2012年2月9日

宇宙航空研究開発機構

宇宙利用ミッション本部

GPM/DPRプロジェクトマネージャ

小嶋正弘

全球降水観測計画（GPM）主衛星搭載

二周波降水レーダ（DPR)とその利用

P2

全球降水観測計画（GPM; Global Precipitation Measurement）

全球降水観測計画とは、二周波降水レーダ(DPR)及びマイクロ波放射計（GMI)を搭載したGPM主衛星と、マイクロ波放射計またはマイクロ波サウンダを搭載した複数のGPM衛星群により、気候変動・水循環変動の解明のため、全球降水の高精度・高頻度観測を行う国際協力ミッション

GPM：Global Precipitation Measurement

DPR： Dual-frequency Precipitation Radar

GMI： GPM Microwave Imager

地球全体の降水観測

地球観測衛星長期計画

打上げ年度（目標）

~2005 (~H17)

2006 (H18)

2007 (H19)

2008 (H20)

2009 (H21)

2010 (H22)

2011 (H23)

2012 (H24)

2013 (H25)

2014 (H26)

2015 (H27)

2016 (H28)

2017 (H29)

2018 (H30)

災害監視 & 資源管理

[光学放射計]

MOS-1, ADEOS (87~95) (96~97)

[光学センサ, 合成開口レーダー]

JERS-1 (92~98)

気候変動 & 水循環観測

水循環

[降雨レーダ]

PR (97~)

[マイクロ波 放射計]

MOS-1(87~95) ADEOS2/AMSR(2003

気候変動

[光学放射計]

MOS-1, ADEOS (87~95) (96~97)

ADEOS2/GLI

[雲ﾚｰﾀﾞ]

温室効果ガス

[分光計]

ADEOS/ILAS (96~97)

ADEOS2/ILAS2

フェーズA 運用中 運用期間延長 開発運用段階

[国土・災害モニタリング]

GPM/DPR

Aqua/AMSR-E

GCOM-C1/ SGLI

[植生, エアロゾル, 雲, 水温, 海色]

[雲・エアロゾル 3D構造]

[CO2, メタン]

TRMM/PR

[風, 水温 , 水蒸気]

フェーズB~

[降水]

[CO2, メタン]

ALOS-3 光学

ALOS-2 レーダ ALOS/PALSAR

ALOS/PRISM AVNIR2

ALOS 「だいち」

EarthCARE/CPR

250m, 二方向, 偏光

TRMM

Aqua

GCOM-W1「しずく」/ AMSR2

GOSAT-2

GOSAT 「いぶき」

P4

GPM主衛星の概要と開発分担

GPM主衛星は宇宙航空研究開発機構（JAXA）と米国航空宇宙局（NASA）の共同開発であり、JAXAは情報通信研究機構（NICT）と協力してDPRの開発を行う

KuPR：Ku帯降水レーダ

KaPR：Ka帯降水レーダ

DPR：二周波降水レーダ

GMI ： NASAの開発するマイクロ波放射計

GPM主衛星

GPM全体計画における各国・機関の担当

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衛星名 開発国 開発機関 ステータス

米国 NASA

日本 NASDA

米国 NASA

日本 JAXA

インド ISRO

フランス CNES

DMSP衛星 米国 DOD運用中。2012年、2014年に後継機打上げ予定。

GCOM-W 日本 JAXA 2012年打上げ

MetOp衛星 欧州 EUMETSATMETOP A運用中。Bは2012年5月打上げ予定。

NOAA衛星 米国 NOAA 運用中。

NASA

NOAA

DOD

NASA

NOAA

メガトロピーク衛星(Megha-Tropique)

NPP衛星 運用中

開発中。2016年に初号機打上げ予定。

運用中

2014年始め打上げ予定

運用中

JPSS衛星

米国

米国

熱帯降雨観測衛星（TRMM)

全球降水観測計画主衛星（GPM)

