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2019 年度 実施状況報告書

人工衛星の軌道の揺らぎから紐解く地球の質量分布の時空間的な変動

研究課題

研究課題/領域番号 18K11632
研究機関国土地理院(地理地殻活動研究センター)

研究代表者

松尾 功二  国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 主任研究官 (80722800)

研究分担者 大坪 俊通  一橋大学, 大学院社会学研究科, 教授 (70358943)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード宇宙測地学 / 物理測地学 / 衛星重力観測 / 全球質量収支
研究実績の概要

本年度は,衛星レーザ測距(SLR)衛星を含む複数の人工衛星の追尾データをもとに推定された地球重力解を活用し,日本周辺の精密な重力ジオイド・モデルの構築に関わる研究を実施した.重力ジオイド・モデルを精密に構築するためには,人工衛星による重力解に加えて,地上で観測された重力データも使用する必要があるが,両者のデータは観測精度と空間分解能が大きく異なることが知られている.そこで本研究では,Featherstone et al. (1998)が提案する修正型除去復元法を用いることで,各々の誤差特性と空間分解能を考慮しながら最適にデータ結合を行い,重力ジオイド・モデルを構築した.地上検証データとの比較によってモデル精度の評価を行ったところ,既存のモデルは8.0cmの精度であったのに対し,本研究のモデルは5.7cmの精度となり,2.3cmの精度向上が達成された.
地球の重力場を復元する際には,衛星に作用する非保存力の正確な把握は重要である.本年度においては,地球輻射圧による衛星加速度モデルの精密化を行う.地球周回の人工衛星の軌道運動を支配する地球の重力に比べ 9~11桁小さく,直接の太陽輻射圧と比べても3分の1~10分の1程度の大きさであるが,精密な軌道決定を行ううえでは無視しえない加速度である.多くのソフトウェアでは 30年以上前に作られた Knocke (1988) モデルが採用されているところであるが,本研究では NASA CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) プロジェクトが提供する放射量データを使い,より高い精度での地球輻射圧加速度モデルの試作を行った.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

SLR重力解と地上重力データを活用した重力ジオイド・モデルの構築に関する研究については,国内外で開催された学術会議にて発表が行われ,学術論文として査読付きの国際誌にて出版された.また,これらの重力データに航空重力データも加えた成果についても,学術論文としてまとめ,現在査読付きの国際誌にて審査中である.
SLR観測に基づく地球重力場の時間変動の推定に関する研究については,現在,SLR追尾データの解析手法の改良を行い,SLR重力解の高精度化に取り組んでいる.今後は,この重力解を活用し,全球質量収支の高精度な推定に臨む.
地球輻射圧に関する研究は,まだ完成には至っていないが,日本測地学会講演会や AGU Fall Meetingにて紹介したほか,同様の研究を進めているドイツ・ボン大学との提携も始めようとしている.

今後の研究の推進方策

今後も引き続き,SLRデータの解析手法の改良による地球重力場の高精度決定とSLR重力解を用いた地球質量変動の推定に関わる研究を実施する.SLRデータの解析手法の改良については,SLR衛星の軌道から地球重力場を推定する際に補正する必要がある非保存力のモデル化に関わる研究に取り組む.これまでは形状が球である測地衛星を中心に扱ってきたが,非球形の多くの人工衛星については,太陽輻射圧・地球輻射圧・大気抵抗など非保存力の加速度計算がより複雑になり,個々の衛星の詳細情報も必要となってくる.まずは衛星数を絞って,非球形の人工衛星の解析に取り組みたい.SLR重力解を用いた地球質量変動の推定については,従来の正則化逆解析手法に加え,新たに考案された主成分分析を活用した逆解析手法も試してみる予定である.

次年度使用額が生じた理由

国内外の学術会議がキャンセルとなってしまい、計画通りの旅費の執行が出来なかったため。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Refinement of a gravimetric geoid model for Japan using GOCE and an updated regional gravity field model2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Koji、Kuroishi Yuki
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 72 ページ: 1~18

    • DOI

      10.1186/s40623-020-01158-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GRACEによる陸水貯留量変動推定と水文科学分野での応用2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木和良, 松尾功二
    • 雑誌名

      日本水文科学会誌

      巻: 50(2) ページ: 1~15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Upgraded modelling for the determination of centre of mass corrections of geodetic SLR satellites: impact on key parameters of the terrestrial reference frame2019

