気候変動観測衛星「しきさい」が観測した地球の色彩２～地球の彩りを宇宙から～
海面水温
SST

地表面温度
LST

ｸﾛﾛﾌｨﾙa濃度
CHLA

植生指数
NDVI

陸上ｴｱﾛｿﾞﾙ
AR-NP

雲量分布
CFRA

2022年4月 宇宙航空研究開発機構（JAXA） GCOMプロジェクトチーム 田中 一広 tanaka.kazuhiro@jaxa.jp

概要
 2017年12月23日に種子島宇宙センターから打ち上げた気候変動観測衛星「しきさい」（Global Change Observation Mission for Climate : GCOM-C）は、2018年1月1日に観測を開始しました。以降、24時間・365日連続して全球を観測しています。
 「しきさい」衛星は、多波長光学放射計（Second generation GLobal Imager : SGLI）という光学センサを搭載しています。
 SGLIは、近紫外（380nm）から熱赤外（12μm）までの波長域に250m/1km分解能の19チャンネルを持ち、1000km以上の観測幅で広域観測する中分解能センサです。
 人間が感じることのできない紫外線・赤外線を含めた地球の持つ様々な色を継続的に繰り返し観測することにより、宇宙から四季の変化や環境の変化といった様々な変化を、地球の裏側を含めた全地球の規模で観測することができます。
 本講演では、SGLIが観測を実現する光学センサ方式・技術と、「しきさい」衛星が見た地球の色彩について解説を行います。

「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 20222

目次
 予備知識・観測原理
 しきさい衛星が観測した地球の「色彩（しきさい）」 しきさいポータル https://shikisai.jaxa.jp
 まとめ

月平均
地表面温度

月平均
植生指数
「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

3

予備知識・観測原理
JAXAの地球観測衛星
GCOM衛星「しずく」による電波観測と「しきさい」による光学観測「しきさい」の観測概要「しきさい」の観測波長と観測物理量「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

4

JAXAの 地球観測衛星
打上げ予定
先進光学衛星(ALOS-3)

いぶき2号（GOSAT-2）

EarthCARE/CPR
先進レーダ衛星(ALOS-4)(2023年度予定） GOSAT-GW(2023年度予定）(2023年度予定)(2022年度予定)(2018年度)

運用中

だいち（ALOS）

しきさい（GCOM-C）(2006年)

運用終了(2017年度)

みどり2（ADEOS-II）

だいち2号（ALOS-2）(2002年)(2014年)

Aqua/AMSR-E
米国衛星にセンサ搭載

GPM/DPR(2002年)(2014年)

ADEOS、ADEOS-Ⅱ(1996年 / 2002年)

TRMM/PR
日米共同

しずく（GCOM-W）(2012年)

ふよう1号（JERS-1） もも1号（MOS-1/MOS-1b）(1987年 / 1990年)(1997年)いぶき（GOSAT)(1992年)(2009年)5

GCOM衛星✓ ２トン級の中型衛星バス、設計寿命は5年以上。
✓ 「しきさい」と「しずく」の2衛星において、共通の衛星バスシステムを採用することにより、信頼性と効率化を両立
光学センサ

気候変動観測衛星「しきさい 」GCOM-C

水循環変動観測衛星「しずく 」GCOM-W「高性能マイクロ波放射計2」「多波長光学放射計」
Second Generation
gLobal Imager (SGLI)

2017年12月
打上げ
運用中

衛星のサイズ・重量・発生電力
約4.6m x 2.9km, 2.1トン, 4kW

電波センサ

Advanced Microwave
Radiometer 2 (AMSR2)GCOMバス

注：写真はいずれも機体から太陽電池パドルが外された状態

2012年5月
打上げ
運用中

6

「しきさい」と「しずく」が捉えた地球
しきさい

しずく

カラー合成画像

カラー合成画像

RGB (VN08, VN05, VN03)「しきさい」
光の強さ（輝度）⇒ 19の観測チャネル⇒ 29種の観測物理量

RGB (89V, 89H, 23V)

しきさい

しずく

海面水温
地表面温度海面水温
海氷密接度
積雪深
土壌水分量

しきさい

しずく

「しずく」
電波の強さ（輝度温度）⇒ 16の観測チャネル⇒ 9種の観測物理量

しきさい

しずく

植生指数
クロロフィルa濃度

積算水蒸気量
海氷密接度
積雪深エアロゾル光学的厚さ

降水量 (2日平均)
海氷密接度

7

「しきさい」による観測 (1)2018年1月1日元旦 の1日で観測した範囲（ VNR ） 「しきさい」は1000km以上の観測幅を有し、約2～3日に1回の頻度で全地球を光学観測する極軌道衛星です。
 2018年1月1日の観測開始以降、365日・ 24時間連続して地球を観測しています。（機能確認・校正を除く）「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

