MAS GPM データ利用ハンドブック 初版 平成 26 年 9 月 独立行政法人宇宙航空研究開発機構

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1 MAS 初版 平成 26 年 9 月 独立行政法人宇宙航空研究開発機構

2 はじめに 近年 地球規模の環境変化を把握する必要性について 世界的な関心が高まりつつあります このような問題に対し 人工衛星による宇宙からの観測技術を利用し 気候学的な研究だけではなく 天気予報や洪水予報といった より社会生活に身近な分野への応用を目指して 全球降水観測 (Global Precipitation Measurement:GPM) 計画が国際的な協力のもと 進められています GPM 計画は 熱帯降雨観測衛星 (TRMM) の後継 拡大ミッションであり 各国 各機関が個別に打ち上げる複数の衛星と連携することにより 観測範囲 観測頻度が大きく向上しています GPM 主衛星は アメリカ航空宇宙局 (NASA) と ( 独 ) 宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が共同で開発した衛星であり JAXA が ( 独 ) 情報通信研究機構 (NICT) と共同で開発した二周波降水レーダ (DPR) と NASA が開発したマイクロ波放射計 (GMI) が搭載されております GPM 主衛星は 日本時間の 2014 年 2 月 28 日午前 3 時 37 分に JAXA の種子島宇宙センターから H-ⅡA ロケット 23 号機により打ち上げられ 高度約 407km 軌道傾斜角約 65 周期約 90 分で地球を周回する軌道に投入されました GPM 主衛星の観測データは 米国の追跡 データ中継衛星システム (TDRSS) を経由して NASA 地上局で受信され NASA ゴダード宇宙飛行センターから JAXA/ 筑波宇宙センターに伝送されます その後 NASA JAXA 双方でデータ処理が行われます JAXA では プロダクトの初期校正検証の後 地球観測衛星データ提供システム (G-Portal より レベル 1 からレベル 3 までの GPM プロダクトを皆様に公開する予定です 本書は GPM プロダクトを利用して頂く上で 必要となる情報の提供を目的としております 本書を通じて GPM プロダクトが 地球規模の気候変動 更には現業利用に活用されることを期待いたします 平成 26 年 9 月独立行政法人宇宙航空研究開発機構 GPM/DPR プロジェクトチーム地球観測研究センターミッション運用システム推進室 i

3 目次 第 1 章序論 目的 範囲 ミッションの概要 第 2 章 GPM 衛星システム GPM 衛星システム概要 GPM 計画 GPM 主衛星概要 GPM コンステレーション衛星概要 ミッション機器の概要 二周波降水レーダ (DPR) GPM マイクロ波放射計 (GMI) 第 3 章 GPM 地上システムの概要 全体地上システム JAXA 設備 NASA 設備 外部機関 設備 第 4 章 GPM プロダクト プロダクト概要 GPM 処理レベル定義 GPM 処理フロー 提供プロダクト ファイル命名規約 DPR プロダクト 処理概要 GMI プロダクト プロダクト概要 処理概要 DPR/GMI 複合プロダクト プロダクト概要 処理概要 全球合成降水マップ プロダクト概要 処理概要 コンステレーション衛星 L1C プロダクト ii

4 プロダクト概要 プロダクトのファイル形式 校正 検証 校正 検証 第 5 章 GPM プロダクト 画像の取得 サービス概要 標準プロダクトの取得 研究プロダクトの取得 画像 応用研究結果の閲覧 衛星 センサ運用情報 データ利用上の注意 データ提供サービスの使い方 サービス概要 ユーザ登録 ログイン方法 プロダクトの検索及びダウンロード 第 6 章 GPM データの利用 データ表示ツール THOR HDFVIEW データ解析ツール TKIO ツールのインストール及びプログラミングの流れ その他のツール h5dump HDF Explorer 付録 -1 略語一覧... 1 付録 -2 関連情報... 4 付 2.1 参考文献... 4 付 2.2 参考ホームページ... 4 付 2.3 問い合わせ先... 5 付録 -3 GPM プロダクトフォーマット... 1 付録付録 -1 略語一覧付録 -2 関連情報付 2.1 参考文献付 2.2 関連ホームページ付 2.3 問い合わせ先付録 -3 GPM プロダクトフォーマット iii

5 図表一覧 図 図 GPM の概念図 図 GPM 計画を構成する衛星群 図 GPM 主衛星の外観図 図 GPM 主衛星による観測概念 図 DPR 外観図 図 DPR による観測イメージ 図 GMI 外観図 図 GPM 地上システムの全体構成 図 GPM プロダクトの処理フロー 図 DPR レベル 1A アルゴリズムの処理フロー 図 DPR レベル 1B アルゴリズムの処理フロー 図 DPR レベル 2 アルゴリズムの処理フロー 図 GMI L1 アルゴリズムフロー 図 全球合成降水マップアルゴリズムの処理フロー 図 HDF ファイルの構造 図 JAXA 標準プロダクト入手先 (G-Portal ホームページ ) 図 G-Portal SFTP ダイレクト取得先 図 G-Portal SFTP ダイレクト取得画面例 図 NASA 標準プロダクト入手先 (STORM ホームページ ) 図 JAXA/EORC GPM 利用研究系ホームページ 図 データ 画像へのリンク 図 世界の雨分布速報 図 台風データベース 図 台風速報 図 NASA/PMM サイト 図 衛星 センサ運用情報 図 観測概要紹介動画へのリンク 図 フォーマット説明書へのリンク 図 プロダクト表示 / 解析するためのツールキットへのリンク 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 iv

