 運用

10 億円

観測機器 ： 開発、 整備

10 億円

諸経費 ： 人件費、 データベース作成など

5 億円

コミュニティの合意と国際連携
共同提案学会
日本気象学会 日本大気化学会 日本航空宇宙学会

正式連携学協会（12 学協会）
日本地球惑星科学連合（大気水圏科学セクション）、日本地理学会、地理情報システム学会、砂防学会、日本リモー
トセンシング学会、日本雪氷学会、大気環境学会、水文・水資源学会、日本自然災害学会、日本海洋学会、日本風工学会、Japan Flux（フラックス観測ネットワーク）

計画立案協力学会（24 学協会）
水産海洋学会、日本生態学会、日本エアロゾル学会、地球電磁気・地球惑星圏学会、可視化情報学会、日本山の科学会、日本生気象学会、日本流体力学会、日本風工学会、北極環境研究コンソーシアム

行政機関からのサポートレター 当計画の実現と気象業務への活用への期待）
Japan Meteorological Agency

気象庁

世界からのサポートレター 17 機関より連携に対する強い期待をいただいています。
国際組織・国際プロジェクト
世界気候研究計画

WCRP （World Climate Research Project）

世界気象機関 / 全球大気監視計画

WMO/GAW （Global Atmosphere Watch）

国際気象学・大気科学協会

IAMAS （International Association of Meteoroloogy and Atomospheric Sciences）

長距離越境大気汚染タスクフォース

TF HTAP （Task Force on Hemispheric Transport of Air Pollution）

大気科学国際共同研究計画

IGAC （International Global Atmospheric Chemistry）

大気科学と地球大気汚染に関する国際委員会

iCACGP （Atmospheric Chemistry and Global Pollution）

大学
英国マンチェスター大学

University of Manchester, Center of Atmospheric Science

ソウル国立大学

Seoul National University

国立台湾大学

National Taiwan University

外国機関
米国 NASA 地球科学部門

NASA Headquarters/Earth Science Division

米国海洋大気庁 地球システム研究所

NOAA/ESRL Global Monitoring & Chemical Sciences Divisions

米国大気研究センター

NCAR MML （National Center for Atmospheric Research）

ヨーロッパ連合航空機研究機関

EUFAR （EUropean Facility for Airborne Research）

ドイツ アルフレッド・ウェーゲナー研究所

AWI （Alfred Wegener Institute）

台湾中央気象局

Central Weather Bureau, Taiwan

国内プロジェクト
日本学術会議 大気科学国際共同研究計画

IGAC-Japan National Committee

日本学術会議 統合陸域生態系‐大気プロセス研究計画

iLEAPS-Japan National Committee

飛翔体観測推進センター
Center for Orbital and Suborbital Observations

mail: aircraftobs@isee.nagoya-u.ac.jp

tel: 052-788-6247

https://coso.isee.nagoya-u.ac.jp