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気象衛星と雲画像|赤外画像と可視画像

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気象衛星と雲画像|赤外画像と可視画像

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気象観測衛星「ひまわり」

 昭和52年7月14日に日本で初めての静止気象衛星「ひまわり」がアメリカから打ち上げられ、翌年の昭和53年4月6日に本格的な観測を開始した。 以後、2号、3号、・・・と改良を加えた後継機が打ち上げられており、現在は、世界最先端の観測機能を有する「ひまわり8号・9号」の2機体制を確立し、2029年までの間、安定的かつ持続的な気象衛星観測を実施している。

ひまわり8号(気象衛星センターHPより引用)

ひまわり8号

 ひまわり8号は平成26年10月7日に種子島宇宙センターから打ち上げられました。軌道上試験の後、平成27年7月7日に観測をひまわり7号から引継ぎました。ひまわり7号に比べ、観測バンド数は約3倍、空間分解能は2倍、フルディスク観測の観測頻度は6倍になるなど大幅に観測機能が大幅に向上しました。観測機能が大幅に向上した新世代の気象衛星としては世界に先駆けて運用を開始することとなり、世界から大きな注目をもたれた衛星となりました。ひまわり8号は平成34年頃まで運用を行い、その後はひまわり9号のバックアップとして待機運用を行う予定です。

打ち上げ日 : 2014年(平成26年)10月7日
打ち上げロケット : H-ⅡAロケット25号機
打ち上げ場所 : 種子島宇宙センター
質量(燃料除く) : 約1,300kg
全長 : 約8m
設計寿命 : ミッション8年以上、本体15年以上

「ひまわり」の雲画像

「ひまわり」は35,800kmの上空に静止(地球の自転と同期して地球を周回)しており、そこから赤外線(赤外画像)や可視光(可視画像)で雲や地表の監視を行っている。それぞれの画像の違いを以下に示す。

赤外画像

  物質からその温度に応じて放射される赤外線を利用して撮影した画像。 太陽光を利用していないので、可視画像と異なり、昼夜の区別なく観察することが出来る。 温度が低いほど白く、高いほど黒く写るので、温度が低くなる上空にある雲(雲頂高度が高い雲)ほど白く写る。

可視画像

 雲や地上からの太陽光の反射を捉えた画像。太陽に照らされている部分しか写らず、反射光が強いものほど白く写るので、厚い雲ほど白く写る。

雲の写り方

上層雲

 対流圏の上部に存在するため非常に冷たく氷晶より成る。温度が低いため、放射が少なく、赤外画像では白く(明るく)なる。しかし、雲の層が薄い上層雲では、下層からの放射も捉えてしまうため、明るさが低下する。
 可視画像では、低気圧など擾乱の厚い雲域は白く見えるが、それ以外では薄い上層雲の隙間を通して下層の雲や陸地が見えることもある。

中層雲

 低気圧などの擾乱に伴って現れることが多いため厚い雲域となることが多く、可視画像では白く写るが、上層雲より低い位置にあり、上層雲より温度も高いため、赤外画像では淡灰色に写る。

 以下の2枚の写真は1981年12月14日の日本周辺の雲の赤外画像と可視画像を示したものである。大陸からの寒気の吹き出しで出来る日本海上の筋状の雲は、雲頂高度が3,000m級の中層雲であり雲頂温度が高層雲ほど低くないため赤外画像は灰色になっている。しかし、雲底から雲頂までの厚さがあるため可視画像では白く写っている。

寒気の吹き出し赤外画像
寒気の吹き出し可視画像

下層雲

 可視画像では一様に滑らかに見えることが多い。雲頂温度が地上の気温とあまり変わらないので、赤外画像では濃灰色に写る。霧等の場合は、地上気温、海面水温と差がないので識別できないことが多い。

積乱雲

 発達した積乱雲では雲頂高度が高い (雲頂の温度が低い) ので赤外画像は真っ白くなり、雲底から雲頂までの厚さがあるため可視画像でも真っ白くなる。また、可視画像では太陽光の反対側に影を落とすこともある。雲頂が圏界面に達してかなとこ雲になっている場合、赤外画像で風上側の縁は明瞭であるが、風下側は雲頂部が風に流され不明瞭になる場合もある。
 発達していない積雲の場合、赤外画像では淡灰色に写り、可視画像では灰色または白色に写る。

 以下に示した2枚の写真は1982年7月23日の長崎豪雨の赤外画像と可視画像である。長崎に豪雨をもたらした雲(積乱雲)は雲頂高度が高く、雲の層も厚いので、赤外画像、可視画像ともに真っ白く写っている。

長崎豪雨赤外画像
長崎豪雨可視画像

参考文献

気象衛星センター監修、日本気象協会編集
       「ひまわり」で見る四季の気象    大蔵省印刷局

本記事に掲載した雲画像は上記参考文献から引用しております。

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