6 図 G-Portal ダイレクト取得のディレクトリ構成 ( 標準プロダクト ) 図 G-Portal ダイレクト取得のディレクトリ構成 ( 準リアルタイムプロダクト ) 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 G-Portal の画面 図 THOR の画面 1(KuPR の表示例 ) 図 THOR の画面 2(GSMaP の表示例 ) 図 THOR の画面 3 (3D 表示例 ) 図 HDFVIEW の画面表示例 図 csh の場合の環境変数の設定方法 ( 左 :gcc 右 :icc) 図 bash の場合の環境変数の設定方法 ( 左 :gcc 右 :icc) 図 TKIO を用いたプログラミングの流れ 表 表 GPM 主衛星及びコンステレーション衛星群の各国 各機関の役割分担 表 GPM 主衛星の主要諸元 表 コンステレーション衛星の一覧 表 DPR 主要諸元 表 DPR 運用モード 表 GMI 主要諸元 表 GPM 処理レベルの定義 表 標準プロダクト一覧 表 準リアルタイムプロダクト一覧 表 作成プロダクトのシーン定義 表 L1 及び L2 標準プロダクトの命名規約 表 L1 及び L2 準リアルタイムプロダクトの命名規約 表 L3(Hourly) 標準 / 準リアルタイムプロダクトの命名規約 表 L3(Daily) 標準プロダクトの命名規約 表 L3(Monthly) 標準プロダクトの命名規約 表 衛星識別 / センサ識別一覧 表 アルゴリズムキー一覧 表 外部校正と内部校正 表 定常運用段階における校正内容 表 GPM/DPR プロジェクトのサクセスクライテリア 表 標準プロダクトに対する検証データ v

7 第 1 章序論 GPM(Global Precipitation Measurement: 全球降水観測計画 ) 主衛星は 2014 年 2 月 28 日午前 3 時 37 分 ( 日本標準時 ) に 宇宙航空研究開発機構 (JAXA) の種子島宇宙センターから H-IIA ロケット 23 号機により打ち上げられた この衛星は JAXA と NASA の共同プロジェクトとして開発されてきたものであり 搭載される二周波降水レーダ (DPR:Dual-frequency Precipitation Rader) は JAXA が情報通信研究機構 (NICT) と共同で開発した観測機器である GPM 主衛星は 地球全域の約 90% にわたる地域の降水強度やその分布に関わる観測を実施し GPM 計画のコンステレーション衛星を含め 得られたデータは地球規模の気候変動の解明や環境変化のモニタとして重要な役割を果たすことが期待されている 1.1. 目的 本書は ユーザが GPM から得られたデータを有効利用するために必要な様々な情報を提供するものであり 標準プロダクト 準リアルタイムプロダクトに関する各種情報をはじめ GPM 主衛星 搭載センサ及び地上システム等の関連する情報もあわせて紹介する 1.2. 範囲 本書は 以下の 6 つの章と付録から構成される 1 章 : 本文書の目的 範囲 GPM ミッションの概要について記述 2 章 :GPM 衛星システムの概要を紹介するとともに DPR センサや GMI センサの仕様について詳細を説明 3 章 :JAXA 及び NASA の 関連する地上システムの概要を紹介 4 章 :JAXA から提供される標準プロダクト 準リアルタイムプロダクトのデータ処理アルゴリズム およびデータフォーマットの概要を説明 5 章 :JAXA の地球観測衛星データ提供システム (G-Portal) が 標準プロダクト 準リアルタイムプロダクト等を提供するデータサービスの概要を説明 6 章 :GPM データを表示 / 解析するためのソフトウェア ( ツール ) の概要を説明 1.3. ミッションの概要 全球降水観測計画 (GPM) は 熱帯降雨観測衛星 (TRMM) の後継 拡大ミッションであり 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 1 機の主衛星と マイクロ波放射計を搭載した複数のコンステレーション衛星群により 気候変動 水循環変動の解明のため 全球降水の 1-1

8 高精度 高頻度観測を行う国際協力ミッションである 図 に GPM の概念図を示す 主衛星 (DPR GMI を搭載 ) コンステレーション衛星 ( マイクロ波放射計を搭載 ) 図 GPM の概念図 GPM では 地球環境プログラムの水循環変動観測ミッションとして TRMM によって得られた知見 成果を発展 継続して 以下を実施することである (1) 気候変動 水循環変動の解明のための 高精度 高頻度な全球降水観測データの取得 (2) 全球合成降水マップの準リアルタイム配信によるデータ利用手法の技術開発 (3) DPR データを利用した複数衛星のマイクロ波放射計 ( イメージャ / サウンダ ) データからの降水推定精度向上手法の開発 技術実証 (4) 洪水予測 数値天気予報精度向上 台風予測精度向上等の実利用及び現業利用 風水害防災への利用等 GPM/DPR 総合システムの利用実証 (5) 降水の高精度観測を実現するための TRMM/PR の技術を継承 発展させた DPR の技術実証 GPM ミッションを通じて 今後期待される利用分野を下記に示す (1) 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る 気象庁では 2003 年頃から 衛星搭載のマイクロ波輝度温度データを利用し始め 2013 年 8 月からは 第一期水循環変動観測衛星 しずく のデータも導入した これらのデータは 日本の周辺海域の観測情報を提供し数値天気予報の精度向上に貢献するだけでなく 台風中心位置等を改善し より正確な台風解析を実現している 例えば 衛星データの使用とモデル改良により 2004 年から 2012 年の間で数値天気予報の誤差は約 1-2

