GPM/DPR

全球降水観測計画/二周波降水レーダ

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雨雲を、味方にせよ。

GPM主衛星は日米を中心にした国際協力の下で進められている全球降水観測計画（GPM計画）の軸になる人工衛星で、世界中の雨や雪を観測します。 NASAが開発した衛星本体に、日本が開発を担当した観測装置の二周波降水レーダ（DPR）とNASAが開発した観測装置のGPMマイクロ波放射計（GMI）を搭載しています。なお、DPRは、日本電気株式会社が設計・製造を担当しました。

GPM計画は、日米共同開発のGPM主衛星と、マイクロ波放射計を搭載した世界各国の衛星群によって、全球の降水の、高精度・高頻度観測を目的にする国際協力ミッションです。 GPM計画のプロダクトとして、GPM主衛星による情報を基準にJAXAが開発した衛星全球降水マップ（GSMaP）はJAXAのHPで公開されており、世界中の降水を、ウェブサイトでリアルタイム（1時間毎更新）に見ることができます。

GPM計画のイメージ（GPM主衛星を基準器とし、各国のマイクロ波放射計を搭載した人工衛星の降水データを組み合わせる）

GPM／DPRの形状や搭載パーツについて

①二周波降水レーダ（DPR）
Ka帯とKu帯という2種類の周波数の電波を雨や雪に照射して、降水の分布を立体的に観測します。日本が開発を担当しました。

②マイクロ波放射計（GMI）
雨粒から常に放射されているマイクロ波を感知して、雨の強さを測ります。NASAが開発を担当しました。

③太陽電池パドル
軌道上において太陽光を電池エネルギーに変換し、衛星に必要となる電力を供給します。

技術

GPMマイクロ波放射計（GMI）
水を観測する重要性・何故GPMを推進するのか
エルニーニョに伴う降水域の移動、気候変動への影響を把握する

GPM／DPRで使われている技術のここがスゴイ！
GPM主衛星に搭載されている二周波降水レーダDPR（Dual-frequency Precipitation Radar）は、地球に向かって電波を飛ばし、雨粒や雪から反射した電波を受け取ることで、雨雲の中の降水を立体的に観測できます。 DPRは弱い雨や雪の検出が得意なKa帯レーダ（KaPR）と強い雨の検出が得意なKu帯レーダ（KuPR）の２台の降水レーダで構成されていて、それらを同時に使うことによって、弱い雨から強い雨まで、世界中の降水をくまなく観測できます。

GPM主衛星の機体
（手前側の２つの四角い部分がDPR）

DPRの観測イメージ

GPMマイクロ波放射計（GMI）

GPM主衛星にDPRと対になって搭載されているGPMマイクロ波放射計（GMI）は、NASAが開発を担当しています。GMIの主な役割は、DPRと同時観測を行うことによって降水・降雪の推定精度を向上するとともに、GPM主衛星による高精度観測と、副衛星群搭載の各マイクロ波放射計による高頻度観測との間を橋渡しすることにあります。

水を観測する重要性・何故GPMを推進するのか

雨や雪は、降る地域や量、時期が少し変わるだけでも社会生活基盤を脅かしますが、近年では雨の降り方そのものが、これまでの経験からは想定できないものになりつつあります。2011年のタイの大洪水は、現地の人々の生活を脅かしただけでなく、日本を含む各国の企業の向上に多大な被害をもたらし、経済的な損失を与えました。被害を軽減し、変動する地球環境に適応するためには、地球全体の雨や雪を調べることが重要です。

人間は飲み水などの生活用水として、農業・工業用水として、発電などで、実に多くの用途で水を資源として活用しています。世界の水の総量をグラフで表したものが以下「世界の淡水資源」で、人間が普段生活に利用している湖や河川の淡水は、0.3％とほんのわずかな量にたよっています。

また、水は川として海に流れ込んだものが蒸発し雲となり雨となるその過程で熱を運びます。各地の気候はこれらの水の移動、降雨・降雪や対流、熱の移動によって決定づけられています。

そこで、水資源の管理や水の循環のメカニズム解明、集中豪雨などの災害につながる情報把握といった意味合いで、地球上のどこで降水・降雪があるかリアルタイムに近い形で把握しておくことが非常に重要になっているのです。

エルニーニョに伴う降水域の移動、気候変動への影響を把握する

熱帯の対流活動は、地球全体の大気に大きな影響を及ぼしています。その対流の状態が少し変わっただけで、中・高緯度も含めた世界各地で通常とは違った特徴的な天候が発生する原因となります。
赤道近くのペルー沖海域の温度があがる「エルニーニョ現象」では、東風が弱まり多くの雨を降らせる雲の位置が東へと移動してしまい、熱波や干ばつにつながります。逆の「ラニーニャ現象」では、東風が強まりインドネシアなど海上で積乱雲が発達して大雨となります。

このような現象は、干ばつ、洪水、異常高温・低温など、世界各地の異常気象との関連が指摘されており、各国の社会活動、経済活動に大きな影響を与えています。降雨を継続的によりリアルタイムでモニタすることで、こうした気候変動の影響をよりよく把握することができます。

天気予報での利用

衛星データは、天気予報でも日常的に使われています。
気象庁とJAXAは、GPM主衛星の観測データの利用により、降水を中心とした気象予測の精度向上を図るため、共同でデータの有効利用のための調査および技術開発を進めて参りました。その結果、気象庁は天気予報や防災気象資料を作成する数値予報システムにおいて、降水等の予測精度が向上することを確認しましたので、平成28年3月24日より、同衛星の観測データを定常的に利用しています。
天気予報精度の向上は、気象情報ビジネスや社会に直接的に貢献しています。サービス・小売、交通関連、農林水産、インフラ関連（建設、電力）の各分野は日常的に天気予報情報を業務に使用しています。さらに、台風やハリケーンの進路予報精度向上は、人命や財産を守ることへの寄与が大きく、熱帯降雨観測衛星（TRMM）のデータは世界で年間100-500人の人命を守ることに寄与すると推定されています（Adler, 2005）。

気象庁の数値予報モデルでのGPM/DPRデータの利用。（気象庁/JAXA共同プレスリリースを一部加工）
平成27年9月関東・東北豪雨の気象庁メソ数値予報モデル（MSM）の33時間予測値で、 GPM主衛星搭載二周波降水レーダ（DPR）データを使用することで（中央）、雨量予測が実際の雨量（右）に近づき、予報精度の改善が見られる。詳細はこちら

災害に備える

GPM計画に向けて日本が開発したGSMaPは、1時間毎にリアルタイムの世界の雨分布を提供しています。GSMaPを入力とした洪水予警報システムやツールは、日本ではユネスコのカテゴリー2センターである土木研究所水災害・リスクマネジメント国際センター（ICHARM）や、国際洪水ネットワークの事務局である国際建設技術協会などで開発され、アジアなどのいくつかの地域で現業化も進んでいます。

仕様

GPM／DPRの仕様・打上げ

軌道	太陽非同期
軌道傾斜角	約65度
高度	約407km
観測機器	二周波降水レーダ（DPR） Ku帯レーダ（KuPR）観測幅約245km以上 Ka帯レーダ（KaPR）観測幅約125km以上（～2018年5月）、　　　　　　　　　　　　約245km以上（2018年5月～）マイクロ波放射計（GMI）
水平分解能	約5km
距離分解能	KuPR：約250m以下、KaPR：約250m以下、約500m以下（高感度観測ビーム）
設計寿命	打上げ後、3年2ヶ月
打上げ年月日	2014年2月28日
打上げロケット	H-IIAロケット23号機