地球観測衛星の種類

地球観測衛星とは、宇宙から地球で起きる諸現象を観測している衛星です。自然現象や災害監視、私たち人間の活動による地球の変化の観測など目的に応じて搭載センサが異なり、日本をはじめ世界各国で多くの衛星があります。

観測結果は、衛星画像や観測データとして提供され、地球に関する様々な情報を読み取ることができ、地球環境変動の監視やそのプロセスを解明するための研究などに有効活用されています。

搭載センサによって衛星データで見えるものが異なります。センサは、大きく分けて光学センサとマイクロ波センサの2種類があり、その一部を紹介します。（①②③は光学センサ、④⑤はマイクロ波センサ）

① 可視・近赤外センサは、主に太陽光を反射した対象物の可視光や近赤外線を捉えることで、その対象物の量や種類を識別できます。そのため、雲の下や夜間は観測できません。主に、植物の分布状況、海の色、市街地などの地表の状態を知ることができます。

② 熱赤外センサは、太陽の光を浴びて暖められた対象物などから放射される熱赤外線を捉えます。雲がなければ夜間でも地表を観測できます。主に、地表面や海面の温度、火山活動や山火事などの状況を知ることができます。

③ ライダーは、可視・近赤外域の光を発射し、対象物から反射して戻ってくる強度や時間、波長の変化を測定することで、対象までの距離や状態を精密に計測できます。主に森林の樹高の測定、氷床の厚み、風速などを知ることができます。

④ SARは、対象物に対して電波を放射し、その反射波の強さや位相で地表面の状態を知ることができます。能動的に電波を放射しており、電波は雲を通過するため、昼夜天候に左右されずに観測できます。主に、火山や地震活動などによる地形変化、森林伐採監視、浸水域や船舶の動きを知ることができます。

⑤ マイクロ波放射計は、地表面および大気から自然に放射されているマイクロ波を捉えることで、水やエネルギー循環を把握するための物理量を。昼夜天候に左右されずに観測できます。主に、海面の温度、大気の水蒸気量、降水量、海氷の分布や積雪の厚さなどの状況を知ることができます。

地球観測衛星の軌道

軌道とは、地球観測衛星をはじめとする各種人工衛星が地球の周りを飛ぶときの道筋をいいます。軌道にはいくつかの種類があり、どの軌道を飛ぶのかは人工衛星の目的によって決められています。

主に、地球観測衛星は極軌道（極を通る軌道）の一種である太陽同期準回帰軌道が利用されています。太陽同期軌道は、（衛星と太陽の位置関係が常に一定で、太陽条件が同一の飛行）と準回帰軌道（一定の周期で同一時刻、同一地点の飛行）を組み合わせた軌道のことです。

太陽同期準回帰軌道で飛行すると、観測時の地球表面への太陽光の入射角がほぼ一定となるため、地球表面からの放射・反射量を比較的均等に観測でき、同じ地域を一定の間隔で観測することができます。地球観測衛星が地球を一周する時間（周期）や何日間隔で同じ地域の上空を通過するかという日数（回帰日数）は、軌道の高度と傾斜角よって異なります。

また、静止軌道は、自転する地球との相対関係を常に一定に保つ軌道であるため、衛星から常に同じ場所が見えます。主に、気象観測衛星(ひまわり)、放送衛星、通信衛星に利用されています。

地球観測衛星の解像度

解像度とは、地球観測衛星の搭載センサが、地上の物体をどれくらいの大きさまで見分けることができるかを表す言葉です。解像度が高いほど、地上の細かい様子を観測するのに優れています。解像度は、分解能又は空間分解能ともいいます。

下に示した2種類の衛星画像は、同じ地域を異なるセンサを用いて観測したものです。センサの解像度や特徴の違いにより、見え方に違いがあることがわかります。

筑波宇宙センター付近の可視画像

海面水温画像 (8日平均)

地球観測衛星の観測幅

観測幅とは、多くの場合地球観測衛星の搭載センサが観測できる幅（軌道と直交した方向の幅）のことで、走査幅ともいいます。衛星は観測幅の範囲を軌道にそって帯状に観測しているため、使いやすい大きさ(シーンという)に切り出して提供しています。観測幅や衛星画像1シーンの大きさは、センサの種類によって異なります。

例えば、気候変動観測衛星「しきさい（GCOM-C）」の可視画像と熱赤外線画像を比較してみます。可視センサの観測幅は1150km、熱赤外センサは1400kmとなっています(長崎県が熱赤外線では観測範囲に入っています)。同じ衛星でも搭載センサにより、観測幅などの違いがあることがわかります。

ある同日のGCOM-Cの搭載センサによる観測幅の違い

地球観測衛星データからわかること

JAXAの地球観測衛星から得られるデータからわかる代表的な情報として以下が挙げられます。

・エアロゾル
黄砂やPM2.5などのエアロゾル予測や、地球温暖化予測モデルの精度向上に活用されています。

・温室効果ガス
大気中の温室効果ガスをグローバルに観測し、温室効果気体の動態把握や人為起源の二酸化炭素の排出量の推定に活用されています。

・台風・降雨の状況
降雨の強さ、台風の様子、降雨をもたらす大気中の水蒸気量の分布などの気象関連の情報提供や地球規模の気候変動の解明に利用されています。

・海洋汚染の状況
原油流出事故等による海洋汚染の分布状況を知ることができます。

・流氷の状況
流氷の分布や動きの様子を知ることができます。

・海面温度及び植物プランクトン濃度
海域環境の監視や変動プロセスの解明、漁場の予測などに活用されています。

・地震
地殻・地盤変動等の異常検出や地震発生メカニズムの解明、災害時の被害状況把握へ利用されています。

・浸水状況
洪水や津波による浸水域を推定し、水害状況の把握や関連する防災活動へ活用されています。

・火山活動
活火山のモニタリングや噴火時の被害状況把握に活用されています。

・森林伐採
SARを用いることで、雲の多い熱帯でも、雲を透過して観測できることで森林伐採の検知に利用されています。

・土地利用状況
市街地、森林、農地などの土地の利用のされかたを知ることができます。

・植生分布
森林や草原等の分布やその変化、森林資源の情報を知ることができます。

・地形
複雑な地形、特徴的な山並み、遺跡などを確認することができます。

・地表面温度
地表面温度の季節や昼夜の変動を知ると共に生態系に関わる環境情報として活用されます。

地球観測衛星の種類