9 25% 減少している 台風解析では 静止気象衛星 ひまわり では明瞭ではない台風の目の位置の推定がマイクロ波放射計で向上すると共に 進路予測精度向上に貢献している GPM のデータについても 気象庁が現業利用の準備を行っている他 海外気象機関でも現業利用を予定している 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る 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る 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 人の人命を守ることに寄与すると推定されている (Adler, 2005) 最近では 日本気象協会は JAXA の衛星全球合成降雨マップ (GSMaP) や しずく のデータを利用し 携帯電話等のサイトで 世界の天気予報と共に各地の衛星降雨画像等を公開している (2) 洪水予報や河川管理での利用 年の 10 年間について 世界的な自然災害による被害の約 2/3 は洪水や暴風雨によるものであった (World WaterCouncil, 2000) JAXA の地球観測データ能力開発プログラムでも 洪水予測への衛星利用は常に途上国からの要望の上位にある GPM 計画に向けて日本が開発した GSMaP は 1 時間毎に 4 時間前の世界の雨分布を提供する 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試行的に開発され GPM 時代での現業化が期待されている分野である 特に地上観測が不足している地域において有効であるため ユネスコやアジア開発銀行などの資金によって バングラデシュ フィリピン ベトナム パキスタン等で洪水の予測や河川管理のための取り組みが進んでいる (3) 温暖化 気候変動研究での利用 2013 年 9 月に発表された気候変動に関する国際パネル (IPCC) 第一作業部会の第 5 次評価報告書において 降水に関する将来予測が 世界平均気温の上昇に伴って 中緯度の大陸のほとんどと湿潤な熱帯域において 今世紀末までに極端な降水がより強く 頻繁となる可能性が非常に高い と報告されているように 最新の気候変動モデルによる計算では 温暖化に伴う地域的な水循環の変化 湿潤地域と乾燥地域や雨季と乾季の間での差異が強まるなどの影響が考えられる しかし 現在の全球気候モデルは 地球温暖化に関連した降水量の変化を充分に予測できているとは言えない GPM それも主として二周波降水レーダ (DPR) による精度の高い降水粒子や降水システムの三次元の情報は 気候モデルの検証やモデルにおける降水過程の改良に用いられる 衛星による全球的な観測データのもう一つの役割は 他衛星や地上観測データと複合的に利用し 降水分布の長期変化をモニターすることである 温暖化のような地球規模の変化を捉えるには 衛星の全球観測が不可欠である GPM の先駆である TRMM 衛星と降雨レーダ (PR) によって 熱帯 亜熱帯域の降水システムの気候学的研究が進んでいる 熱帯で大きいと言われてきた降雨の日周期 各地域における典型的な降水システム ( 例えば高度や大きさ ) 極端降雨に関する統計などが PR によって明らかにされた TRMM から GPM へと続く 20 年以上の観測データによって 昨今頻発していると感じる極端な降雨が 1-3

10 有意に増加しているかどうかを 観測事実からも捉えることができるかもしれない (4) 水循環変動研究での利用 全球の水循環の定量的な把握のためには 観測可能なフラックス量としての降水の観測が重要である 熱帯 亜熱帯の次に主要な 中緯度の温帯低気圧による降水の観測は GPM における新たな課題として重要である GPM による降水観測の時空間分解能の向上が 水文モデルの改善をもたらすことが期待されている GPM データは 水循環とその変動を定量化し 水循環における人為的変動と自然変動を識別するための大きなステップとなる 衛星全球降雨マップを陸面モデル等の入力に使い 河川流量をシミュレーションする研究も進んでおり 洪水監視や水資源管理などの実用的な目的のための精度評価の段階にある 1-4

11 第 2 章 GPM 衛星システム 本章では GPM 衛星システムの概要を紹介するとともに GPM 主衛星に搭載される DPR センサや GMI センサの仕様について示す 2.1. GPM 衛星システム概要 GPM 計画 全球降水観測計画 (GPM) 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 1 機の主衛星と マイクロ波放射計 ( イメージャ / サウンダ ) を搭載した複数機のコンステレーション衛星によって 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である 複数機のコンステレーション衛星と連携することにより 約 3 時間毎の全球降水観測が可能となる 図 に GPM 計画を構成する衛星群を示す 図 GPM 計画を構成する衛星群 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 また JAXA はミッション機器の開発に加えて H-IIA ロケットによる種子島宇宙センターからの打ち上げやデータ処理 データ提供も担当する コンステレーション衛星群は NASA 米国海洋大気庁 (NOAA) 欧州気象衛星機関 (EUMETSAT) フランス国立宇宙研究所 (CNES) インド宇宙研究機関 (ISRO) 等の機関の既存ある 2-1

12 いは将来のマイクロ波放射計 ( イメージャ / サウンダ ) 搭載衛星計画を国際協力で連携することにより実現する 以下に GPM 主衛星及びコンステレーション衛星群の各国 各機関の役割分担を示す 表 GPM 主衛星及びコンステレーション衛星群の各国 各機関の役割分担 GPM 主衛星 事項 NASA JAXA 備考 衛星バス ミッション機器 DPR NICT と協力して開発 GMI 打上げ H-IIA による打ち上げ 追跡 管制 データ処理 データ提供 コンステレーション衛星群 NASA( 米 ) NOAA( 米 ) CNES( 仏 )/ISRO( 印 ) EUMETSAT( 欧 ) JAXA 等 GPM 主衛星概要 GPM 主衛星は DPR と GMI の 2 種類の観測機器を搭載し 降水システムの水平 鉛直構造の理解 降水粒子情報の取得 コンステレーション衛星による降水量精度向上 を主目的としている GPM 主衛星は 南端は南緯約 65 から 北端は北緯約 65 に至る範囲を観測可能領域とし 太陽非同期軌道を高度約 407km にて飛行する 衛星の高度を保つため 主衛星は軌道保持マヌーバを行う その間隔は 7~10 日に 1 回程度である また DPR の走査幅は Ku 帯レーダ (KuPR) は約 245km Ka 帯レーダ (KaPR) は約 125km であり 両者の走査幅が重なる部分では 同期して観測を行う 一方 GMI はコニカルスキャンを行い その k 観測走査幅は約 904km である ここで 図 GPM 主衛星の外観図 表 GPM 主衛星の主要諸元および図 GPM 主衛星による観測概念を示す 2-2

