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船舶搭載GNSSによる東シナ海水蒸気,波浪,海面高度の観測

研究課題

研究課題/領域番号 20H02420
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分25030:防災工学関連
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

小司 禎教  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 研究官 (70354446)

研究分担者 津田 敏隆  京都大学, 生存圏研究所, 研究員 (30115886)
矢吹 正教  京都大学, 生存圏研究所, 特定研究員 (80390590)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
キーワード海上水蒸気観測 / GNSS / 移動体測位 / 精密衛星測位 / 波浪 / 海面高度 / 水蒸気 / 海洋観測 / GNSS気象学 / 水蒸気観測
研究開始時の研究の概要

台風や線状降水帯(発達した積乱雲が列をなし、同じ場所に数時間にわたって強雨をもたらす)等、災害をもたらす気象現象の解明にとり、エネルギー源となる水蒸気の動態把握が鍵となる。特に海上観測の希薄さは、克服しなければならない最重要課題である。
本研究では、日本の準天頂衛星から配信される高精度衛星軌道情報等,最新の衛星測位技術を活用することで、従来陸上の固定点のみで利用が進められてきたGNSS気象学手法を、海洋観測の拡充に活用する。
波浪や海面高度の計測にも取り組み、全球で適用可能なGNSSによる水蒸気、波浪、高潮や津波等に関連の深い海面高度を海上で統合観測するシステムの実現に向けた基礎研究を行う。

研究成果の概要

移動体精密単独測位(Kinematic PPP)の鉛直座標解に、(1)解析時間長、(2)解の更新時間間隔および、(3)大気遅延量の時間拘束に依存したバイアスが存在し、GNSS解析による可降水量(PWV)推定誤差と密接に関係していることがわかった。
上記3条件を変えた解析試験を行うことで、先行研究で課題とされた(1)不自然な時間変動と(2)PWV値が高い環境下で強まる過小評価傾向を改善できた。本課題の解析手法が、気象庁で2021年度、2022年度に搭載を行った船舶GNSS装置に実装された。
さらに、本課題の解析手法が、有義波高や副振動などの推定には有望な観測技術となりうることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

精密衛星測位の一手法である精密単独測位は、全球で適用可能な測位手法である。移動体の鉛直座標精度評価は十分になされていない。本研究の結果、固定点の測位解析に比べて誤差が大きく、また解析手法のわずかな違いが大きく影響することが判明した。GNSSを用いた大気計測の精度は、測位精度と不可分な関係にあり、本研究で得られた知見は、衛星測地学分野への問題提起にとどまらず、課題解決に向けた衛星測地分野と大気研究分野の学際協力の必要性を提起する。
本研究の成果は気象庁の船舶搭載GNSSによる海上水蒸気観測に採用された。豪雨の機構解明や予測精度改善を通じて災害軽減に資することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 海上可降水量観測のための船舶搭載GNSS解析設定の最適化に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      Shoji, Y., J. Miura, S. Tsubaki, Y. Higashi, S. Hibino, A. Kojima, T. Nakamura and K. Shutta
    • 雑誌名

      気象集誌. 第2輯

      巻: 101 号: 4 ページ: 323-346

    • DOI

      10.2151/jmsj.2023-020

    • ISSN
      0026-1165, 2186-9057
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lidar observations and data assimilation of low-level moist inflows causing severe local rainfall associated with a mesoscale convective system2022

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshida, Tetsu Sakai, Tomohiro Nagai, Yasutaka Ikuta, Yoshinori Shoji, Hiromu Seko, Koichi Shiraishi
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 150 号: 7 ページ: 1781-1798

    • DOI

      10.1175/mwr-d-21-0213.1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GPS/GNSS気象学について2022

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 雑誌名

      電子基準点を利用したリアルタイム測位推進協議会 協議会だより

      巻: 47 ページ: 3-4

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Assimilation of shipborne precipitable water vapour by Global Navigation Satellite Systems for extreme precipitation events2021

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Ikuta, Hiromu Seko, Yoshinori Shoji
    • 雑誌名

      Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society

      巻: 148 号: 742 ページ: 57-75

    • DOI

      10.1002/qj.4192

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of Data Assimilation of Shipborne GNSS Data on Rainfall Forecast (Part 2)2020

    • 著者名/発表者名
      Seko Hiromu and Yoshinori Shoji
    • 雑誌名

      CAS/JSC WGNE WGNE Research Activities in Earth System Modelling

      巻: 50

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of on-site self-calibration and retrieval methods for sky-radiometer observations of precipitable water vapor2020