GPM衛星群（GPM計画に参加する国際協力パートナー）

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降水レーダ（PR） から 二周波降水レーダ（DPR）

・より弱い雨まで観測可能（0.7mm → 0.2mm の大幅な感度向上）

・二つの周波数を用いることで精度を向上、さらに雨雪を識別可能

熱帯降雨観測衛星（TRMM） から 全球降水観測計画（GPM）

・観測範囲を、熱帯・亜熱帯地域から 高緯度地域まで拡大し、

GPM主衛星により全球の降水観測が可能。

・GPM衛星群を導入することで、地球全体を短い時間で観測（約3時間）

・精度の高いDPRを基準として、GPM衛星群の精度を向上

世界で初めての宇宙からの高精度レーダ観測により、降水システムの三次元構造、エルニーニョ等を解析。

熱帯・亜熱帯地域における降水分布の均質で正確な観測（14年超のデータ蓄積） 洪水予測、数値天気予報、台風経路予測等への利用が拡大

熱帯降雨観測衛星（TRMM） 搭載 降水レーダ（PR）の成果（ 1997年打上げ、現在も運用中）

2005年8月、ハリケーン カトリーナの観測事例

降雨レーダによる月積算降水量

TRMMからGPMへ

エルニーニョ 1998年1月 ラニーニャ 1999年1月

雨の観測に特化した衛星～TRMMからGPMへ～

高精度・高頻度の

全球降水観測を実現

これまでよりさらに高精度な 全球降水マップを提供

3D観測

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DPRによる高精度・高感度・3次元的な降水観測

→GPM主衛星のみならず、GPM衛星群からの降水量の推定精度を向上させる。

DPRは降水観測に関する世界中の衛星（GPM衛星群）の基準になる

TRMM搭載の降雨レーダ（PR）は「空飛ぶ雨量計（Flying Rain Gauge）」と言われており、

DPRは、それをさらに高度化した「次世代の空飛ぶ雨量計」となる

GPM計画におけるDPRの役割・重要性

P8

DPRの概要

Ku帯降水レーダ：KuPR

周波数：13.6GHz（波長2.2cm）

寸法：2470 x 2425 x 637 mm

重量：約403kg

宇宙用降雨レーダ技術はTRMM搭載降雨レーダ（PR）で培った日本独自の技術

DPRはTRMMのレーダを更に高度化した世界で唯一（one and only）

KuPRとKaPRの組み合わせ試験

Ka帯降水レーダ：KaPR

周波数：35.55GHz（波長8.4mm）

寸法：1440 x 1185 x 802 mm

重量：約302kg

↑地球方向↑

P9

氷晶

雪

雨

融解層

• アンテナから電波を照射して、雨から反射される電波の強さを図ることで、降雨を直接的に観測。

• 電波のビームを電気的に走査し、電波が雨から反射され戻ってくる時間を測ることで、雨を３次元で観測。

• KaPRにより高い感度で雨を観測感度が高いので緯度の高い地域の弱い雨の観測や雨と雪の識別が可能となる。

• KuPRにより熱帯・亜熱帯で降る強い雨を観測

• KuPRとKaPRの組合せにより熱帯の強い雨から高緯度帯の弱い雨までを高感度で観測。

• KuPRとKaPRの電波ビームの照射方向を合わせることにより、同じ雨を２つの周波数で同時に観測。情報量が増えることにより雨の推定精度が大幅に向上する。

感度：0.2mm/h（TRMM降雨レーダの

0/7mm/hから大幅に向上）

地表面空間分解能：5km

観測幅：245km（KuPR)

125km（KaPR)

DPRの観測と特徴

P10

DPRの軌道上観測

動画

P11

開発スケジュール

年度 FY14 FY15 FY16 FY17 FY18 FY19 FY20 FY21 FY22 FY23 FY24 FY25 FY26 FY27 FY28

主要マイルストーン

研究開発フェーズ

１．GPM/DPRプロジェクト　　 システム設計

KuPR

KaPR

２．ミッション運用系

３．利用研究系

４．利用推進

５．打上げ

６．衛星バス(NASA)

維持設計

研究 開発研究 開発

SAC評価 プロジェクト 予備設計

基本設計概念設計 予備設計 詳細設計

開発 打上げ 定常運用確認会 完了審査 終了審査

BBM EM

PFM

EM (NICT)

STM

PFM

BBM (NICT)

衛星システム試験

概念設計 システム設計・製作・試験 ｲﾝﾃｸﾞ・MST

運用訓練 試験運用

定常運用

初期運用

システム検討 システム開発 アルゴリズム改良・検証・利用研究

予備調査 利用推進

初期検討 打上げサービス調達

システム試作

PDR CDR

STM

概念設計 予備設計 基本設計 詳細設計 衛星システム試験FM製作・試験

SDRPDR CDR PQR/PSR

SAC評移行前審査(開発研究) (開発) PSR

PQR/

定常運用移行審査

本年３月末に米国でDPRをNASAへ引渡し予定

GPM主衛星は2014年はじめに打上げ可能なようにNASAで開発中

P12

複数の衛星による全球降水観測

動画

P13

GPMデータの現業利用・応用利用

水資源管理・風水害防災 ⁃ 洪水予測、河川管理、ダム貯水量の調節、農業用水の

確保

天気予報精度や台風進路予測精度向上 ⁃ 準リアルタイムでの数値予報モデル利用

地球温暖化、気候変動の研究 ⁃ 気候変動に伴う降水量、雨域の変動のモニタリング、気

候モデルの検証

農業生産性予測

（利用例）国際洪水ネットワーク（IFNet）開発による全球洪水予警報システム (GFAS)

国際洪水ネットワーク（IFNet）

現在の降水量 洪水可能性の推定

洪水となりうる降水量である可能性の推定

> E-mail

各国の防災機関

GPM全球降水マップ

食は生活の基本

台風の予測精度精度向上

世界的の自然災害の３分の２が洪水/豪雨災害

P14

地上雨量計の分布

地上雨量観測網が不十分な発展途上国

雨量計の無い海上や砂漠、人の殆どいない未開地域

GPMによる

降水観測データが有効

P15

2011年タイ洪水に関連する衛星降雨観測例

2011/10/1～9の東南アジアの衛星降雨観測（全球降水マップ）

全球降水マップでの降水分布（2011年６月から９月までの積算）

2011年と2010年の比較：

赤：2011年の方が多い地域

青：2010年の方が多い地域

昨年、タイのチャオプラヤ川流域で、大洪水が発生し、タイ国や日本企業も多大な影響を受けた。

国土交通省 平成23年10月21日の報道発表「タイにおける洪水の状況について」において全球降水マップ降雨データも利用された。