〔解 説〕：（メタン；衛星観測)

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

有 山

悠

子 ・衛

藤

聡 美 ・野

口

克

行

・林 田

佐智子

１．はじめにグラウンド濃度が観測可能な場所に設置されてきたこ

メタン（CH ）は，二酸化炭素（CO ）に次いで２とが挙げられる．さらに，およそ８割が北半球に設置

番目に温暖化に寄与しているとされる温室効果気体でされており，南半球や赤道域の観測は非常に限られてある（IPCC 2007）．南極やグリーンランドのアイス

いるのが現状である．そのため，内陸・海洋を含む全

コア，フィルン（氷床表層の通気層）から採集した過球規模の観測ができる人工衛星に大きな期待が寄せら

去の気体の分析の結果，現在のメタン濃度は産業革命れている．

前と比べて２倍以上高いことがわかっている（Ether-

対流圏のメタンを衛星から観測した初期のセンサと．メタンのバックグラウンド濃度のidge et al. 1998）

して，宇宙開発事業団（現：宇宙航空研究開発機構）

季節変化や経年変動，南北の濃度勾配を明らかにするに よ り1997年 に 打 ち 上 げ ら れ た Advanced Earth

ため，World Data Centre for Greenhouse Gases

Observing（WDCGG）による地表観測ネットワークが整備され，

metric Monitor for Greenhouse gases（IMG）セン

現在およそ100地点でメタン混合比の観測が行われてサ（Kobayashi et al. 1999；Clerbaux et al. 2003）がおり，データが蓄積されつつある．

挙げられる．しかし，IMG センサは熱赤外波長域にSatellite（ADEOS）搭 載 の Interfero-

メタンの発生源は，人為起源と自然起源に分けられおける観測センサであり，原理的に自由対流圏には感る．人為起源の発生源としては，主に水田や家畜，廃度があるが，発生源である地表面付近にはあまり感度

棄物処理過程や化石燃料の採掘および輸送中の漏洩ががなかった．また，2002年に打ち上げられた米国航空

知られており，自然起源の発生源としては，湿地など

宇 宙 局（NASA）の Aqua 衛 星 搭 載 の Atmosphericの嫌気的環境下でメタンが生成されることが知られてInfrared Sounder（AIRS）センサでもメタンの観測いる．しかし，定量的な理解にはいまだ不十分な点がが行われているが，同様に熱赤外波長域の観測センサ

多い．例えば推定方法によって発生量の値が大きく異であるため，地表面付近の感度が低く，発生源の解明

なり，自然起源の発生量は145〜260 Tg CH /yr 1，には必ずしも適していないと考えられる．

人為起源の発生量は264〜428 Tg CH /yr と幅が広い

一方，欧州宇宙機関により2002年に打ち上げられた（IPCC 2007）．近年になって，これまではないと考え

Environmental Satellite（ENVISAT）衛星搭載のられてきた植物からのメタン放出の可能性が指摘されSCanning Imaging Absorption spectroM eter forた（Keppler et al. 2006）．このように発生源に対す

Atmospheric CHartographY（SCIAMACHY）センる理解が不足している一因として，従来多くの地上観

サ（Bovensmann et al. 1999）は，近赤外波長域にお測ステーションは，内陸や都市部などの局所的発生源

ける観測センサである．太陽光の地表面反射を利用しの影響を避けるために，主に海岸部や島などのバックて大気層全体を透過する光路について観測するので，
気柱量 2の観測が可能である．メタンの発生源は地表

奈良女子大学理学部．
奈良女子大学理学部，ブレーメン大学滞在中．

に限られるので，近赤外域での観測は発生源の解析に―2008年９月８日受領――2009年５月21日受理―Ⓒ 2009 日本気象学会
2009年 8月

1

Tg CH /yr：メタン換算で１年あたりの発生量を示す．Tg は10 g．
3604

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について適 し て い る．Frankenberg ら は，世 界 で 初 め て