13 マイクロ波放射計 (GMI) 二周波降水レーダ (DPR) Ku 帯レーダ (KuPR) 二周波降水レーダ (DPR) 太陽電池パドル Ka 帯レーダ (KaPR) 図 GPM 主衛星の外観図 衛星諸元 表 GPM 主衛星の主要諸元 GPM 主衛星 打上げロケット H-IIA ロケット 23 号機 ( 種子島宇宙センターより ) 打ち上げ日 衛星軌道 軌道高度 2014 年 2 月 28 日 (UTC) 太陽非同期軌道 約 407 km 軌道傾斜角約 65 軌道長半径 伝送経路 ミッション寿命 搭載観測機器 質量 寸法 約 6776km NASA の追跡 データ中継衛星 (TDRSS) を経由 3 年 2 ヶ月 二周波降水レーダ (DPR) マイクロ波放射計 (GMI) 約 3850kg 13.0m 6.5m 5.0m 2-3

14 図 GPM 主衛星による観測概念 また GPM における主衛星の役割は DPR および GMI による同時観測によって 全観測データの校正器 ( キャリブレータ ) として機能することであり コンステレーション衛星群を含めたマイクロ波放射計の降水観測を向上させる GPM コンステレーション衛星概要 TRMM のような低軌道衛星の場合 1 機の衛星だけでは 各地点での観測の頻度は低くなる そのため GPM 計画ではこの弱点を克服し より高頻度の観測を実現するために 国内外の複数の衛星と連携する コンステレーション衛星としては 主衛星が打ち上げられる 2014 年前後に運用している予定の 各国で計画されているマイクロ波放射計あるいはマイクロ波サウンダを搭載する衛星が想定されている 表 にコンステレーション衛星の一覧を示す 表 コンステレーション衛星の一覧 センサ名衛星名運用期間運用機関 TRMM Microwave Imager (TMI) Special Sensor Microwave Imager (SSMI) Special Sensor Microwave Imager/Sounder (SSMIS) Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) series Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) series 運用中 NASA F-15:1999- 運用中 F-16:2003- 運用中 F-17:2006- 運用中 F-18:2009- 運用中 F-19:2014- 予定 F-20:2020- 予定 DoD DoD 2-4

15 Advanced Scanning (AMSR2) センサ名衛星名運用期間運用機関 Microwave Radiometer2 Microwave Analysis and Detection of Rain and Atmospheric Systems (MADRAS) Sondeur Atmospherique du Profil d'humidite Intertropicale par Radiometrie (SAPHIR) Microwave Sounder (MHS) Humidity Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A) Global Change Observation Mission - Water 1 (GCOM-W) 運用中 JAXA Megha-Tropiques CNES/ISRO National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) series 運用中 NOAA-18:2005- 運用中 NOAA-19:2009- 運用中 NOAA-18:2005- 運用中 NOAA-19:2009- 運用中 MHS MetOp series Metop-A:2006- 運用中 Metop-B:2012- 運用中 Metop-C:2018- 予定 AMSU-A Advanced Technology Microwave Sounder (ATMS) NOAA-NASA Joint Polar Satellite System (JPSS) Metop-A:2006- 運用中 Metop-B:2012- 運用中 Metop-C:2018- 予定 JPSS-1:2017- 予定 JPSS-2:2022- 予定 ATMS NPP Suomi NPP :2011- 運用 中 NOAA EUMETSAT NOAA NASA 2-5

16 2.2. ミッション機器の概要 二周波降水レーダ (DPR) DPR は異なる二つの周波数の電波で降水の三次元構造を観測することにより 強い雨から弱い雨までを正確に観測可能であるほか 衛星として初めて降雪の観測が可能になる DPR の観測は PR を継続する 熱帯 亜熱帯域の高精度な降雨の長期データセットに加えて PR では観測できなかった中 高緯度の温帯低気圧帯域の弱い雨を含む降水データセットを提供可能とする さらに DPR は その高分解能かつ高精度の観測によって 同時搭載の GPM マイクロ波放射計を通じて GPM 計画に参加する複数のマイクロ波放射計に対する基準器として機能する DPR の観測精度を保証するため JAXA は関係機関と協力して 地上観測による検証を行っている ここで 図 DPR 外観図および表 DPR 主要諸元を示す Ka 帯レーダ (KaPR) Ku 帯レーダ (KuPR) 図 DPR 外観図 表 DPR 主要諸元 センサ諸元 KuPR KaPR 方式 アンテナ 周波数 アクティブフェイズドアレイレーダ Ku-band 13.6GHz 導波管スロットアンテナ Ka-band 35.55GHz 尖頭送信電力 > 1000W > 140W 鉛直分解能パルス幅 水平分解能ビーム半値幅 パルス繰り返し周波数 (PRF) 250 m 1.67μs 5.2 km(at nadir) 0.71 ±0.02 (at nadir) 可変 250 m / 500 m 1.67μs / 3.34μs 観測走査幅 245 km 125 km 観測走査周期 観測高度 0.7 sec 地表面 ~19km 最少測定降雨強度 0.5 mm/hr 0.2 mm/hr 2-6

