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衛星利用による二酸化炭素等の観測と全球炭素収支分布の推定(平成 22年度)
Greenhouse gas observation from space and use of the observations to estimate global carbon flux distribution

予算区分
AA 中核研究
研究課題コード
0610AA102
開始/終了年度
2006~2010年
キーワード(日本語)
温室効果ガス,衛星観測,シミュレーション,インバースモデル,吸収・排出量
キーワード(英語)
GREENHOUSE GASES, SATELLITE OBSERVATION, SIMULATION, INVERSE MODEL, SINK/SOURCE AMOUNTS

研究概要

 温室効果ガス観測技術衛星「いぶき」(GOSAT)プロジェクトは、環境省・国立環境研究所(NIES)・宇宙航空研究開発機構(JAXA)の三者共同プロジェクトである。京都議定書の第一約束期間(2008年〜2012年)に、衛星で太陽光の地表面反射光を分光測定してSN比300以上を達成し(JAXA目標)、二酸化炭素とメタンのカラム量を雲・エアロゾルのない条件下で1%の精度で観測する。これら全球の観測結果と地上での直接観測データを用いることにより、インバースモデル解析に基づく全球の炭素収支分布の算出誤差を地上データのみを用いた場合と比較して半減すること(NIES目標)を目標にしている。本研究ではこの目標達成に向けて、様々な観測条件下において取得されたデータに対して、雲・エアロゾル・地表面高度などの誤差要因を補正し、高精度で二酸化炭素・メタンのカラム量を導出することを目的に、衛星観測データの定常処理アルゴリズムを開発する。衛星打ち上げ前には、数値シミュレーションに基づいてデータ処理アルゴリズムを開発し、航空機や地上で取得する擬似データや直接観測データによりアルゴリズムの精度を評価し改良する。また、衛星打ち上げ後は、データ処理の結果を直接測定・遠隔計測データにより検証し、データ処理アルゴリズムの更なる改良を行う。また、この衛星観測データと地上での各種の直接測定データとを利用して、全球の炭素収支推定分布の時空間分解能と推定精度を向上することを目的にインバースモデルを開発し、データ解析を行う。

研究の性格

  • 主たるもの:モニタリング・研究基盤整備
  • 従たるもの:技術開発・評価

全体計画

 温室効果ガスの観測を目的として日本が打ち上げを予定している温室効果ガス観測技術衛星「いぶき」(GOSAT)の取得データから、二酸化炭素・メタン等のカラム平均濃度の全球分布を高精度に導出する。そのため、データ処理手法の開発・改良とデータ質の評価・検証を行う。さらに、衛星観測データと地上で取得される測定データとを併せてインバースモデルに適用し、地域別炭素フラックスの推定誤差の低減と時間・空間分解能の向上を図るとともに、炭素収支の全球分布を求める。具体的には、
(1)短波長赤外波長域での測定に関して、様々な大気条件下での取得データに対応可能なデータ処理手法を確立するとともに、データ質の評価・検証を行う。衛星打ち上げ(2008年度中)の前は、計算機シミュレーションと地上・航空機観測により手法開発を行い、衛星打ち上げ後は、実際の観測データの解析と検証により手法の改良を行う。
(2)インバースモデルの時間・空間分解能を月別・全球64分割等に向上したうえで、衛星データ等を利用してより高精度の全球炭素収支分布を推定する。衛星打ち上げ前は、モデル計算のためのデータベース等の整備を行い、打ち上げ後は衛星データを利用した手法の出力を吟味することにより研究を進める。
(3)上記の研究の総合的な成果として、全球を対象にして炭素収支の地域間の差や季節変動等を明らかにする。

今年度の研究概要

 3つのサブテーマにおいて以下の研究を実施する。
1)GOSATの短波長赤外波長域での実観測データを用いて、二酸化炭素・メタンのカラム量導出手法の精度向上を目的とした研究を進める。導出された二酸化炭素・メタンのカラム量の時空間分布・変動に関して評価を行う。
2)GOSAT観測データから導出される二酸化炭素とメタンのカラム量に関するプロダクト及びその導出誤差に直接関連する巻雲・エアロゾル情報についての検証・比較のため、地上設置の高分解能フーリエ変換分光器、スカイラジオメーター等による検証観測を行い、それらのデータ解析により検証データを作成する。得られた検証データを用いてGOSATデータプロダクトのデータ質の評価研究を行う。
3)GOSAT観測データから二酸化炭素とメタンのカラム量を導出する際に必要な先験情報を求めるための大気輸送モデル(NIES08モデル)の改良と、GOSATの二酸化炭素カラム量と地上観測データとを利用して全球の炭素収支分布を推定するインバースモデル解析システムの高精度化を行う。2009年度のGOSATの予備的な観測データと地上観測データとを併せて利用し、インバースモデルから全球の地域別炭素収支の推定を試みる。

備考

本課題は、「GOSATデータ定常処理運用システム開発・運用」(課題コード0610AL917)と合わせて、国環研GOSATプロジェクトを構成する。

課題代表者

横田 達也

  • 地球環境研究センター
  • フェロー
  • 工学博士(東京大学)
  • 情報学,システム工学,コンピュータ科学
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担当者

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    Shamil MAKSYUTOV地球環境研究センター
  • 森野 勇地球環境研究センター
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    山野 博哉生物・生態系環境研究センター
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    松永 恒雄地球環境研究センター
  • portrait
    小熊 宏之生物・生態系環境研究センター
  • 日暮 明子環境計測研究センター
  • 吉田 幸生地球環境研究センター
  • Sergey Oshchepkov
  • Andrey Bril
  • 江口 菜穂
  • 太田 芳文
  • 菊地 信行
  • 田中 智章
  • 古山 祐治
  • 齊藤 誠地球環境研究センター
  • 齊藤 龍
  • Belikov Dmitry
  • 小田 知宏
  • 佐伯 田鶴
  • 高木 宏志
  • 宮本 祐樹
  • Vinu K. Valsala
  • 井上 誠