8

「しきさい」による観測 (2)2018年10月1日 台風通過後の日本 「しきさい」の1000km以上の観測幅は、日本列島の東西の幅にほぼ相当し、関東から四国までを一度に250m分解能で光学観測できます。

「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

9

「しきさい」の観測波長と観測物理量
 GCOMの目標の対応した観測プロダクトを効率的に導出できる波長帯を選択
 チャンネル数を、前世代GLIの36chに対し19chに減らす一方で、標準プロダクトを22個から29個に増加し、雲・エアロゾルや陸域植生の観測を強化。

各 陸圏の 大代 気
表的なプ 海ロ 洋
ダク
ト雪氷.

.

.

.

.

.

.

地球の代表的な観測対象物の反射率と大気の透過率。SGLIのチャンネル位置を縦の水色で、また陸域観測用高分解能センサである
AVNIR-2およびPRISMのチャンネル位置も赤および灰色で示す。黒丸は代表的なプロダクト導出に直接的に用いられるチャンネル「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202210多波長による光学観測✓ 「しきさい」による多波長観測の例。波長による対象物の反射・吸収・散乱・輻射特性の違いを利用し、大気・海洋・陸・雪氷の様々な物理量を計算する。
CIE1964 10deg x
CIE1964 10deg y
CIE1964 10deg z
VN1 380nm
VN2 412nm
VN3 443nm
VN4 490nm
VN5 530nm
VN6 566nm
VN7 672.0nm
VN8 672.1nm
VN9 763nm
VN10 866.8nm
VN11 867.1nm

445nm

BLUE559nm

596nm

GREEN
350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

[nm]

RED

RED

「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

対馬周辺のクロロフィルａ濃度
2022年4月6日

11「しきさい」衛星 @ つくば宇宙センター

SGLI VNR

X(進行方向)

Z(地球方向)
Y
バスモジュール

SGLI IRS

恒星センサ

地球センサ

2093kg, > 4kW (EOL), 4.6m(X)x 16.3m(Y)x 2.8m(Z)12可視近赤外放射計（SGLI-VNR；Visible Near-Infrared Radiometer）
NPサブユニット
非偏光観測系

重量：330kg
消費電力：300W

0.8 m

3鏡筒

NP 鏡筒
11 ライン分光フィルタ

PL 鏡筒
2鏡筒

PLサブユニット
偏光観測系±45°（前方視～後方視）チルト駆動

CCD （6000画素×11ライン）

偏光フィルタ
偏光フィルタ「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202213

赤外走査放射計（SGLI-IRS ；Infrared Scanner ）0.7 m

短波長赤外検出器

重量：210kg
消費電力：300W

走査鏡

熱赤外検出器

集光光学部

冷凍機・デュア

「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

14

「しきさい」が観測した地球の「色彩（しきさい）」 2
I. 福徳岡ノ場の噴火と軽石の観測
II. 北海道東沖における赤潮の観測
III. 関東地方の降雪
IV. 昼夜の温度差
V. 海水面温度の観測
VI. 海色の観測
VII. 流れ藻の観測
VIII. 陸域の植生の変化
IX. シベリアの森林火災
X. 複数衛星・モデル連携による海面水温の把握※ しきさいによる観測情報は、「しきさいポータル」にてご覧になれます。https://shikisai.jaxa.jp/「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202215

福徳岡ノ場の噴火と軽石の観測
2021年8月17日 福徳岡ノ場 可視画像
(左上部の茶色部分が軽石)

2021年10月14日 疑似カラー画像（SW3/1.6μm使用）(海（青色）に対し、水色に見えるのが軽石です)
硫黄島

沖縄

福徳岡ノ場

https://earth.jaxa.jp/ja/earthview/2021/10/07/6434/index.html

衛星「しきさい」（GCOM-C）等による軽石観測情報 特設サイト
https://earth.jaxa.jp/karuishi/
宙畑による軽石観測記事 https://sorabatake.jp/25696/
JAXAの衛星観測のプロに聞く！ 宇宙から軽石と雲を見分ける解析テ
クニック「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202216

北海道東沖における赤潮の観測
2021年10月9日
海面水温（表示レンジ = 10℃~30℃）✓✓✓✓

クロロフィルａ濃度（表示レンジ = 0.03~60 mg/cm3 [LOG]）

画像はあくまでも衛星から推定した植物プランクトンのクロロフィルa濃度で、高クロロフィルa域がそのまま今回の赤潮の分布と対応しているわけではありません。
赤潮の実際の分布は北海道立総合研究機構等の研究機関で調査中と聞いており、JAXAから水産研究教育機構との共同研究のフレームワークで衛星データを提供中です。
衛星観測は宇宙から大気を通して行われるため、日によっては大きな誤差がある場合（前後の日の画像と著しく値が異なる場合など）がありますのでご注意ください。
画像の無い日がありますが、それは衛星の軌道によって対象域をカバーしていなかった日（あるいは全域が雲に覆われていて値が推定できなかった日）です。