17 センサ諸元 KuPR KaPR 受信電力測定精度 ± 1dB ビームマッチング精度 1000 m 未満 設計寿命 3 年 2ヶ月 データレート 109 kbps 未満 81 kbps 未満 質量 472 kg未満 336kg 未満 消費電力 446W 未満 344W 未満 寸法 m m (1) 観測概要 DPR は KuPR と KaPR という 2 台のレーダで構成される 高感度を目的とした KaPR では KuPR では測れない弱い雨や雪の検出に有効であり 強い雨の検出が可能な KuPR と同時に観測することによって 熱帯の強い雨からの高緯度の弱い降雪までの降水量を高精度で観測することができる これらの周波数では 一般に降水エコー強度は降雨による減衰の影響を受けるが その減衰量は周波数や雨粒の大きさに依存する そこで KaPR と KaPR のレーダビームの位置や送信パルスタイミングを一致させ 同じ場所の降水粒子を二周波で同時に観測することによって その降雨減衰量の差から雨粒の大きさ ( 雨粒粒径分布 ) を推定することができる ここで 図 に DPR による観測のイメージを示す 図 DPR による観測イメージ 2-7

18 (2) 運用モード DPR 運用モードは 通常 通常観測モード である ただし DPR にはその他の運用モードが存在し それらの運用モードの場合には データの取り扱いには十分に注意する必要がある ここで表 に DPR 運用モードを示す 表 DPR 運用モード 運用モード概要運用頻度 (*) 通常観測モード 外部校正モード 内部校正モード SSPA 動作解析モード LNA 動作解析モード ヘルスチェックモード スタンバイモード セーフティモード KuPR は ±17.04 のアンテナビーム走査 (49 ビーム ) KaPR は ±8.52 のアンテナビーム走査 (49 ビーム ) による降水観測を行うモード 地上に設置するレーダ校正装置により DPR の校正 及び KuPR-KaPR ビームマッチングを行うモード FCIF の RF 信号折り返しループを用いて受信系の校正を行うモード 受信ビームをコマンドにより指定された走査角度ビンに固定して SSPA を 1 素子ずつ順次オンにしてパルス送信を行い 海面からの反射エコーを観測する SSPA のそれぞれの素子が正常に信号を増幅していることを確認するモード 送信ビームをコマンドにより指定された走査角度ビンに固定して 規定のパルス送信を行い 海面からの反射エコーを 1 素子の LNA で順次受信を行う LNA のそれぞれの素子が正常に信号を増幅していることを確認するモード SCDP の内部機能をのヘルスチェックするを行うモード コマンドによる移相器制御データ 送信パルスタイミングオフセット量 可変 PRF テーブルデータ等のデータ書き込み およびそれらの現状パラメータをテレメトリで確認するモード DPR を動作させるための GPM 主衛星からの電源が供給されず DPR の サバイバルヒータ のみに電源が供給されているモード 定常的 年に約 8 回 週に約 1 回 年に約 2 回 年に約 2 回 DPR 運用モード遷移時 DPR 運用モード遷移時 GPM 主衛星もしくは DPR の異常時 (*) ここで示す運用頻度は 定常運用期間におけるものである データ利用時の留意事項 DPRL1 プロダクトについて 通常観測モード 以外のデータは 降水量等の物理量算出に使用できない そこで operationalmode を参照し 通常観測モード のみを使用するようなハンドリングが必要である なお DPR L2 プロダクトについて 通常観測モード 以外のデータには 欠損値が格納される 2-8

19 GPM マイクロ波放射計 (GMI) GMI は GPM 要求である概ね全球に近い範囲を高頻度で観測するとした役割を達するために マイクロ波 複数チャンネル コニカルスキャン観測構造を持つ観測機器である GMI は 10~183GHz の帯域内に 13 種類の異なるマイクロ波チャンネルで構成され TRMM 衛星に搭載された TMI(TRMM マイクロ波放射計 ) と同等のチャンネルを実装するとともに 新たに 4 つの高周波チャンネル (166GHz と 183GHz) を実装している GMI は直径 1.2m のアンテナからなり TMI に比べ空間的分解能が大きく向上している GMI により規定されるオフナディア角は 入射角 52.8 に相当する 48.5 に設定される これは先の同等観測器である TMI と同じになるよう GMI の入射角は採択されている GMI は 1 分間に 32 回転し 地上観測点を中心に 140 (±70 ) の範囲に対してマイクロ波放射分析輝度の計測を行う 残りの範囲は校正 ( 低温校正及び高温校正 ) に用いられる GMI の 140 は 地上の観測走査幅の 904km に相当する GMI 観測帯の中心部については DPR 観測帯域と重なるが GMI のオフナディア角が 48.5 で かつ衛星高度約 407km であることから同一地点の観測時刻が約 67 秒ずれる これらのオーバーラップする観測は ( 特に放射計ベースの ) 降水観測を改善する上で大変重要である ここで 図 GMI 外観図および表 GMI 主要諸元を以下に示す 図 GMI 外観図 2-9

20 センサ諸元 周波数 水平分解能 観測走査幅 観測走査周期 設計寿命 データレート 質量 消費電力 表 GMI 主要諸元 GMI 10.65GHz(V/H), 18.7GHz(V/H), 23.8GHz, (V) 36.5GHz(V/H), 89.0GHz(V/H), 165.5GHz(V/H), ±3GHz(V), ±8GHz (V) 6 ~26 km 904 km sec 3 年 2 ヶ月 25 kbps 未満 153kg 未満 141W 未満 寸法 ( アンテナ径 ) 1.2m 2-10