種によって吸収係数の波長依存性が異なることを応用

SCIAMACHY センサのスペクトル観測からメタン濃する Differential Optical Absorption Spectroscopy

度を導出することに成功し，メタンの全球分布を明ら（DOAS）法と呼ばれる方法である．大気分子によるかにした（Frankenberg et al. 2005a, 2006）．本稿で散乱（レイリー散乱）やエアロゾルの散乱（ミー散は，SCIAM ACHY センサから導出されたメタンデー

乱）の波長依存性は，気体の吸収スペクトルの波長依タについて，その特徴や信頼性，及びモデルを用いた存性に比べて小さく，波長に対して緩やかに変化する

先行研究を解説する．また，我々が独自に行った地上ため，そのような成分を多項式関数などを用いて取り観測データとの比較結果についても紹介し，今後この除くことで，気体による吸収成分のみを取り出してデータセットを利用するユーザーの一助になることをターゲットとする気体の気柱量を求めることができ

本稿の目的とする．

る．
DOAS 法によって得られた斜め気柱量はそのまま

２．SCIAM ACHY センサからのメタン導出

では評価しにくいため，鉛直気柱量に換算することがSCIAMACHY は，８つの分光チャンネルによって行われる．そのためには，光路長を表すエアマスファ

太陽スペクトルの紫外域，可視域，近赤外域の波長域クターで斜め気柱量を割ればよい．幾何学的に決まる（240〜2380nm）を観測することができる．特徴は，こエアマスファクターは secθ＋ secθ（θ，θはそれぞれまで衛星であまり観測が行われてこなかった近赤外

れ太陽および衛星の位置を示す天頂角）と考えること

域の分光チャンネル（チャンネル６：1000〜1750nm，ができるが，実際には散乱による光路長の変化を考慮

チャン ネ ル ７：1940〜2040 nm，チャン ネ ル ８：する必要がある．エアマスファクターの決定には，大2265〜2380nm）を持つことであり，これによりメタ

気中の変動が少なく，平均混合比が正確に知られていンや二酸化炭素，一酸化二窒素の気柱量の観測が可能

る酸素を用いることが多い．しかし，酸素の吸収量をとなった．高度約800km を周回し，太陽同期準回帰

測定す る O ‑A バ ン ド は 可 視 域 の760〜780nm で あの極軌道をとって赤道地域を午前10時に通過する．

り，近赤外域におけるメタンの観測波長域とは離れてSCIAMACHY にはいくつかの観測モードがあるが，いるため，両者の光路が大きく異なってしまう．

ここで述べるメタンデータはすべて下方視観測の結果

そこで，吸収波長域がメタンに近い二酸化炭素の吸に基づいている．SCIAM ACHY の瞬時視野の大きさ

収帯を用いて光路の補正を行うことが考案されていは，30km（南北）×60〜120km（東西）である．下る．ハ イ デ ル ベ ル グ 大 学 の グ ループ は，SCIAMA-

方視観測における swath 幅（一度のスキャンで観測

CHY の チャン ネ ル ６ の メ タ ン 吸 収 帯（1630〜1670

可能な幅）は960km で，１日14周回の観測を行い，nm）からメタン気柱量を Iterative maximum a pos-

６日間で全球をカバーできる．

teriori（IM AP）‑DOAS 法とよばれるアルゴリズムでSCIAMACHY のスペクトルからメタンを導出した

導出し，同チャンネルで同時に観測された二酸化炭素

グループは，ハイデルベルグ大学（ドイツ）のグルー

気柱量（1563〜1585nm の吸収帯）でエアマスの補正

プ（Frankenberg et al. 2005b）と ブ レーメ ン 大 学を行っている．本稿で解説するのは主としてこのデー（ドイツ）のグループ（Buchwitz et al. 2005a, b），

タであり，以下，最初に報告された論文 Frankenberg

Space Research Organization Netherlands

et al.（2005a，b）を指して，F2005データと記述す（SRON；オランダ）のグループ（Gloudemans et al.

