気象衛星

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アメリカ合衆国の気象衛星GOES-8
GOES-9からの衛星画像。ハリケーン・フェリックス(1995年

気象衛星(きしょうえいせい)とは、気象観測を行う人工衛星である。衛星軌道上から観測を行うことにより、広域の気象状況を短時間に把握することができる。

概要[編集]

観測機材として雲を観測する可視光線および夜間観測用の赤外線カメラや、赤外線吸収により水蒸気を観測するカメラ、また海上風や降雨量を測定するためのマイクロ波散乱計などを備えている。衛星軌道の分類により、大別して静止衛星太陽同期軌道衛星、その他の衛星に分けられる。

広域観測が可能であり、洋上監視も比較的容易であることから、通常の気象観測のみならず、台風観測に際しては有力な観測手段となっている。

歴史[編集]

TIROS衛星(1961年

1959年に打ち上げられたアメリカ合衆国ヴァンガード2号は搭載カメラにより、地球上のの様子を映し出し、気象衛星の実現性を明確にした。しかし、ヴァンガード2号は姿勢制御に問題があり、観測・予報にとり有益なデータをもたらすことはできなかった。初の気象衛星は1960年4月1日に打ち上げられたタイロス1号である。タイロス1号は可視光カメラを搭載し、撮影写真は電送により地上へ送られた。タイロス1号の姿勢制御には問題があり、また夜間撮影はできなかったが、各種の有益な観測データをもたらした。

アメリカ航空宇宙局(NASA)とアメリカ海洋大気局(NOAA)は、タイロスシリーズでの改良のほか、ニンバスシリーズでも技術開発を行い、気象衛星を実用化へと導いた。

観測方法および搭載機器[編集]

気象衛星に搭載される観測機器は運用する国によって異なるものの、主に次の種類に分けられる。

イメージャー観測
光学系を主とした観測機器で、地球の画像を観測する。天気予報などで目にする衛星からの雲画像は、この光学系観測による。可視光線及び赤外線を用いる。赤外線は夜間観測のほか、雲の温度を示すため、雲高測定にも用いる。
サウンダー観測
ある一定の波長帯の電磁波を捉えて、鉛直構造、あるいは精度の高いオゾンなどのガスを観測する。静止気象衛星の系統では、アメリカのGOESに搭載されている。極軌道衛星の多くには、特定の波長帯の電波を発射し、その強度から水蒸気や風、オゾンなどの分布を観測する。
宇宙環境監視システム
GOESはSEM、SXIイメージャーが搭載されている。静止軌道上において、太陽から到来するX線や、高 / 低エネルギー荷電粒子磁力陽子、太陽を直接撮影して、地球上の電離層擾乱や衛星の運用警報、さらには宇宙船外活動などに役立てることを目的としている。かつてGMS-4まで、宇宙環境モニターを観測していた(現在、GMS-5、MTSATには装備されていない)。

観測スケジュールは、日本米国欧州気象衛星開発機構などで公開されている。主だった観測スケジュールは、特に断りがない限りは次の通り(全球観測)。

  • 毎時:日本(MTSAT)、中華人民共和国(FY-2)、ヨーロッパ(METEOSAT-8/9)、インド(kalpana)
  • 3時間毎:アメリカ(GOES)、大韓民国(COMS)
  • 6時間毎:ヨーロッパ(METEOSAT-5/7 インド洋上空)

軌道の種類による分類[編集]

気象衛星が使用する軌道のタイプは基本的に静止軌道極軌道太陽同期軌道)の2つである。

静止軌道周回型[編集]

静止軌道衛星は赤道上空の高度35,880 kmを地球の自転と同じ向きに周回するため、地上から見ると衛星は赤道上で静止しているように見える。このため、静止気象衛星は常に眼下に映る同じ半球を対象として可視光線や赤外線センサーを用いた気象観測を継続して実施することが可能である。この静止気象衛星を利用した地球全体の気象観測は世界気象機関(WMO)の地球大気開発計画(GARP:Global Atmospheric Research Program)に基づく5つの静止軌道衛星とその他独自に打ち上げられた静止衛星によって行われている。

2012年3月現在、複数機の静止気象衛星が運用中である。このうち、米国は3機(GOES-12、GOES-13、GOES-15)を運用している。GOES-12は当初GOES-EASTとして設計され、現在は南アメリカ上空西経60度の地点で運用されている[1]。また、2010年4月14日にはGOES-13がGOES-Eastに取って代わり、西経75度の地点に配置された[2]。GOES-11は2011年12月の運用終了まで東太平洋上に配置されていたが、現在その役割はGOES-15が担っている[3]。2011年1月に打ち上げられたロシアの新世代気象衛星Elektro-L 1(GOMS 2号)が東経76度のインド洋上で運用中であるほか、日本東経140度上のMTSAT-1R(ひまわり6号)および東経145度上のMTSAT-2(ひまわり7号)の2機をそれぞれ中部太平洋上で運用している[4]。さらに、ヨーロッパではMeteosat-8(西経3.5度)とMeteosat-9(本初子午線上)の2機がそれぞれ大西洋上に、Meteosat-6(東経63度)とMeteosat-7(東経57.5度)がそれぞれインド洋をカバーするように運用されている。インドも気象観測目的の機器を搭載したINSATと呼ばれる静止衛星を運用している。中国は静止衛星型の風雲を、東経86.5度の地点のFY-2Dと東経123.5度の位置のFY-2Eで運用している。