「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202217

関東地方の降雪✓ 2022年1月6日に関東地方に降雪がありました。
✓ 翌日のしきさい画像において、東関東に雪が積もっていることが確認できます。
（右の短波長赤外画像における水色が雪です。波長1.6μmの赤外線を観測することにより、左の可視画像では判別できない雲と雪の判別が可能です。）

可視画像

短波長赤外画像「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202218

昼夜の温度差✓ 2022年1月7日は、昼夜ともによく晴れていました。
✓ しきさいの熱赤外線観測から地表面温度が観測できます。

昼間 10:30頃 ←昼夜温度差→ 夜間 1:30頃

GEE技術実証の頁
https://shikisai.jaxa.jp/geeJIREI.html
https://gcomsgli.users.earthengine.app/view/lst20220107「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

19

「しきさい」の赤外観測（海面水温）✓ GCOM-C/SGLIで250m解像度の昼・夜の海面水温を観測（晴れていれば）✓ 広域の日変化が分かる（日射による昇温、夜間の放射や鉛直混合による冷却など）

daytimenighttimeDay-nighttime

Daily change of SST from 2018/4/20
13:22 UT (night)
to 2018/4/21 01:38 UT (day)「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

20

「しきさい」の可視観測（海色）
RGB of w on 2018/4/21
Chl-a on 2018/4/21✓ 250m解像度で広域の海色がわかる
Chl-a on 2018/4/21

Noctilca redtide

Chl-a on 2018/8/5

Karenia mikimotoi (推定)

「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

21

「しきさい」による流れ藻の観測

NIR

2019/03/26✓ 2018年の観測開始から毎年東シナ海で初春～初夏にかけて「しきさい」衛星で見る地球の色彩2@ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022
流れ藻(Sargassumhorneri；アカモク)が観測されている

22

陸域の植生の変化（3年平均からの偏差）
2018年

52N, 124E

2020年

2019年

Jan
July

July

July

NDVI around 52N, 124E

Feb
Aug

Aug

Sep

Sep

2018,
2019,
2020

Aug

Mar

Targetarea
leafing

Sep
Increase of NDVI by snow melt

AprOct

Oct

Oct

May

2018

2019

2020

melted

Nov

Nov

Nov

Dec

Dec

Dec

Jun

Snow cover of 30 Mar - 7 Apr around 52N, 124E

✓ アジア域の植生指数NDVIの3年間の平年値からの偏差✓ 年による残雪の影響等により、春が訪れ植生が活性化する時期の変化を検出できる。
「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202223

シベリアの火災
2021年7月3日

可視波長のRGB画像
火災で煙が大量に発生している

本画像のサイズ約380km x 200km

短波長赤外チャンネルによるRGB画像
可視よりも透過し易い波長なので、煙の下の植生域（緑で見えている）の中のパッチ状に分布する焼失域（暗褐色）が見えている
また、図右上の火災域などでピンク色に見える点は特に高温になっている領域と考えられる
https://www.eorc.jaxa.jp/earthview/2019/tp190823.html「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202224

「しきさい」と「しずく」と「ひまわり」と「モデル」
衛 星 観 測 と 海 洋 モ デ ル 連 携 （ 海中天気予報）

2019年11月16日
海中天気予報海面水温
2018
2019
年11年
月1116月日
JAXA/JAMSTEC
しきさいカラー合成画像
しずく海面水温
しずく、しきさい、ひまわり海面水温
しずく、しきさい海面水温
JAXA/JAMSTEC連携による
RGB(VN08,VN05,VN03)

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「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 2022

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まとめ
 JAXAは、地球環境変動観測ミッション（GCOM）という人工衛星シリーズを開発・運用しています。
 GCOMシリーズの2つめの気候変動観測衛星（GCOM-C）「しきさい」は、光学セン
サSGLIを搭載し、2018年1月1日に観測を開始しました。
 SGLIは、VNRとIRSという２つのセンサにより構成され、近紫外（380nm）から熱赤外（12μm）までの波長域に250m/1km分解能の19チャンネルを持ち、1000km以上の観測幅で広域観測する中分解能センサです。
 「しきさい」衛星は、365日・24時間連続して地球の色彩（しきさい）を観測中です。
 より詳しい情報は、以下のサイトをご覧ください。

しきさいポータル https://shikisai.jaxa.jp/「しきさい」衛星で見る地球の色彩2 @ 宇宙・天文光学特別技術セミナー 202227