地球環境観測はその態度によって次のように大きく分けられる。 ただし実際には中間の性格をもつものも多い。
現業観測のうち、基本的な観測を行なっているのはたいてい政府機関である。 (国によっては民営化されている場合もあるが、 その場合も政府からの委託事業であるのがふつうである。) このほかに、企業がそれ自体の必要性から観測を行なっている場合がある。 (そのデータは非公開である場合が多い。)
実験観測は、現業機関が、現業観測の改善を目的に、あるいは臨時の業務として 行なうこともある。 また、研究機関(科学研究あるいは技術開発を目的とする機関)が行なうこともある。 大学は第一義的には教育機関であるが、研究も重要な任務としており、 この授業ではとくにことわらない限り大学を含めて「研究機関」と言うことにする。
気象の現業観測の内容は、WMO (世界気象機関)で標準化されているので、 国による違いはわりあい少ない。 しかし、気象現業機関が所属している省庁はまちまちである (商業省、農業省、国防省...)。 日本は第2次大戦前は文部省、戦後は運輸省⇒国土交通省。
【この部分の材料の大部分は、 「グローバルな地球環境のデータ」(地理情報学教材)のページの前半を再録した。 そのページの後半も関係があるので参照してほしい。】
1957--58年に、 ICSU (国際学術会議連合 International Council of Scientific Unions, 今はInternational Science Council)の旗のもとに 多くの国の科学者が協力して、 地球の観測の強化が行なわれた。 太陽活動の強い(黒点が多い)年をねらったもので、 地磁気などが重点である。 学者だけでなく、政府の事業としても取り組んだ国が多く、 ソ連は最初の人工衛星スプートニクをあげた。 アメリカ合衆国の人工衛星Explorerはやや遅れたが、 地球に関する観測を行なったものとしては最初と言える。 日本は戦後最初の南極観測隊を出した。
IGYより前に、 1882--83年と1932-33年に、国際極年 (International Polar Year)という、 北極・南極圏の観測を協力して行なう活動があった。 IGYはその第3回として企画されたので、極地に比較的重点があるが、 それ以外の地域も含むため名前が変更されたものである。 IGYの50周年である2007-08年には、 ふたたびInternational Polar Yearが企画されている。 また、別にelectronic geophysical year (eGY)という、 電子媒体による情報の整備を中心とした企画もある (わたしは関与しておらず詳しい情報はもっていない)。 MAHASRI [別項目参照]関係者は、 IPYへの参加を誘われたのだが、極域でないことと、 強化観測期間が一部ずれて2008--2009年になるため、 Asian Monsoon Year (AMY)として行なうことになった。 これはむしろMONEX [GARPの項目参照]の30周年と 意識されている。
IGYの観測結果を国際的に交換するため、World Data Center (WDC)というしくみが 作られた。 実態は、各国(WDC-AはUSA、WDC-Bはソ連...現在はロシア) のいくつかの機関の部門がWDCの機能を 分担するだけであるが、WDCに提供されたデータは世界のだれにも自由に 公開されるという原則になっている。 WDCは、IGYだけで終わらず、 ICSU公認の常設機能となり、 WDC-C1 (ヨーロッパ)、WDC-C2 (日本などアジア太平洋諸国、ただし一部の部門のみ)、 WDC-D (中国)も作られている。 [2010-09-16追記: WDCは「World Data System」への改組が進んでおり 内部構成も上記から変更があるようだ。]
アメリカ合衆国では、IGY以前から、 政府の機関、あるいは政府の支出を受けて大学や財団が運営する機関で、 研究者向けにデータを提供する機能をもつ「データセンター」がある。 WDC-Aも、これらの機関のいくつかが受け持っている (NOAAのNational Geophysical Data Center (NGDC) (http://www.ngdc.noaa.gov/), National Climatic Data Center (NCDC) (http://www.ncdc.noaa.gov/), National Oceanographic Data Center (NODC) (http://www.nodc.noaa.gov/), コロラド大学のNational Snow and Ice Data Center (NSIDC) (http://www.nsidc.org/) など)。 また、WDCではないが、気象関係では、 National Center for Atmospheric Research (NCAR, 大学共同利用機関)の Data Support Section (http://dss.ucar.edu/)の功績も大きい。 USAでは、連邦政府の調査結果は、軍事やプライバシーなどの理由で秘密になる ものを除いて、国民に公開する原則があり、データセンターはそのためのサービス 機関として位置づけられているようだ。 データ提供は有料のこともあるが、それは手数料であって、 データの再配布には制限がつかないのがふつうである。