ることにする．実際のデータの扱いの詳細は第３節で2004, 2005）が挙げられる．それぞれ，独自のアルゴ

述べる．

リズムを適用している．

一方，ブレーメン大学のグループは，ハイデルベル

一般に，観測スペクトルから微量気体の気柱量を求グ大学と異なる導出アルゴリズムを用いている

めるためには，まず吸収スペクトルから全吸収量を求（Weighting Function M odified（WFM ）‑DOAS 法

め，光路に沿った気柱量（斜め気柱量：slant columnと呼ばれる）．公開データのバージョン0.4では，チャ

amount）を求める．この際の基本的な方法は，気体

ンネル８で観測されたメタン気柱量（2265〜2280nmの吸収帯）を O ‑A バンド（760〜780nm）から求め

24

気柱量：地上から大気の上端までに存在する大気成分の全量．

た酸素気柱量で補正することが試みられた．しかし上記のように両者の観測波長域がかなり異なるため，光〝天気" 56．8．

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

605

路が同一でないことが大きな誤差要因となった．その補正には二酸化炭素の気柱量が用いられている．次式

ため次のバージョン0.41（Buchwitz et al. 2005b）の よ う に，同 時 に 観 測 さ れ た メ タ ン 斜 め 気 柱 量では，チャンネル６で観測された二酸化炭素気柱量を（S用いてチャンネル８のメタン気柱量が補正された．し（CO ））で割ることで光路の補正を行い，推定値の二かしながらチャンネル８自体に分光器への霜付着とい

酸化炭素平均混合比（VM R（CO ））をかけることでう 不 具 合 が あ っ た た め，最 新 版 の バ ー ジ ョ ン 0.5

メタン平均混合比（VM R（CH ））を得ることができ（Buchwitz et al. 2006）ではチャンネル６のメタン気る：

柱量を二酸化炭素気柱量で補正している．そのため，
エアマスファクターの補正の観点からいうと，バー（CH ））を 二 酸 化 炭 素 斜 め 気 柱 量（S

（CH ）
＝S
VM R

（CH ）
/S

（CO ）
・VMR
（CO ）
（1）

ジョン0.5ではハイデルベルグ大学と基本的に同じ手法を用いたことになる．2009年３月現在における最新

留意すべき点は，この観測で得られているメタン濃度

データセットはバージョン1.0であり，地表面アルベド

は，同時に観測された二酸化炭素濃度に対する相対的や地表面高度，測器の検定の取り扱いを改善し，吸収な値であるということである．そのため，二酸化炭素

線データベースである HITRAN データベースを最新の変化が相対的に小さければメタンの変動幅を観測可のものに更新して導出したデータである（Schneising

能であるが，何らかの理由で二酸化炭素の変動幅が大．
et al. 2009）

きい場合，誤ってメタンの変動幅が大きく見えるので注意しなければならない．ここで与える二酸化炭素平

３．SCIAM ACHY センサから得られたメタンデー
タの特徴

均混合比は，Frankenberg et al.（2005a）では一定
値（370ppm）としていたが，後に Frankenberg etF2005データ で Frankenberg ら に よって 用 い ら れal.（2006）ではモデルシミュレーションで得た二酸

た IMAP‑DOAS 法 は，基 本 的 に は 上 記 で 述 べ た

化炭素混合比を与え，Frankenberg et al.（2005a）

DOAS 法である．吸収係数の気温，気圧依存性を考よりはるかに良い結果を得ている．

慮した上で，事前推定値（a priori）としてのメタン

リトリーバルされたメタンデータの誤差解析結果はの鉛直分布を仮定する．仮定したメタン混合比などのFrankenberg et al.（2006）に記されている．それに大気パラメータを放射伝達モデルに与えてフォワード

よると，DOAS フィッティングにおいて機器の S/N

計算 3を行い，推定値としてのスペクトルデータを求比で決まる統計的精度（precision error）から求めらめておく．観測で得られたスペクトルが，フォワード