21 第 3 章 GPM 地上システムの概要 本章では GPM 運用に関連する地上システムの概要を示す 3.1. 全体地上システム GPM 主衛星運用に関連する地上設備の主要な構成要素を以下に示すとともに 全体構成を図 に示す GPM 主衛星の運用は NASA のゴダード宇宙飛行センター (GSFC) にあるミッション運用センター (MOC) により 追跡 データ中継衛星 (TDRS) を経由して行われる テレメトリ ( 遠隔測定信号 ) や観測データの取得は コマンド送信と同様に 追跡 データ中継衛星中継システム (TDRSS) を経由して 米国のホワイトサンズの地上局 (WSC) にて受信される 受信されたデータは ただちに MOC 経由で降水処理システム (PPS) に送られ DPR GMI DPR/GMI 複合高次処理が実施される 日本へは PPS より APID 分離済みデータ (ASD) が EORC 情報システム (EIS) に送られ データ処理等システム (DPS) で 標準 準リアルタイム処理が行われる 処理後 EIS に保存され 観測データ等を地球観測衛星データ提供システム (G-Portal) に提供する これにより 研究者等の登録ユーザが G-Portal から GPM プロダクトを検索し取得することができる 図 GPM 地上システムの全体構成 3-1

22 3.2. JAXA 設備 (1) GPM/DPR ミッション運用系システム GPM/DPR ミッション運用系システムは GPM 主衛星に搭載される二周波降水レーダ (DPR) について ミッション運用管理を行い 同衛星が取得する地球観測データ等を取得 処理 保存 提供するシステムである 本システムは NASA から取得する ASD を用いて 標準処理等を行う DPS と ASD プロダクト等の保存管理 および本システム内外におけるデータ伝送等を行う EIS から構成される (1-a) データ処理等システム (DPS) DPSは以下の4つの機能から構成される 1)GPM/DPR 運用計画の立案 2)HKデータ等のモニタ 長期トレンド解析 校正処理 3) 標準 準リアルタイム処理 再処理 4) アルゴリズム試験 評価機能 (1-b) EORC 情報システム (EIS) EISは以下の3つの機能から構成される 1) データやプロダクトの送受信 2) 気象庁へのプロダクトの提供 3) データやプロダクトの保存管理 (1-c) 地球観測衛星データ提供システム (G-Portal) G-Portal は 地球観測衛星のミッション運用系システムに保存されている観測データ等を 一般研究者等のユーザが Internet を介して検索し取得することができるデータ提供システムである 主な特徴として ユーザに対し複数の地球観測衛星のデータの検索 / 提供をワンストップのサービスとして提供することを目的としている また 取扱う提供データが増えても小規模なシステム改修で対応可能でありハードウェアの増強により処理性能を向上できる機能を有するシステムである (1-d) 自動アラートシステム (AAS) 自動アラートシステムは GPM/DPR ミッション運用系システムをはじめとする地上設備自体が検知した異常について 仕様に基づきメールシステムを介して異常検知のアラートを受信し 最適な人員に迅速かつ確実にメール通報を行うシステムである 異常ケースについては緊急度や通報時のエスカレーション等の設定が行え 各システム単位にてこれを設定 運用する また 異常に対する処置状況も管理する 3-2

23 (2) GPM 利用研究系システム 利用研究系システムは GPM/DPR で観測した受信電力値とノイズレベル値から地球物理量を導出する機能及びセンサ特性評価 校正 各種プロダクトの評価を行う機能を有するシステムである 検証されたアルゴリズム ソフトウェアやパラメータは GPM/DPR ミッション運用系システムに提供される (3) GCOM-W ミッション運用系システム 2012 年 5 月に打ち上げられた GCOM-W(Global Change Observation Mission 1st-Water) に搭載される AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) にて観測されたミッションデータの処理と提供を担うシステムである TKSC 内に設置され 約 99 分毎に取得されるミッションデータの処理 提供を定常的に実施している 気象庁と JAXA 間において気象庁から提供されるデータの JAXA 側窓口システムとなっており GPM/DPR ミッション運用系システムは GCOM-W ミッション運用系システムを経由して気象データを得る (4) 地球観測基盤システム (EACH) 地球観測基盤システム (EACH:Earth observation Analysis Core and Hub system) は TKSC に設置される衛星 センサ毎のミッション運用系システム 及び利用研究系システムを構成する計算機設備群の中核となる計算機設備及びネットワーク設備であり 地球観測データの保存 解析 処理支援 公開及び運用管理を目的としたシステムである 3.3. NASA 設備 (1) TDRSS TDRSS(tracking and data relay satellite system) とは TDRS( 追跡 データ中継衛星 ) を使って 人工衛星の軌道を追跡したり 衛星と地上設備間におけるコマンド テレメトリの送受信を中継するシステムである 地上局はホワイトサンズに設置されており 指揮 / 管轄はゴダード宇宙飛行センター (GSFC) の MOC により遠隔操作されている (2) NASA/MOC MOC ミッション運用センター (MOC) は 衛星運用 ( 以下の運用を含む ) に関する設備を保有している (a) 衛星と観測機器のリアルタイム状態監視 ( リミットチェック ) 3-3