    • 著者名/発表者名
      Momoi Masahiro、Kudo Rei、Aoki Kazuma、Mori Tatsuhiro、Miura Kazuhiko、Okamoto Hiroshi、Irie Hitoshi、Shoji Yoshinori、Uchiyama Akihiro、Ijima Osamu、Takano Matsumi、Nakajima Teruyuki
    • 雑誌名

      Atmospheric Measurement Techniques

      巻: 13 号: 5 ページ: 2635-2658

    • DOI

      10.5194/amt-13-2635-2020

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 豪雨予測に向けた水蒸気ライダーの開発と観測データを用いた研究2020

    • 著者名/発表者名
      酒井 哲, 吉田 智, 永井 智広, 小司禎教
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 48 ページ: 595-598

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Raman Lidar with a Deep Ultraviolet Laser for Continuous Water Vapor Profiling in the Atmospheric Boundary Layer2020

    • 著者名/発表者名
      Yabuki Masanori、Kawano Yuya、Tottori Yusaku、Tsukamoto Makoto、Takeuchi Eiji、Tsuda Toshitaka
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 237 ページ: 03001-03001

    • DOI

      10.1051/epjconf/202023703001

    • NAID

      120006950482

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 遅延量勾配を用いた船舶搭載GNSS可降水量の品質管理2022

    • 著者名/発表者名
      小司禎教, 三浦甚哉, 椿修二, 東吉一, 日比野祥, 小嶋惇, 中村哲也, 習田恵三
    • 学会等名
      日本気象学会2022年度春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 船舶搭載GNSSによるリアルタイム可降水量解析とその品質管理2022

    • 著者名/発表者名
      小司禎教, 三浦甚哉, 椿修二, 東吉一, 日比野祥, 小嶋惇, 中村哲也, 習田恵三
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MADOCA-PPP試験データを用いた船舶搭載GNSS可降水量解析2022

    • 著者名/発表者名
      小司禎教,椿修二,日比野祥,小嶋惇,長谷川拓也,前原孝多,齊藤一浩,奥野功之
    • 学会等名
      GPS/GNSSシンポジウム 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] IGS第3次再解析を用いたGNSS可降水量再解析2022

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      日本気象学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Optical Design of Rotational Raman Lidar Based on Double-Grating Spectrometer for Profiling the Atmospheric Temperature in the Lower Troposphere2022

    • 著者名/発表者名
      Yabuki, M., K. Matsuki , Y. Uchiho , E. Takeuchi and T. Hasegawa
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気温計測用回転ラマンライダーのための多波長分光検出器の開発2022

    • 著者名/発表者名
      矢吹正教, 松木一人, 内保祐一, 竹内栄治, 長谷川壽一
    • 学会等名
      第40回レーザセンシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 船舶搭載GNSSによる海上可降水量解析最適化の検討2021

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 精密衛星測位を用いた大気リモートセンシング2021

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      安全工学シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optimization of water vapor analysis using ship-borne GNSS measurement2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Shoji
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Kinematic PPPによるリアルタイム海上可降水量解析2021

    • 著者名/発表者名
      小司禎教、三浦甚哉、椿修二、東吉一、日比野祥、小嶋惇、中村哲也、習田恵三
    • 学会等名
      GPS/GNSSシンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] GPS/GNSS気象学について2021

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      第18回リアルタイム測位利用技術講習会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 精密衛星測位の気象学、気象業務への利用2021

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      日本学術会議地球惑星科学委員会地球・人間圏分科会(第25期・第4回)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 船舶搭載GNSSによるリアルタイム海上可降水量解析2021

    • 著者名/発表者名
      小司禎教、三浦甚哉、椿修二、東吉一、日比野祥、小嶋惇、中村哲也、習田恵三
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 首都圏短時間強雨の環境場 - 東風の特徴 -2020

    • 著者名/発表者名
      小 司 禎 教 , 酒 井 哲 , 永 井 智 広 , 吉 田 智
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 潮汐モデルを用いた船舶GNSS可降水量誤差補正の試み2020

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between errors in ship-borne GNSS derived PWVs and that in vertical coordinates2020

    • 著者名/発表者名
      SHOJI, Yoshinori
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 移動体GNSS解析による可降水量誤差要因の考察2020

    • 著者名/発表者名
      小司禎教
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 凌風丸による2020年梅雨期東シナ海ゾンデ観測2020

    • 著者名/発表者名
      小司禎教,清野直子
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] GNSS稠密ネットワークおよびラマンライダーを用いた信楽上空の水蒸気時空間変動の観測2020

    • 著者名/発表者名
      矢吹正教、柿原逸人、津田敏隆、塚本誠、竹内栄治、長谷川壽一
    • 学会等名
      第14回MUレーダー・赤道大気レーダーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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