れる S

計算の結果と整合するように，最大事後確率推定法

1.8％（メ タ ン 混 合 比 約30ppb に 相 当）と さ れ て い（Rogers 2000）で反復計算を行い，最適解を求める

る．また，メタンと二酸化炭素の観測波長帯がわずか（このような操作を逆推定，リトリーバルと呼ぶ）．アに（80nm）離れているために，エアロゾルや雲，地

ルゴリズムの詳細は Frankenberg et al.（2005b）に

表面アルベドの波長依存性の影響が大きい場合には，述べられている．このようにして導出されるメタンの二酸化炭素による光路差補正が首尾よく機能しない可リトリーバル結果は，斜め気柱量として得られる．

能性がある．エアロゾルによるメタン混合比の誤差

（CH ）
/S

（CO ）
比の相対的精 度 は 平 均

メタンは，対流圏中では鉛直方向に比較的よく混は，サハラ砂漠のダストの例では10ppb 以下であり，

ざっており，おおよそ等混合比であると期待できるた雲や地表面アルベドの場合は，25％のアルベド変化にめ，メタン気柱量は大気気柱量にほぼ比例すると考え対 し て，Sられる．そのため，衛星観測で得られたメタン気柱量変化する可能性があるとされている．

（CH ）
/S

（CO ）
比 が0.5〜２％程 度には標高による違いが反映されるので，空間変動を解

センサ視野内に雲が存在し，地表面付近を観測でき析するためには，メタン気柱量を大気気柱量で割り，ていない可能性のあるデータは除外することが推奨さ

平均混合比に変換すると扱いやすい．

れている．雲の存在の有無は，二酸化炭素気柱量を用前の章で述べたように，F2005データのエアマスのいて判断する．二酸化炭素は大気中に比較的均質に存在するため，気柱量は標高の高い地形上ほど少ない傾

3

フォワード計算：放射伝達モデルにメタンの量などの大気パラメータを与えて放射量を計算すること．

2009年 8月

向にあるが，その量が極端に少ない観測値は雲の存在
によって雲の下の気層が観測できていないと判定する
5

606

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について（Frankenberg et al. 2005a）．
本 稿 で 紹 介 し た データ セット は オ ラ ン ダ 気 象 庁（Royal Dutch Meteorological Institute, KNM I）のホームページから入手できる．2009年３月現在，このホームページから入手可能な F2005データは，2003・2004年の２年間のバージョン1.1の swath データである．解析結果には，メタン気柱量とその誤差値に加え，データ質管理のためにエアマスファクターのス
ケーリングをするための二酸化炭素気柱量とその誤差値が含まれている．推奨されているデータ質管理は，両化学種の誤差値による判定と上述の雲の有無に関するものなどがある（補遺参照）．雲の判定には二酸化
炭素気柱量とともに観測したピクセルの地表面高度の情報が必要であるので提供されている．
第１図 a は雲域を含むすべてのデータから得た月平均メタン混合比である．
（1）式に従って，全球の二酸化炭素混合比を370ppm と仮定して求めた．第１図
b は雲の存在により地表面付近が観測されていないと考えられるデータを除外した月平均メタン混合比である．雲量の多い海洋上で多くのデータが除外される
上，内陸でも高い値を示すデータの一部が除外される傾向にある．雲除去処理を行うと，データ量がわずか10％程度になる．第１図 c は推奨されている全てのデータ質管理処理（補遺参照）を行った結果である．
４．地上観測値との比較・検証
SCIAMACHY で得られた微量気体データの系統的な検証は，Dils et al.（2006）に記されている．メタ
ンだけでなく，一酸化炭素，二酸化炭素，一酸化二窒素の検証が行われ，第２節で紹介した３つのグループ
によって導出された衛星観測値と地上13地点のフーリ
エ変換赤外分光装置（FTIR）による観測値を比較し第１図

2003年７月における F2005データのメタ
ン平均混合比（単位は ppbv：体積比で10 ）の 月 平 均 値．（a）雲 域 を 含 む 全
データの月平均 値．
（b）雲 処 理 を 行っ
た月平均値．（c）全てのデータ質管理処理を行った月平均値．