24 (b) 観測機器の健全性と安全性の評価 ( トレンド評価 ) (c) コマンド運用 (d) ネットワーク 衛星 観測機器の運用計画 (e) 衛星運用支援 衛星地上間の回線によりテレメトリを受信し 衛星地上間ファイル伝送プロトコル (CCSDSFile Delivery Protocol: CFDP) を終了する JAXA へは DPR 状態監視を支援するために ASIST(the Web-accessible monitoring system) と ITPS(Trend Analysis System) の提供を行う また MOC では PPS を経由し JAXA からの DPR 観測要求を取りまとめる (3) NASA/PPS 降水観測ミッション処理システム (Precipitation Processing System:PPS) は TRMM GPM 及びその他 NASA の降水ミッション プログラムを支援するためのデータ処理システムである PPS では NASA-JAXA における GPM ミッションのためにデータ処理 提供 保存を行う PPS は以下の 4 つの機能から構成される 1) センサデータ処理機能 (Sensor data processing segment:sdps) 2) 観測データ処理 情報化機能 (science data processing and information segment:sdis) 3)GPM 観測データ提供機能 (GPM science data distribution segment:sds) 4) 観測データ保存機能 (the science data archive:sda) JAXA と PPS 間におけるインタフェースは SDPS と SDS にて行われる 3.4. 外部機関 設備 (1) コンステレーション衛星データ提供機関 コンステレーション衛星データ提供機関は JAXA NASA 米国海洋大気庁 (NOAA) アメリカ合衆国国防総省 (DoD) 欧州気象衛星開発機構 (EUMETSAT) フランス国立宇宙研究センター (CNES) インド宇宙研究機関 (ISRO) などを指し 各機関で開発 計画されているマイクロ波放射計あるいはマイクロ波サウンダによる観測データ (L1) を NASA/PPS に提供している GPM に参加している或いは参加が計画されているコンステレーション衛星の一覧は表 を参照のこと 以下に主な URL を記す 1 JAXA: 2 NASA: 3 NOAA: 4 EUMETSAT: 5 CNES: 3-4

25 6 ISRO: (2) 気象庁 気象庁 (JMA:Japan Meteorological Agency) は 国土交通省管轄の日本国内の気象機関であり 的確な気象情報を提供することによって 自然災害の軽減 国民生活の向上 交通安全の確保 産業の発展の実現を任務とし 世界でも先進的な気象機関として 気象業務に関する国際協力を行っている 以下に URL を記す 1 気象庁での GPM データの利用 数値予報の検証 精度評価 客観解析 長期再解析 海況解析 台風解析 静止気象衛星プロダクトの改良に利用する 2 GPM での気象庁データの利用 GPM の DPR GMI から得られる降水強度及び関連する気象要素について 気象データとの比較を通じて データの品質保証 アルゴリズム改善を行う また GPM の DPR GMI やコンステレーション衛星のマイクロ波放射計等から得られるデータから降水量算出を行う高次処理に使用する GPM 主衛星及びコンステレーション衛星群の各センサのフットプリントに整形 内挿した全球客観解析値は 高次プロダクトの環境格子点データとして 利用者に公開する GPM の DPR GMI やコンステレーション衛星のマイクロ波放射計等から得られる降水強度及び関連する気象要素について 気象データとの比較を通じて データの品質保証 アルゴリズム改善を行う (3) ICHARM 水災害 リスクマネジメント国際センター (ICHARM:International Centre for Water Hazard and Risk Management) は 世界の水関連災害を防止 軽減するために 各地域の実態をふまえた的確な戦略を提供し その実践を支援する世界的な拠点としての役割を果たすことを使命としている機関である 以下に URL を記す JAXA が提供する地球観測衛星データ及び全球降水マップ (Global Satellite Precipitation Map:GSMaP) データに基づき 水災害関連予測 ( 洪水災害 渇水災害 土砂災害 津波 高潮災害 水質汚濁及び雪氷災害等 ) のための解析研究を行い 水関連災害リスクの評価に資する ICHARM は IFAS(*1) の運用を通じた GSMaP データ ( 降水マップ作成アルゴリズムにより 複数の地球観測衛星データを合成して JAXA が作成提供している高次付加価値のデータセット ) の利用実証を行い その成果は JAXA 及び IDI に提供される また 日雨量データを用いて GPM データ 3-5

26 ( 全球降水観測計画によって取得されるデータ ) の検証を行う その成果は JAXA に提供される (*1) IFAS とは 水文情報の乏しい地域において 迅速かつ効率的に洪水予警報を行うことを目的に ICHARM が研究開発を進めている人工衛星観測雨量を利用した総合洪水解析システムをいう (4) IDI 国際建築技術協会 (IDI:Infrastructure Development Institude - Japan) は 日本の優れた技術と有能な人材を活用しつつ 世界のカウンターパートと協力して 貧困削減 平和の構築 環境の保全など地球規模の課題にインフラの整備を通して取り組み 世界の平和と安定 経済 社会の発展に寄与することを掲げている一般社団法人である 以下に URL を記す IDI は GFAS(*2) の運用を通じて JAXA が提供する地球観測衛星データ及び全球降水マップ (Global Satellite Precipitation Map:GSMaP) データの利用実証を行う その成果は JAXA 及び ICHARM に提供される (*2) GFAS とは 複数個の地球観測衛星で観測された降雨データを基に 世界の河川流域の降雨とその生起確率情報 ( 洪水発生を判断する情報 ) を提供することを目的に IDI が事務局を務める国際洪水ネットワークが管理運営する洪水警報システム (Global Flood Alert System:GFAS) をいう (5) 情報通信研究機構 情報通信研究機構 (NICT:National Institute of Information and Communications Technology) は 総務省管轄の情報通信分野を専門とする唯一の公的研究機関であり 豊かで安心 安全な社会の実現や我が国の経済成長の原動力である情報通信技術 (ICT) の研究開発を推進し 情報通信事業の振興業務を実施している 以下に URL を記す NICT は GPM において その中心的な役割を担う観測機器とした DPR(GPM 主衛星に搭載 ) を JAXA と協力し開発した NICT では DPR の観測データの校正や検証 (*3) を行い レーダの性能確認や経年変化をモニターすると共に降水量推定アルゴリズムの改良等を行うことで DPR の観測データを用いた高精度な降水分布情報を提供する (*3) 観測データの検証は NICT の沖縄電磁波技術センターに設置されている C 帯の降雨レーダ (COBRA) や 2014 年 3 月に完成した X 帯のフェーズドアレイ気象レーダ ドップラーライダー融合システム (PANDA: Phased Array radar Network Data system) にて同期観測を行う また アルゴリズムの検証については 上空の雪や氷が融解して雨となる融解層内の降水粒子の詳細な観測を目的とした気球観測により行う 3-6