日本で同様なものがあまり発達していないのは、 ひとつは政府が得た情報は国民に公開する義務があるという考えが薄いこと、 もうひとつは、政府機関が手数料を受け取ることができないか、 できても国庫にはいるだけで現場の経費に直接使えない制度になっていることだろう。 日本の政府機関のデータも1990年代ごろから公開が進んできたが、 外郭団体(多くは財団法人)を通じて有料配布されているものが多い。 しかし最近、インターネットを通じての転送だけですむ(手間がかからない)ものについては、 政府機関から直接提供のものもふえてきた。 たとえば気象庁「電子閲覧室」 http://www.data.kishou.go.jp/ の内容は2002--2004年の間に充実した。 【[2018-06-27補足] このウェブサイトは http://www.data.jma.go.jp/ に変わった。】
1970年代、世界の気象学と人工衛星平和(非軍事)利用に関係する 学者と機関(官庁)が協力し、ICSUとWMOの旗のもとで、 気象観測とデータの利用を強化する事業が行なわれた。 1978年12月--1979年の1年間は、 第1回GARP全球実験(First GARP Global Experiment, FGGE) または全球大気実験(Global Weather Experiment)と呼ばれ、 全球規模で観測が強化され、リアルタイムでない気象観測データの収集と それにもとづいた格子点データの作成も行なわれた。 (これによって、地球の気候の認識は大きく進んだ --増田、1989参照)。 このほか、地域的な強化観測も行なわれた。 そのうちには、FGGEと重なる期間に行なわれたモンスーン実験(Monsoon Experiment, MONEX)がある。 GARPの観測データや格子点データは、WDCのしくみで広く公開された。
1980年代からは、大気だけでなく、海洋と、陸の水文過程もいっしょに 扱うことの必要性が認識されたため、 GARPに代わるものとしてWCRP(次項)が発足し、今も続けられている。
WCRPのWeb siteは
http://www.wcrp-climate.org/
(2010年変更)。 また、日本語による紹介がhttp://www.jamstec.go.jp/wcrp/
にある (2007年3月開設、その後URLが変更された)
ICSU (国際学術会議)、WMO (世界気象機関)、UNESCOが共同主催者となっている 国際共同研究計画である。 UNESCOがかかわっているのは、 海洋の観測を国際的に調整するIOC (国際海洋学委員会)や、 水文の研究を推進するIHP (国際水文プログラム)がUNESCO傘下の事業だからである。 実際の研究費のほとんどは国際機関から出るわけではなく、 各国政府が自発的に(おもに国内の機関に)支出しているが、 国際的要請が明らかな形で示されていることが事業の実現に役立っている。
なお、WCRPと並列にICSUが他機関とも協力して推進している研究計画に、 IGBP (International Geosphere-Biosphere Programme, 地球圏・生物圏国際研究計画)、 IHDP (International Human Dimension in Global Environmental Change Programme, 地球環境変化の人間的側面に関する国際研究計画)、 DIVERSITAS (生物多様性科学国際協同プログラム)があり、 この4つがEarth System Science Partnershipという協力関係をもっている。
http://isccp.giss.nasa.gov/
)、
降水に関するGPCP (全球降水気候学プロジェクト、
http://cics.umd.edu/~yin/GPCP/main.html
(暫定?)http://www.gewex.org/gpcp.html
http://www.gewex.org/data-sets-global-precipitation-climatology-project-gpcp/
[ここだけ 2020-02-16 改訂] 参照)、
陸面(植生を含む)・大気相互作用に関する
ISLSCP (国際衛星陸面気候学プロジェクト、
http://islscp2.sesda.com/
ISLSCPに関連し、やはりGEWEXの一部と位置づけられる研究プロジェクトとして、
GSWP (http://www.iges.org/gswp/
http://cola.gmu.edu/gswp/
[ここだけ 2020-02-16 改訂])が行なわれている。
土壌水分量や蒸発量は、
自然界の水循環にとっても、人間社会の水資源にとっても重要な量だが、
大陸規模に代表性のある値を観測することが困難な量であり、
その全球の定量的分布を知るには、
植生・土壌層 --とくにその水とエネルギーのやりとり--
を表現する数値モデルを作り、
地形・植生・土壌などの情報と
気象データ(降水量・地表面での下向き放射フラックス・地上気温・湿度・風)を
モデルに与えて計算することが有力な方法である。
しかしモデルの不確かさもまだ大きいので、
モデルを作っている多数の機関が参加して比較実験をすることが企画された。
入力データとしてはISLSCPのものを使う。
ISLSCP第1期のプロダクト(対象期間は1987-1988の2年)を使ったGSWP第1期は終了した。
ISLSCP第2期のプロダクト(対象期間は1986-1995の10年)を使ったGSWP第2期が