た結果が示された．これによると F2005データセット
は，他のグループのデータと比べて良い結果が得ら

で，この比の値を比較することに焦点をあてた．比較

れ，目標の精度（１％）にほぼ到達している．ただに 用 い た 地 上 データ セット は，WDCGG の ホーム

し，南半球（南極，ニュージーランド）のデータの比

ページ（http://gaw.kishou.go.jp/wdcgg/jp/wdcgg

較では，明らかなバイアスが見られ，F2005データのj.html）からダウンロードできる地上観測値に加え方が FTIR 観測値より高い値となった．この原因はて，東北大学によって中国内陸の７地点で観測された未解明であり，データの使用時に留意すべきであると

地上観測値である（Zhang et al. 2008）．WDCGG は，されている．

世界気象機関（WM O）の全球大気監視（GAW ）計

我々は，さ ら に 独 自 に F2005データ セット に 対 し画の下に設立され，世界各地で測定された温室効果気て，地上観測値との比較を行った．上に述べた通り，

体とそれに関連する気体のデータを収集，管理，提供

衛星から得られているのは，二酸化炭素気柱量とメタしている．ここでは，WDCGG のホームページで提ン 気 柱 量（S

供されているメタンデータのうち，衛星観測値と同じ

6

（CH ）
/S

（CO ）
）の 比 で あ る の〝天気" 56．8．

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

607

期間に観測していた54地点のデータを用いた．衛星観測値と同様に地上観測値も同地点・同日に観測したメタン混合比と二酸化炭素混合比の比を用いた．
WDCGG54地点，および中国内陸７地点の合計61地
点の地上観測値と F2005データの時系列を比較した結果(第２図），
F2005データは南半球や海洋上などのバッ
クグラウンド地点で地上観測とよく一致することがわかった．
代表的な例であるマウナロアを第２図 a に示
す．F2005データ と 地 上 観 測 値 の 差 の 平 均 は−0.5％（標準偏差：±1.5％）であった．その他の地点では，
第２図 b，c のように衛星観測値の方が地上観測値よりも低い傾向にあった．第２図 b には季節変化の傾向は比較的一致しているものの，若干のバイアスが認められる例（モンゴル）を示した．F2005データと地上観測値の差の平均が−2.6％（±1.5％）であり，絶対値はほぼ一定の割合で地上観測値よりも低いものの，季節変化の傾向はよくとらえられているといえる．黒海（第２図 c）は，地上観測値の日々の変動が大きい例である．衛星観測値では地上観測値の最小値に近い結果となっている．F2005データと地上観測値の差の平均は−6.7％（±4.4％）であり，バイアスとともに標準偏差も大きく，両者の差は不規則に変動している．このような日々変動の大きい地点では，地上観測と衛星観測の結果が一致しない事例もある．
衛星観測と地上観測が同期しているサンプルは340個であった．その差を全て統計的にまとめた結果を第３図に示す．地上観測地点の緯度によって分類し，緯度15度毎に平均して示す．負の値は，衛星観測値の方が低かったことを示している．グラフ内の数値はサン
プル数である．
第３図より，衛星観測値は，地上観測値よりも数％程度低いことがわかる．北半球の中・高緯度ではサン
プル数が多く，衛星観測値が有意に（−４〜−２％）
低いことが示唆される．また北半球低緯度と南半球においては，両者の差は−1.5〜0.5％程度とよく一致している．ただし，南半球は衛星観測と地上観測の同時観測のサンプル数が少ないことに留意する必要がある．
衛星観測値の方が低くなる原因は，メタンの高度分
布にあると考えられる．メタンの発生源は地表面付近に存在するため，発生源の影響が強い場合には低高度で高濃度であるような高度分布が考えられる．また，メタンの消失源である水酸基ラジカル（OH）が何らかの原因により上空で高濃度である場合には，上空の2009年 8月