極軌道(太陽同期軌道)周回型[編集]

低軌道気象衛星を追尾するためにコンピュータ制御が可能なモーターを搭載したパラボラアンテナ
低軌道(LEO)気象衛星から137MHzの電波を受信するためのターンスタイルアンテナ

極軌道衛星は典型的な高度として地上850kmの上空を、北極南極の両極を通過するように南北方向に周回飛行する。こうして極軌道衛星は太陽同期軌道に入ることで、観測の対象とする地方の太陽時がほぼ一定となるために、(衛星から見た)ある任意の地点における地表の光と影の位置関係が毎回同じになる。こうした特性上、地球上のあらゆる場所を対象にすることが可能で、さらに一日に二度、同一の地点を観測できるという利点がある。また、赤道上空より観測する静止軌道衛星では観測が困難な両極(北極と南極)付近の観測を行うのに好都合で、重要な役割を担う。

米国は極軌道気象衛星のNOAAシリーズを保有しており、2012年2月現在はNOAA 19号が一次的に利用されているほか、副次的にNOAA 15号、NOAA 16号およびNOAA 18号が利用され、さらにNOAA 17号が待機状態にある。このほか、ヨーロッパにおいてはMetOp-A衛星、ロシアではMETEOR-M、中国ではFY-1D(風雲1号D)とFY-3A(風雲3号A)がそれぞれ運用されている。また、インドもIRSと呼ばれる極軌道衛星を保有している。

DMSP[編集]

かつてアメリカ国防総省は軍事機密として極秘にDMSP(防衛気象衛星計画)を進め、独自の軍事用気象衛星システムを開発・運用していた。その後、1972年の暮れに機密指定が解除され、衛星データの民生利用が可能になった。現在、DMSP衛星シリーズはNOAA(アメリカ海洋大気庁)により管制・運用・メンテナンスが実施されている。

その他[編集]

その他の衛星としては低軌道(LEO)を回る衛星等がある。これは短時間毎に変化する現象の観測に有効である。

  • TRMM(熱帯降雨観測衛星)

地球大気開発計画(GARP)[編集]

日本の気象衛星シリーズ「ひまわり」は、世界気象機関(WMO)と国際学術連合会議(ICSU)が共同で行なった地球大気開発計画(Global Atmospheric Research Program:GARP)の一環として計画されたもので、得られた気象情報を日本国内だけでなく、東アジア・太平洋地域の多くの国々に提供している。このプログラムに参加した衛星は以下のとおりである。

衛星の名称 運用国 静止位置 観測区域 備考
GOES-EAST アメリカ合衆国の旗 アメリカ合衆国 西経75度 西大西洋・南北アメリカ 2010年4月よりGOES-13で運用中
GOES-WEST 西経135度 東太平洋・北アメリカ西部 2011年12月よりGOES-15で運用中
MTSAT
ひまわり
日本の旗 日本 東経145度 西太平洋・東アジア 2010年7月よりひまわり7号(MTSAT-2)で運用中
ひまわり6号(MTSAT-1R)がバックアップ運用中)
COMS
(千里眼)
韓国の旗 韓国 東経128.2度 2011年4月より千里眼(COMS-1)で運用中
FY-2(風雲) 中華人民共和国の旗 中国 東経105度 西太平洋・インド洋・中東部アジア 2009年12月より風雲2号E(FY-2E)で運用中
INSAT インドの旗 インド 東経93.5度 インド洋中・東部アジア 2003年4月の打ち上げ以来、INSAT-3Aで運用中
Kalpana-1 東経74度 インド洋・中近東・中東部アジア METSAT-1より改名
2002年9月の打ち上げ以来、運用中
METEOSAT EUMETSAT 東経63度 インド洋・中西部アジア 2007年4月よりMETEOSAT-7で運用中
GOMS ロシアの旗 ロシア 東経76度 2011年1月よりGOMS 2号(Electro-L 1)で運用中
METEOSAT EUMETSAT 東経0度 東大西洋・欧州・アフリカ 2013年1月よりMETEOSAT-10で運用中
(METEOSAT-9がバックアップ運用中)

脚注・出典[編集]

  1. ^ GOES 12 Spacecraft Status Summary”. NOAA Satellite and Information Service. 2010年12月13日閲覧。
  2. ^ GOES 13 Spacecraft Status Summary”. NOAA Satellite and Information Service. 2012年2月15日閲覧。
  3. ^ GOES 15 Spacecraft Status Summary”. NOAA Satellite and Information Service. 2012年2月15日閲覧。
  4. ^ 「ひまわり7号」に関するお知らせ”. 気象衛星センター. 2012年3月20日閲覧。

関連項目[編集]

外部リンク[編集]