進行中であり、わたしも参加している。
東京大学生産技術研究所助教授の沖大幹氏はGSWP第2期のリーダーのひとりだが、
沖氏のグループ(http://hydro.iis.u-tokyo.ac.jp/
)では、
グローバル水資源アセスメントの研究も行なっている
[地球システム論の教材の中の紹介参照]。
農業・工業・都市用水を含めた水の需要供給関係が現在きびしいのがどこであり、
温暖化が進むと(あるCO2排出シナリオによる、ある気候モデルの結果に従った場合だが)
どこできびしくなるか、といった結果が得られている。
これらの研究では、これまではGSWP第1期の成果を社会データと組み合わせて使っているが、
今後、第2期の成果を使ったものに置きかえられていくだろう。
図でSiberia, HUBEX, Tibet, GAME-Tと表記した4地域がGAMEの重点観測領域。
http://hydro.iis.u-tokyo.ac.jp/GAME-T/GAIN-T/
)
およびCD-ROM (version 1: 2002年、version 2:準備中)で
公開されている。
なお一部のデータは「関係者共有」とされ、パスワードつきでアクセスできる。これもWCRPの一環であり、とくにGEWEXとの関係が深い。
Webページは、http://www.ceop.net/
。
【[2018-06-27] このサイトは残っていない。
アメリカ合衆国のNCARにある副のサイトは残っている。
https://www.eol.ucar.edu/field_projects/ceop/
】
東京大学の小池俊雄氏が企画の中心となった。
世界の三十数か所の"reference sites"と呼ばれる地点(広がりをもつ場合もある)に
ついて、現場観測、衛星観測、(気象)予報モデルのプロダクトを、
従来よりも充実した内容で、形式をそろえて整理して集め、
お互いに利用しようというものである。
CEOPの第1期(Phase 1)として、2001年7月から2004年末までにわたって 4回の強化観測期間(EOP)があった。
2007年、 これまでCEOPとして行なわれてきたものの第2期と、 GEWEXのうち下記MAHASRIなどの大陸規模実験を総括する水文気候パネルとが統合され、 Coordinated Energy and Water Cycle Observations Project (新CEOP)となった。
GAMEに代わり、GEWEXのアジア地域の大陸規模実験と位置づけられる 国際共同研究活動である。 2006年10月に国際実行委員会が発足し、現在、実行計画の確定に向けた作業中。
webページはhttp://mahasri.cr.chiba-u.ac.jp/
。
【[2018-06-27 このサイトはなくなったが、
内容はhttp://hydro.iis.u-tokyo.ac.jp/mahasriwiki/
にアーカイブされている。】
GAMEは日本の研究者主導であったが、 MAHASRIは、日本の研究者からの提案ではあるものの、 多くの国が対等な関係で参加する性格のものになっている。 GAMEに比べて、インドネシア「海大陸」やインド亜大陸に対象地域を広げている。 反面、シベリアは積極的には含めないことにした。 これは、シベリアの水文気候研究はWCRPの下でGEWEXと並ぶ関係にある 「気候と雪氷圏(または寒冷圏)」(Climate and Cryosphere, CliC)の一環として 組織したほうがよいという判断による。 モンゴルの水文気候研究はMAHASRIとCliCの両方にかかわっている。 また、科学研究計画ではあるが、GAMEよりも、社会に役立つ予測をめざすという 方向を明確にし、予報や防災の現業機関の積極的参加を期待している。
http://www.ceos.org/
)が
WMOその他多くの機関に呼びかけて、
IGOS-P (総合地球観測戦略パートナーシップ)が組織された
(http://www.igospartners.org/
)。
これは6つほどのテーマに関して調査や政策提言の活動を行なっている。
衛星関係機関が呼びかけたため、衛星観測が重視される傾向があるが、
少なくとも筋としては地上観測も重視した活動である。
IGOS-Pの仕事のうち、社会貢献のためのテーマ別活動は、
GEOSSのさきがけとなるものであり、
徐々にGEOSSに移行していくことになった。
IGOS-Pは
GCOS (Global Climate Observing System)、GOOS (Global Ocean Observing System)
などの対象別活動の連携として続くようである。
2002年、
国連の「持続可能な開発」に関する会議(いわゆる第2回地球サミット)が
ヨハネスブルグで開かれた
(第1回は環境と開発に関する会議、1992年、リオデジャネイロ)。
そこでの結論をもとに、
多数の国の首脳(総理大臣)級または大臣級が集まる
「地球観測サミット」が2003年から毎年開かれるようになり、
また、政府間組織であるGroup on Earth Observation (GEO,
http://www.earthobservations.org/
)が
組織された。
2005年2月の地球観測サミットで、
GEOによる
Global Earth Observation System of Systems
(GEOSS, 複数システムによる地球観測システム)の10年計画の
わくぐみが承認され、実行に移った。