第２図 地上観測値の「CH 混合比/CO 混合比」と F2005データ の「CH 気 柱 量/CO 気
柱量」の時系列プロット（上部）と，同日に両観測が行われていた場合の F2005
データと地上観測値の差（下部）．期間は2003〜2004年．差 は｛（ F2005/地上 ）− １ ｝× 100（ ％ ） と し て 求 め
た．×：地 上 観 測 値，●：F2005デー
タ．（a）マウナロア（米国），（b）ウラン ウール（モ ン ゴ ル），（c）黒 海 沿 岸（ルーマニア）．

7

608

第３図

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

F2005データと地上観測値の差を地上観
測地点の存在する緯度15度毎に分類・平均した値．バーは提供されている衛星の誤差値．棒グラフ下にデータのサンプル数を表記．横軸は緯度を表す．負値は南
半球．

第４図

発生源の影響が小さい地点（灰）と影響が大きい地点（黒）での地上観測値と，F2005データの差の月毎の平均値．北半
球のデータのみ．バーは標準偏差．棒グ
ラフの上にデータのサンプル数を表記（上側が影響の小さい地点，下側が大きい地点に対応）．

メタン濃度が減少し，相対的に地表濃度が高くなるという場合も考えられる（Spivakovsky et al. 2000）．

差が大きくなり，逆にバックグラウンド地点と推定さメタンがこのような高度分布をもつ場合，衛星観測はれた地点（灰）では差が小さくなる傾向がある．第４気柱量平均値を与えるため平均化されて地上観測値よ図で示される通り，バックグラウンド地点よりも発生

り低い値となる傾向があると考えられる．北半球の源周辺と推定された地点の方が，どの季節においても中・高緯度は陸域が多く存在し人間活動も活発であ地上観測値と衛星観測値の差が大きくなる上，差のばり，発生源が多いと推定される地域である．そのためらつきも大きくなることが分かった．また，差の季節

衛星観測値が地上観測値よりも低い値を示すという第変化を見ると，発生源周辺では明確な季節変化は見ら３図の結果は，このようなメタンの高度分布を反映しれないが，バックグラウンド地点では，冬に差が小さている可能性がある．一方，北半球低緯度や南半球はく，夏に差が大きくなる傾向がある．これは，メタン海洋が多く発生源が少ない地域であるので，対流圏内消失源である OH が夏に上空で豊富になるため，上の濃度が比較的一様であるために衛星観測値と地上観

述したようにメタンの高度分布が非一様となって衛星測値がよく一致していると考えられる．

観測値との差が大きくなる可能性があり，そうした季確認のため，周辺にメタン発生源があるかどうかによって地上観測地点を分類し，改めて衛星観測と比較

節性が日々の変動の小さい地点で捉えられていることが考えられる．

することを試みた．観測地点が発生源付近にあるかど

第３図で示す通り，北半球では観測誤差を上回る

うかの判定は，移動平均（30日間）の標準偏差の平均数％の差があるが，発生源の多い北半球中緯度ではメ値が閾値以上であれば，周辺に発生源が存在すると仮タンの高度分布が地表付近で大きな勾配を持つ可能性

定した．本研究では，発生源から十分に離れているとがあるため，気柱量平均として導出されている衛星観考えられるバックグラウンド地点（マウナロア）での測値が低い値を示す傾向があるのは妥当だと考えられ標準偏差の平均値がおよそ15ppbv であったので，こる．

の値を閾値と設定した．このように地上観測地点を分類すると，発生源付近であると推定された地点は北半

５．衛星観測値とモデル結果との比較

球中緯度に限られたため，北半球のみのデータを用い

これまでに，衛星観測値とモデル結果との比較が行ることにした．このような操作を経て，改めて衛星観

わ れ て い る．Frankenberg

測値との差を月毎に平均した結果を第４図に示す．

SCIAMACHY のメタンデータ（以下衛星データと記

etal.（2006）は，第４図を見ると，メタンの発生源周辺と推定された述）と大気輸送モデルによる結果を比較している．こ観測地点（図中の黒）では衛星観測値と地上観測値のれによると，特に，中国の四川盆地や南米北部，中央

