Greenhouse gases observing satellite GOSAT  "IBUKI"

人工衛星「いぶき」GOSATのWEBサイト

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GOSATは、地表面や大気から届く赤外線を観測し、二酸化炭素とメタンのカラム量を算出します。カラム量は、地表面の単位面積上の大気中に含まれる気体分子の総数または乾燥空気の分子総数に対する比として表現されます。

 

 

 GOSATは地上約666 kmの高度を飛行して約100分で地球を一周し、3日間で同じ軌道に戻ります(図6)。GOSATに搭載される観測装置は、Thermal And Near-infrared Sensor for carbon Observation (TANSO)と呼ばれています。TANSOは、「温室効果ガス観測センサ(Fourier Transform Spectrometer; FTS)"TANSO-FTS"」、「雲・エアロソルセンサ(Cloud and Aerosol Imager; CAI)"TANSO-CAI"」という2つのセンサから構成されています。表1と2に、それぞれのセンサの観測対象や波長帯を示します。

 

 FTSは、光の干渉を利用したセンサです。センサに入ってくる光を2つの光路に分け、両者に光路差を作って再び合成することにより干渉を起こさせます。光路差を少しずつ変えながら観測した信号をフーリエ変換と呼ばれる数学的な変換を行うことによって、波長別の光の強度分布(スペクトル)を得ることができます。

 

 FTSは、地表面により反射された太陽光と、地球大気や地表面から放射される光のスペクトルを観測します。前者は昼間にバンド1から3により、後者は、昼間と夜間両方にバンド4により観測します。バンド1から3は、偏光の2成分(平行軸、垂直軸)を別々に観測します。バンド4は偏光観測を行いません。このため、FTSは合計7チャンネルの観測を行います。太陽光の反射特性は陸面と水面では大きく異なります。海上や湖などの水面では、海水や湖水が光を吸収するため反射光の観測は困難ですが、観測方向と太陽位置との関係によっては、鏡面反射による太陽光をFTSで観測できます。

 

[2] GOSATのセンサと観測方法

図6:GOSATによる観測概念図(左図)、地上観測点(中図、2015年10月)とGOSATの軌道(右図、3日間、44周回分)

 CAIは、大気と地表面の状態を昼間に画像として観測します。観測データから、FTSの視野を含む広い範囲での雲の有無を判定し、エアロゾルや雲がある場合はその雲の特性やエアロゾルの量などを算出します。これらの情報は、FTSから得られるスペクトルに含まれる雲とエアロゾルの影響を補正することに利用されます。

 

 FTSは全球にわたり万遍なく、3日間で5万6千点の観測を行います。実際には、解析可能な地点は雲の無い晴天域に限られるため、二酸化炭素とメタンのカラム量を算出できる地点数は全観測数の2-5%程度になりますが、現在の二百点ほどの地上測定に比べて測定点数は飛躍的に増加し、これまでの観測の空白域を埋めることができます。

表1:温室効果ガス観測センサ(FTS)

表2:雲・エアロソルセンサ(CAI)

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