気象衛星「ひまわり」

5号まではGMS (静止気象衛星)、6, 7号はMTSAT (運輸多目的衛星)。 8号からは英語でもHimawari。 日本の気象庁が運用している。 衛星の変遷については、気象庁のサイト https://www.jma.go.jp の 「知識・解説 > 気象観測・気象衛星 > 気象衛星観測について > 気象衛星のあゆみ」 のページ https://www.data.jma.go.jp/sat_info/himawari/enkaku.html を参照。

ひまわり 8号のセンサーについては、 気象庁 気象衛星センター のサイト https://www.data.jma.go.jp/mscweb/ja/ の 「基礎資料 > 放射計 (AHI)」のページ https://www.data.jma.go.jp/mscweb/ja/info/spsg_ahi.html を参照。 可視は バンド 3、赤外は バンド 13 がつかわれることが多い。 バンド番号は波長が短いほうからかぞえている。 応答関数の図の横軸が、可視・近赤外は波長、熱赤外は波長の逆数であることに注意。

気象衛星「ひまわり」の全球画像動画

たとえば、国立情報学研究所の北本朝展博士による「デジタル台風」 http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/index.html.ja の一部として「雲の動きのアニメーション」 http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/help/animation.html.ja がある。 増田の授業の教材としては、まず「全球動画」を見てほしい。 (昼夜で画像のあかるさが変わらないことから推測できると思うが、これは赤外画像である。 ただし、北本博士による動画では、地理を見やすくするため、 雲のない地表面は、放射輝度ではなく、海陸の区別と陸面の標高によって色をつけている。 したがって、他の動画で見える陸面温度の日周期変化がこの動画では見えない。)

気象衛星「ひまわり」は何を見ているのか

• 可視波長帯: 太陽からの電磁波(太陽放射)の地球(雲、地表面など)による反射。 画像化する場合、ふつう、届いた放射の強いところほど白く表示する。 (「地表面」は、海面、陸面、雪氷面などの総称。)
• 赤外波長帯: 地球(雲、地表面など)がその温度に応じて射出する放射(地球放射)
• 水蒸気波長帯: 水蒸気が放射の吸収・射出に多く寄与する波長帯。 (大気中の放射吸収・射出に関しては 「気象に関する放射伝達のプロセス」のページ参照。) 放射の強さは、その場の大気中で水蒸気が分布する高さのうちで比較的高い(衛星に近い)ところ(ふつうは対流圏中層)の温度を反映する。
• 狭い意味の赤外波長帯: 水蒸気や二酸化炭素などの放射の吸収・射出への寄与が小さい波長帯。「大気の窓領域」と呼ばれることもある。 雲頂または地表面の温度を反映する。 大気の対流圏ではふつう高いところほど温度が低いので、 高いところにある雲ほどその射出する放射は弱い。 画像化する場合、ふつう、届いた放射の弱いところほど白く表示する。 写真フィルムでいう「ネガ」のようなものである。

地球大気の鉛直温度構造 (対流圏とはどこか)[「地球の水と空気はどこにどれだけあるのか」のページの中へ]

「黒体放射」のエネルギースペクトルと「ひまわり」の(狭い意味の)赤外波長帯 [「電磁波」のページの中へ]

衛星画像の解釈

(可視画像については太陽放射がじゅうぶん届いている場合)

全球画像動画から見られる特徴

• 雲は赤道付近と温帯とに多い。
• 亜熱帯(南北とも): 雲は少ない。 ただし熱帯で発生する渦(熱帯低気圧、台風)がときどき通る(とくに夏)。
• 夏のオーストラリア大陸では地面温度の日変化(昼に高温)がよく見える。
• 温帯(南北とも): 雲は西から東に動く。渦をまいている(温帯低気圧)。 渦の経路は冬には赤道側、夏には極側にシフトする。
• 熱帯では雲の集団ができたり消えたりしている。
• 熱帯では、雲の集団(cloud cluster)は東から西に動くことが多い。 しかし、赤道付近では、雲の大集団(super cloud cluster)が西から東に動くことがある。

(解釈は 大気と海洋の運動とエネルギー輸送の節の 大気の大循環のところで。)