8〝天気" 56．8．

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

609

アフリカで衛星データがモデルの値を上回った．この2005a，b）について，我々独自の比較解析結果もあ

結果は，現在のモデルで使用されているメタンのエ

わせて解説を行った．SCIAM ACHY による観測値はミッションインベントリーには含まれていない，新た地上観測値よりもやや低い傾向にあるが，これは衛星

なメタン発生源の存在を示唆する．

観測が全気柱平均量として求められていることを考慮

Bergamaschi et al.（2007）においても，衛星デー

すると，妥当であるという結果が得られた．今後，温タとモデルのメタン濃度との比較を報告している．こ室効果ガス観測技術衛星 GOSAT（いぶき）などによこで，モデルで得られたメタン濃度とは，インバース

るメタンの衛星観測データが得られるようになると，

4

手法 によって求められたメタン発生量をもとに，大これまで不確定であった東南アジアの水田からのメタ

気輸送モデルで計算された結果として求められたもの

ン放出量や，植物起源の放出量推定の改善に大きく貢である．インバース手法での拘束条件として，地上観献することが期待される．

測値と SCIAM ACHY による衛星観測値とを与え，２種類のモデル結果を得ている．このモデルのメタン

参

考

文 献

濃度と衛星データとの比較によって，現在考えられてBergamaschi, P., C. Frankenberg, J.F. M eirink, M .

いるメタン発生源と放出推定量の妥当性を検討するこ

Krol, F. Dentener, T. Wagner, U. Platt, J.O.Kaplan,とができる．

S.Korner, M. Heimann, E.J. Dlugokencky and A.
Goede, 2007：Satellite chartography of atmospheric

Bergamaschi et al.（2007）においても，地上観測値を拘束条件としたモデルのメタン濃度は，衛星デー
タとの間にいくらかのバイアスがあるものの，海洋上

methane from SCIAM ACHY on board ENVISAT：
2. Evaluation based on inverse model simulations. J.

やバックグラウンド地点での南北勾配は衛星データとGeophys. Res., 112, D02304, doi：10.1029/2006
JD007268.

よく一致している．主な違いは，メタン濃度の空間分

Bovensmann, H., J.P. Burrows, M . Buchwitz, J. Frer-

布や季節変化が南米やアフリカの熱帯地域で大きく異ick, S. Noel, V.V. Rozanov, K.V. Chance and A.P.
H. Goede, 1999：SCIAMACHY：M ission objectives

なっていることである．また東南アジアの水田地域上
空では，衛星データの値が減少している時期に，モデルのメタン濃度は高い値を示しており，現在のメタン
放出推定量の改良が見込まれる．一方，バイアスを補and measurement modes. J. Atmos. Sci., 56, 127‑150.
Buchwitz, M ., R. de Beek, J.P. Burrows, H. Bovensmann,T.Warneke,J.Notholt,J.F.M eirink,A.P.H.

正した衛星観測値を拘束条件とした場合，モデルのメ

Goede, P. Bergamaschi, S.Korner, M. Heimann and
A. Schulz, 2005a：Atmospheric methane and carbon

タン濃度においても水田からの放出がより早い時期に

dioxide from SCIAM ACHY satellite data：Initial

終息する結果となり，衛星データとよく一致するようになった．また，熱帯地域に関しては，高い値を示す

comparison with chemistry and transport models.
Atmos. Chem. Phys., ５, 941‑962.

衛星データを説明するために，湿地とシロアリからのBuchwitz, M ., R. de Beek, S. Noel, J.P. Burrows, H.