GEOSSがこの形をとるまでには、 CEOP (上記)の中心人物でもあった東京大学の小池俊雄氏が重要な役割を果たした。 次のインタビュー記事で小池教授が、 そのいきさつ、重視した点などを語っている。
http://www-cger.nies.go.jp/cger-j/c-news/news-1.html
http://www.cger.nies.go.jp/cgernews/
にある。GEOSSの趣旨は、防災、天然資源管理、環境保全などの社会的目的に役立つ観測を しようというものであり、研究よりは現業を向いている。 しかし、世界にはこの目的に対して現業観測がずっと不足している地域が多い。 したがって、実際のGEOSS関連プロジェクトは、 将来現業化することを念頭に入れた実験観測を行なうものが多くなっている。
日本(政府)のGEOSSへの貢献の一環として、 文部科学省が予算をつけたプロジェクトである。 すぐ上に書いたような趣旨により、 日本の研究機関(大学を含む)が途上国の現業機関と協力する形のものが多い。
以下に述べる複数のプロジェクトは、(とくに予算上は)JEPPプロジェクトであり、 同時にMAHASRIの一環とも位置づけられるものである。
海洋研究開発機構(JAMSTEC)地球環境観測研究センター(IORGC)の
山中大学[まなぶ]氏が代表となっている
HARIMAU (Hydrometeorological ARray for ISV-Monsoon AUtomonitoring,
http://www.jamstec.go.jp/iorgc/harimau/
参照)は
そのひとつであり、
インドネシアにレーダーやウィンドプロファイラなどを設置し、
将来は季節内変動(intra-seasonal variability, 時間スケール数十日の変動)の予報に役立てようというものである。
東京大学生産技術研究所の沖大幹氏が代表となっているプロジェクトは、 新GaME-T (上記)の日本側担当部分である。 その中では、 タイ国王立灌漑局(Royal Irrigation Department)北部管区のThada S.氏と協力し、 洪水警報のための原型(プロトタイプ)システムを構築する。 Chiang Mai市の上流にあたるChao Phraya川の支流Mae Wang (Waangと書かれることもある)の流域(約600 km2)に雨量計や河川水位計を配置し、 情報をリアルタイムで灌漑局事務所に送るものである。
首都大学東京(JAMSTEC-IORGCも兼任)の松本淳氏が代表となっているプロジェクトは、 ベトナム中部、バングラデシュなどに自動雨量計を配置し、 それぞれの国の気象庁がもっているレーダーとあわせて、 この地域の降水の特徴を時空間的に細かく理解するとともに、 防災に役立てようとするものである。
この松本氏を代表とするプロジェクトの一部として、 東京大学愛知演習林の蔵治光一郎氏による、 Chiang Maiの西にあるMae(=川) Chaem 流域の降水観測網も継続されている。 観測地点にはタイの最高峰であるDoi(=山) Intanonも含む。 この仕事は、降水の標高依存性を解明するという科学的目的と、 流域内の農業用水の配分をめぐる争いを解決するため水資源の科学的見積もりを提供するという目的がある。
2006年度から5年の予定で始まった日本の文部科学省のプロジェクト。
代表は東京大学の小池俊雄氏。
東京大学からの再委託(下請け)として、JAMSTEC、JAXAなども参加している。
Webページは
。http://www.diasjp.org/
http://www.editoria.u-tokyo.ac.jp/dias/
国際的にはJEPPとならんでGEOSSへの日本の貢献である。
国内的には、「国家基幹技術」のひとつである「海洋地球観測探査システム」の 一部である。 「国家基幹技術」は、総合科学技術会議で決められた日本の科学技術の重点のうち、 とくに民間企業でなく政府が開発の中心となるものをさし、 文部科学省が担当する課題が5つあり、「海洋地球観測探査システム」はそのひとつである。 「海洋地球観測探査システム」は現在3つに分かれ、 「次世代海洋探査技術」(JAMSTECの仕事のうち、 海底掘削船「ちきゅう」や、無人深海探査機など)、 「衛星観測監視システム」(JAXAの仕事のうち地球観測関係)と この「データ統合解析システム」である。
このプロジェクトは、 今後ますます大量・多様化するデータを扱うデータセンターにとって必要となる技術を 開発し、それが有効であることを実証しようとするものである。 大量なデータを扱えるデータアーカイブシステムの構築は 東京大学生産技術研究所の喜連川 優氏が中心となる。 多様なデータを多様なユーザーが使えるような共用可能性の向上は 東京大学空間情報研究センターの柴崎亮介氏が中心となる (SFCの福井弘道氏も分担する)。 気候変動(温暖化を含む)、水循環、生態系(農業、生物多様性を含む)に関する 科学的あるいは社会貢献の課題にデータ統合を役立てる実証は 東大、JAMSTECその他の複数のグループが担当する (わたしも水循環の課題を分担する)。 これはまだデータセンターではないが、 試作品的な意味でデータセンターのような機能ももつことになるだろう。
網羅的なものではなく、わたしが実際に知っているデータを紹介したメモです。 ただし大部分は2000〜2002年ごろ書いたものでその後の更新は不完全です。