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海洋

海洋

海洋において衛星データが使われる場面は多く存在しています。海の表面温度、海面上昇、海色、環礁把握、クロロフィル濃度、海上風、海表面の塩分濃度、原油などの流出による状況把握などの事例とデータの紹介を行っています。

海表面温度(SST)

海の表面温度(SST:Sea Surface Temparature)は、地表温度や気温などと同じ様に、気象観測衛星や環境衛星により長年衛星画像データにより蓄積されているデータのひとつです。光学衛星画像データだけでなく、マイクロ波放射計によるデータも頻繁に利用されています。

観測データのアルゴリズムにご興味がおありの方は、下記を紹介いたします。日本語では、気象衛星センターで簡単な紹介、農林水産研究情報総合センターにNOAA衛星/センサのデータセットやプロダクトの説明が詳しく行われています。

特定の海域の潮の流れや温度の変化を見ることもできます。日本ではTRMM衛星に搭載されているTMIやADEOS衛星のAMSR、Aqua衛星のAMSR-Eといったセンサデータにより作成されたデータセットも配布されています。日本の気候に深い関わりがあると思われる東太平洋の赤道付近の海面温度異常である、ラ・ニーニャ(海の例年温度より低温になる現象)やエル・ニーニョ(海の例年温度より高温になる現象)や、日本近海の黒潮の流れについての事例があります。
上記の衛星/センサ以外でも、ADEOS-IIに搭載されたOCTSやTerra/Aqua衛星のMODISなどが海表面温度データを取得しています。今後も第一期水循環変動観測衛星「しずく」(GCOM-W1)のAMSR2などが取得していきます。

一般に、日本近海の情報については、海上保安庁の海洋情報部が提供しているデータで、毎日携帯でも確認することができます。地域的な海の温度を把握するためには、更に分解能の高いデータが必要な場合があります。数十メートル規模で、沿岸域、湾内の流れや、湖沼については、ランドサット衛星やテラ衛星のASTERなどの熱赤外データ利用が可能と考えられています。

海面上昇(Sea level)

海表面高度の測定には、一般に衛星搭載のレーダー高度計(RADAR Altimeter)のデータが使われています。2012年9月に開催された 「レーザー高度計シンポジウムの20年間の進歩」シンポジウムでは、1992年10月から2010年3月までの18年間の衛星の計測結果による海面高度の変化が示されました。その結果によれば、場所によって毎年10mm(観測期間中18cm)の上昇、平均では毎年3mm(観測期間中5.4cm)の上昇しているという結果が公開されました。

海面上昇

欧州ではENVISAT、ERS-1,2、近年は、Cryosat-2衛星に搭載・観測されています。米国では、ICESatおよびICESat-II衛星、TOPEX/POSEIDON衛星、Jason-1,2衛星、気象衛星GOESなどの観測データが得られています。一部については、NASAのジェット推進研究所のPO.DACCでデータを参照することができます。

海色(Ocean Color)

海の色は、海面温度などと併せて海流の状態を知るのに役立ちます。また海や湖沼の濁度を調べることにも使われます。 応用として環礁把握や海上や湖沼の植物性プランクトンの把握にも利用されています。

データは、NASAジェット推進研究所所PO.DACCやゴダード宇宙センターで取得することができます。 ゴダード宇宙飛行センターの海色の衛星画像データは、SuomiNPP衛星のVIIRS、SeaStar衛星のSeaWiFS、ADEOS衛星のOCTS、AquaとTerra衛星双方に搭載されているMODISおよびMERISのデータ、国際宇宙ステーション上のHICO、Nimbus7衛星に搭載されたCZCS、Aquariusのデータが下記サイトからダウンロードすることができます。

環礁把握(Coral)

青い海に浮かぶ島、それを取り巻くサンゴ礁、世界には美しい環礁地域が沢山見られます。開発による土壌流出による被害、火山噴火による被害、環境ストレスなど環礁を取り巻く状況は安全とは言えません。衛星画像データによる環礁地域の把握が今まで紹介した海洋のセンサーを中心に、ランドサットでのデータセットも含めて紹介されています。 近年は環礁域のクロロフィルなど様々な研究が行われており、更に多バンドの光学データを利用することも増えているようです。こうした30m前後の分解能のデータで概要を把握した後、高分解能の光学データを利用する場合もあります。

クロロフィル(Chlorophyll)

衛星画像データから算出される海のクロロフィル濃度(Chlorophyll)は、海色などを特定している同じ波長データを利用して算出した植物性プランクトンの濃度です。

観測データの算出アルゴリズムにご興味がおありの方は、下記を参考にされてください。

光学センサで単にカラー表示しただけでも、植物性プランクトンの分布や海流のイメージをとらえることができます。

海上風(Sea wind/Ocean wind)

航行する船舶など、海の気象を把握する場合、海上を吹く風は非常に重要なデータです。衛星から取得する海上風(sea wind/ocean wind)は、DMSP衛星のSSM、ERS-1およびERS-2衛星のAMI、Aqua衛星のAMSR-E、最近では、GOSAT衛星のSeaWindsなどが有名です。センサにより、観測方式が異なりますが、主にマイクロ波散乱計とマイクロ波放射計の方式のセンサが使われます。

マイクロ波で海上風を観測する仕組みの簡単な解説を紹介します。

海面温度だけでなく、クロロフィル、海上風など、こうした日本近海の情報サービスとして、漁業情報サービスセンターが実施しているインターネットサービス、携帯情報サービスがあります。サービスでは、衛星画像データが利用されています。

主な風観測センサ
データの種類 内容
マイクロ波散乱計 ERS-1およびERS-2衛星のAMI、Aquerius衛星Aquerius-Scatterometer、Metop-A/B衛星のASCAT、TRMM衛星のTMI、ADEOS衛星のNSCAT、QuickSCAT衛星とADEOS-II衛星およびGOSAT衛星のSeaWinds、Oceansat-2衛星のOSCAT、SeaSAT衛星のSASS
マイクロ波放射計 DMSP衛星のSSM、SEAWINDS衛星のAMSR、Aqua衛星のAMSR-E、Aquerius衛星のAquerius-Radiometer

海の塩分濃度

海の塩分濃度(Sea Salinity)は、近年計測できるようになった項目です。昔の気象観測衛星などの計測項目として含まれていません。 Aquerius衛星のSAC-DやSMOS衛星のMIRASがデータを取得しています。

オイルスピル(Oil spill)/オイルスリック(Oil slick)

海上でタンカーが座礁したり、パイプラインが壊れたりといった事故で、海上に原油が流れ出し、環境に多大な影響を与えることがあります。海上の原油の広がりは、近年の高分解能の光学センサでも把握できますが、一般に天候によらずデータが取得できるSARセンサが利用されます。原油が広がりだした海面は波が立ちにくくなだらかになりますので、特に波長が短いSARを利用すると、流出地域は暗く、水面は濃淡のある粗い画像として映ります。天然に湧き出しているといったような現象も、規模によりますが観測可能です。