2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new imaging method of upper atmosphere using the Himawari geostationary weather satellites
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19J01367
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
穂積 裕太 電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | 中間圏 / 極中間巻雲 / 気象衛星ひまわり |
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| Outline of Annual Research Achievements |
静止軌道からの大気観測は安定した広視野・高時間分解能という利点を持つが、これまで超高層大気観測を静止軌道から行った例は少ない。気象観測について行われているような静止軌道からの長期間の基盤的観測を超高層大気についても将来的に行っていくため、本研究では新たな静止軌道からの超高層大気観測手段の確立を目指している。
研究初年度である今年度は計算機サーバーの導入や、データ提供を受けている情報通信研究機構とのデータ通信体制の確立などを行い、データ解析環境を整備することができた。ひまわり8号全球画像データを本研究の研究対象としている極域中間圏の解析に適したデータ形式に変換しデータを整備した。整備したデータについて、低軌道衛星である米AIM衛星の極中間圏雲観測データの比較を行い、ひまわり8号の極中間圏雲観測の正確性を再確認するとともに、その検出感度の評価を行うことができた。また、ひまわり8号で見えている極中間圏雲の散乱輝度と太陽光散乱角、太陽天頂角の関係性を導出できた。これは今後ひまわり観測データ、極中間圏雲の散乱 モデルを当てはめ極中間圏雲の物理量を推定する手法を検討していく上で重要な解析結果である。次年度以降さらなるデータ解析、地球科学的考察を進められる状況となっている。
これらの研究活動で整備したデータ、得られた知見をもとに、地上夜光雲観測、次期静止軌道衛星検討などについて外部研究機関への協力・貢献も進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究に用いるひまわり衛星のデータ提供を受けている情報通信研究機構のサーバーとのデータ通信体制を整備した。計算機サーバーを購入し、データ解析環境を整備することができた。
ひまわり8号とAIM衛星の極中間圏雲観測データの比較を行い、ひまわり8号の極中間圏雲観測の正確性を再確認するとともに、その検出感度の評価を行うことができた。ひまわり8号で見えている極中間圏雲の散乱輝度と太陽光散乱角、太陽天頂角の関係性を導出できた。これは今後ひまわり観測データ、極中間圏雲の散乱モデルを当てはめ極中間圏雲の物理量を推定する手法を検討していく上で重要な解析結果である。
オプティカルフロー法による背景風の推定手法の開発も順調に進めており、次年度以降、手法の確立とサイエンスの成果も期待できる。
明治大学、高知大学など夜光雲(極中間圏を地上から観測する時の呼び名)の地上観測を得意とする研究グループと連携し衛星・地上観測を組み合わせた中緯度域の極中間圏雲の観測的研究を始めている。今年度は地上観測との連携を念頭にひまわり8号による極中間圏雲観測データをリアルタイムで配信するwebページを作成した。情報通信研究機構の宇宙環境研究室では将来の静止軌道衛星からの超高層大気観測について搭載機器開発の議論・検討が始まっているが、ひまわり現行機の観測データを活用した極中間圏雲の解析状況を踏まえて、将来、静止軌道衛星から極中間圏雲をより高精細に観測するために適した波長域、必要な感度などについて情報を提供した。このように外部研究機関への協力・貢献も進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究初年度において整備したデータに基づき、研究2年目以降はさらなるデータ解析と解析結果の地球科学的考察を進める。
ひまわり衛星では極中間圏雲の太陽光のミー散乱光を観測していると考えられるが、その散乱光輝度は極中間圏雲の粒径、密度などに加えそ の散乱条件に強く依存する。ひまわり8号で観測されている極中間圏雲散乱光輝度とその散乱光、太陽天頂角の関係性を昨年度までに導出した 。今年度、この関係性にミー散乱モデルを当てはめ、極中間圏雲の粒径、密度のパラメータの情報をどの程度取り出せるか検討を進める。導出 できた物理量について、低高度衛星 (米AIM衛星など)や地上光学撮像観測 (アラスカ・ポーカーフラット、キングサーモン観測点など)で得られている値や地上レーザーセンシングで得られた中間圏温度データ(アラスカ・ポーカーフラット設置のレーザーライダーのデータを予定) と比較し相関関係を整理し、開発した導出手法の検証を行う。
ひまわり8号で見えている極中間圏雲の構造をトラッキングできれば中間圏高度における背景風速場を推定できる。極中間圏雲の構造をトラッキングするプログラムを開発する。また、他のレーダーなど他の観測や数値モデルと比較し推定風速の評価などを行う。導出した風速場について、どのような波動現象の影響が見られるか考察を行う。
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