    • 著者名/発表者名
      Rodríguez José、Appleby Graham、Otsubo Toshimichi
    • 雑誌名

      Journal of Geodesy

      巻: 93 ページ: 2553~2568

    • DOI

      10.1007/s00190-019-01315-0

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hypertemporal photometric measurement of spaceborne mirrors specular reflectivity for Laser Time Transfer link model2019

    • 著者名/発表者名
      Kucharski Daniel、Kirchner Georg、Otsubo Toshimichi、Kunimori Hiroo、Jah Moriba K.、Koidl Franz、Bennett James C.、Lim Hyung-Chul、Wang Peiyuan、Steindorfer Michael、So?nica Krzysztof
    • 雑誌名

      Advances in Space Research

      巻: 64 ページ: 957~963

    • DOI

      10.1016/j.asr.2019.05.030

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Satellite laser ranging at 100 kHz pulse repetition rate2019

    • 著者名/発表者名
      Hampf Daniel、Schafer Ewan、Sproll Fabian、Otsubo Toshimichi、Wagner Paul、Riede Wolfgang
    • 雑誌名

      CEAS Space Journal

      巻: 11 ページ: 363~370

    • DOI

      10.1007/s12567-019-00247-x

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid response quality control service for the laser ranging tracking network2019

    • 著者名/発表者名
      Otsubo Toshimichi、Muller Horst、Pavlis Erricos C.、Torrence Mark H.、Thaller Daniela、Glotov Vladimir D.、Wang Xiaoya、So?nica Krzysztof、Meyer Ulrich、Wilkinson Matthew J.
    • 雑誌名

      Journal of Geodesy

      巻: 93 ページ: 2335~2344

    • DOI

      10.1007/s00190-018-1197-0

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Elaborated Time-Varying Model of Earth Radiation Pressure Acceleration Tested with Satellite Laser Ranging Data2019

    • 著者名/発表者名
      T. Otsubo
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] The Final Frontier for Satellite Laser Ranging: Antarctica2019

    • 著者名/発表者名
      T. Otsubo, Y. Aoyama, A. Hattori, K. Doi, M. Pearlman, C. Noll
    • 学会等名
      The Tenth Symposium on Polar Science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 近年のGGOS とGGOS Japanの活動2019

    • 著者名/発表者名
      横田 裕輔, 大坪 俊通, 宮原 伐折羅, 宗包 浩志
    • 学会等名
      VLBI懇談会シンポジウム
  • [学会発表] IUGG 2019 報告2019

    • 著者名/発表者名
      大坪 俊通
    • 学会等名
      第132回日本測地学会講演会
  • [学会発表] 地球輻射圧加速度の精密モデル構築と SLR 解析への適用2019

    • 著者名/発表者名
      大坪 俊通
    • 学会等名
      第132回日本測地学会講演会
  • [学会発表] 地球の球面性を考慮した完全ブーゲ重力異常の計算2019

    • 著者名/発表者名
      松尾 功二
    • 学会等名
      第132回日本測地学会講演会
  • [学会発表] Opening remarks from GB Chair: Highlighting the significance of the workshop2019

    • 著者名/発表者名
      T. Otsubo
    • 学会等名
      ILRS Technical Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ADS-B aircraft safety system assembled at less than EUR/USD 1002019

    • 著者名/発表者名
      N. Morishita, T. Otsubo
    • 学会等名
      ILRS Technical Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] グローバル測地学と南極測地観測2019

    • 著者名/発表者名
      大坪 俊通
    • 学会等名
      令和元年度国立極地研究所共同利用研究集会「多時間スケールにおける極域の氷床-海洋-固体地球相互作用の解明
  • [学会発表] Space Geodetic Activities Organized by GGOS Working Group of Japan2019

    • 著者名/発表者名
      -T. Otsubo, B. Miyahara, T. Wakasugi, Y. Aoyama, Y. Yokota, T. Miyazaki, Y. Fukuda
    • 学会等名
      27th International Union of Geodesy and Geophysics General Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravimetric geoid computation over Colorado based on the Remove-Compute-Restore Stokes-Helmert scheme2019

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuo, R. Forsberg
    • 学会等名
      27th International Union of Geodesy and Geophysics General Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] Current status and problems of geodetic observation data distribution2019

    • 著者名/発表者名
      -T. Otsubo, Y. Yokota, T. Ishikawa, M. Sekido, T. Miyazaki, S. Kurihara
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 航空重力データを用いた重力ジオイド・モデリング:米国コロラド州を例に2019

    • 著者名/発表者名
      松尾 功二、 R. Forsberg
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会

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公開日: 2021-01-27  

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