放出が多く見積もられている．しかし，このような見Bovensmann, H. Bremer, P. Bergamaschi, S.Kornerand M .Heimann, 2005b：Carbon monoxide,methane

積もりは現実的ではない可能性がある．なぜなら，モデルでは植物からのメタンの発生など，最近になって示唆された新たな発生源が考慮されていないためである．これは，今後解決すべき課題である．

and carbon dioxide columns retrieved from SCIAM ACHY by WFM ‑DOAS：Year 2003 initial data set.
Atmos. Chem. Phys., ５, 3313‑3329.
Buchwitz, M ., R. de Beek, S. Noel, J.P. Burrows, H.
Bovensmann, O. Schneising, I. Khlystova, M . Bruns,

６．まとめ
世界で初めて衛星から対流圏メタンの時空間分布を

H. Bremer, P. Bergamaschi, S. Korner and M .
Heimann, 2006：Atmospheric carbon gases retrieved

導出した SCIAM ACHY データ（Frankenberg et al.

from SCIAMACHY by WFM ‑DOAS：Version 0.5

4

インバース手法：メタンなど微量成分の各発生源か
らの推定放出量をもとに，大気輸送モデルでその濃度分布を求め，実際の地上観測値や衛星観測値を拘束条件として，より確からしい発生量を推定する手法．

2009年 8月

CO and CH and impact of calibration improvements
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9

610

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

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Comparisons with TM 3 and M OPITT. Proceedings

補 遺：F2005データの詳細

ACVE2, 3‑7 M ay, Frascati, Italy, ESA Spec. Publ.,
SP‑562.

による観測データを配布するサイトがあり（http://

Gloudemans, A.M.S., H. Schrijver, Q. Kleipool, M .M.

オ ラ ン ダ 気 象 庁 の ホーム ページ に SCIAM ACHY
，プロダクトリ
www.knmi.nl/samenw/sciamachy/）
ストから「メタン」を選ぶと，F2005のデータセット

P. van den Broek, A.G. Straume, G. Lichtenberg, R.
M . van Hees, I. Aben, and J.F. Meirink, 2005：The（Frankenberg ら に よって 導 出 さ れ た データ）や ブ

impact of SCIAMACHY near‑infrared instrument

レーメン大学のデータセット（Buchwitz らによって

calibration on CH and CO total columns. Atmos.
Chem. Phys., ５, 2369‑2383.

導出されたデータ）の公開データにたどり着く．デー

Intergovernmental Panel on Climate Change（IPCC）

信すればデータの提供を受けられる（2009年３月現10タ要求フォーム（第 A1図）に必要事項を入力して送〝天気" 56．8．

衛星センサー SCIAM ACHY による全球メタン観測について

611

処理は以下の４項目である．
・メタン気柱量データの誤差値が６×10 molecules/cm 以下
・二酸化炭素気柱量データの誤差値が８×10 molecules/cm 以下
・センサ直下からのスキャン角が10度以下
第 A1図

ウェブ サ イ ト か ら 入 手 で き る
SCIAMACHY データの一覧．

・スケールハイトを8.5km と仮定して計算された
標高 0m における二酸化炭素の気柱量が７×10
molecules/cm 以上

在）．

であること．

我々が入手したデータの期間は，2003年１月16日か

メタンと二酸化炭素の誤差値によって判別する品質

ら2004年12月31日までである．配布されているデータ管理処理では，主に海洋上のデータが取り除かれる．

セットには，観測時刻（2000年１月１日からの日数），

スキャンレンジによる判別では，全球データから一定

観測位置情報（ピクセルの中心と四隅の緯度経度），の割合で取り除かれる．

太陽天頂角，視野天頂角，エアマスファクター，ス

なお，2009年３月現在，新しいバージョンのデータ

キャン幅，地表アルベド，メタン気柱量，二酸化炭素

が Frankenberg 氏（cfranken＠iup.uni‑heidelberg.

気柱量，メタン気柱量誤差値，二酸化炭素気柱量誤差de）により公開されており，興味のある読者は個別

値，地上ピクセル高度などの情報が含まれている．

に連絡を取られたい．

データ提供側から推奨されている主なデータ質管理

On Global Methane Observation from Space by SCIAMACHY
Yuko ARIYAMA , Satomi ETOH , Katsuyuki NOGUCHI
Sachiko HAYASHIDA

andNara Womenʼ
s University, Faculty of Science, Kitauoyahigashi‑machi, Nara 630‑8506 Japan.
Now at Bremen University.
（Received 8 September 2008；Accepted 21 May 2009 ）2009年 8月

11