27 第 4 章 GPM プロダクト 本章では JAXA から提供される標準プロダクト 準リアルタイムプロダクトのデータ処理アルゴリズム およびデータフォーマットの概要を示す 4.1. プロダクト概要 GPM 処理レベル定義 GPM 処理のレベル定義を表 に示す 表 GPM 処理レベルの定義 処理名レベル0 処理レベル1A 処理レベル1B 1C 処理レベル2 処理レベル3 処理 内容 APID 分離済みデータ (GPM 主衛星から CCSDS 標準に則りパケット同期を取って APID 毎に分離したデータ ) を入力とし パケットプライマリヘッダ セカンダリヘッダの情報から データの時間範囲抽出 連続性 ( 欠損有無 ) の確認等をする処理 この処理で作成されるレベル 0 データは提供されない レベル 0 データを入力とし センサ出力工学値 衛星姿勢 位置情報 センサの状態 変換係数などを ある一定の周回単位で定義されるファイル単位 ( シーン ) にもとづいて格納したもの なお 本データはミッション運用系システムにてマスタデータとして管理されるが ユーザへは提供されない レベル 1A データを入力とし レベル 1 アルゴリズムにより幾何補正を行い 受信電力 あるいは輝度温度等に変換する処理 レベル 1 プロダクトを入力とし レベル 2 アルゴリズムにより降水に関する各種物理量 ( 地表面散乱断面積 降水タイプ ブライトバンド高度 減衰補正済みレーダ反射因子 降水強度など ) を算出した処理 レベル 1 またはレベル 2 プロダクトを入力とし 空間的及び時間的に統計処理を行う 作成されるプロダクトの領域は全球で プロダクトの範囲期間は月単位 日単位 時間単位 ( 全球降水マップ ) である 4-1

28 GPM 処理フロー 項で示した処理レベル定義に対応し GPM プロダクトは図 に示す処理フローに従って処理される GMI GMI KuPR DPR KaPR L1 GMI L1A GMI Instrument Counts GMI Base GMI Antenna Temperatures KuPR L1A Ku Instrument Counts KaPR L1A Ka Instrument Counts GMI L1B GMI Brightness Temperatures(Tb) GMI L1C GMI Calibrated Tb KuPR L1B Ku Calibrated Power KaPR L1B Ka Calibrated Power L2 GMI L2 GMI Precipitation DPR/GMI Comb L2 KuPR L2 Ku Precipitation GANAL JMA Global Analysis data DPR L2 KaPR L2 Ka Precipitation Combined Precipitation DPR Precipitation GMI L3 GMI Precipitation DPR/GMI Comb L3 Combined Precipitation DPR L3 DPR Precipitation L3 Constellation Radiometers GSMaP GSMaP L3 Global Satellite Mapping of Precipitation IR Gauge Notes; DPR Algorithm GMI Algorithm Combined Algorithm Satellite / Auxiliary Data 図 GPM プロダクトの処理フロー 提供プロダクト JAXA より提供される標準プロダクトを表 に 準リアルタイムプロダクトを表 に示す 標準プロダクトとは NASA および JAXA が精度保証したプロダクトである 準リアルタイムプロダクトは気象機関等で気象予報等で用いることを目的としており 配信時間の短縮を図るために 使用する一部の補助データ およびファイル格納範囲が標準プロダクトと異なっている 4-2

29 表 標準プロダクト一覧 プロダクトプロダクト名称ファイルサイズシーン単位 (*) 提供頻度 DPR プロダクト KuPR レベル 1 約 17MB 1 周回約 16 ファイル / 日 KaPR レベル 1 約 18MB 1 周回約 16 ファイル / 日 KuPR レベル 2 約 50MB 1 周回約 16 ファイル / 日 KaPR レベル 2 約 44MB 1 周回約 16 ファイル / 日 DPR レベル 2 約 93MB 1 周回約 16 ファイル / 日 DPR レベル 3 ( 日平均 ) (TEXT 形式 ) DPR レベル 3 ( 日平均 ) (HDF 形式 ) DPR レベル 3 ( 月平均 ) 約 10MB 約 3MB 約 50MB 全球 (0.1 格子 67 N~67 S) 全球 (0.25 格子 67 N~67 S; 5 格子 70 N~70 S) 全球 (0.25 格子 67 N~67 S; 5 格子 70 N~70 S) 1 ファイル / 日 1 ファイル / 日 1 ファイル /1 ヵ月 GMI プロダクト GMI レベル 1B 約 55MB 1 周回約 16 ファイル / 日 DPR/GMI 複合プロダクト GMI レベル 1C 約 25MB 1 周回約 16 ファイル / 日 GMI レベル 2 約 7MB 1 周回約 16 ファイル / 日 GMI レベル 3 ( 月平均 ) 約 3MB 全球 (0.25 格子 90 N~90 S) 1 ファイル /1 ヵ月 DPR/GMI 複合 (Comb) レベル 2 約 85MB 1 周回約 16 ファイル / 日 4-3

30 プロダクトプロダクト名称ファイルサイズシーン単位 (*) 提供頻度 GSMaP プロダクト コンステレーション衛星 L1C プロダクト DPR/GMI 複合 (Comb) レベル 3 ( 月平均 ) 全球合成降水マップレベル 3 ( 時間平均 ) (HDF 形式 ) 全球合成降水マップレベル 3 ( 時間平均 ) (TEXT 形式 ) 全球合成降水マップレベル 3 ( 月平均 ) 約 8MB 約 4MB 約 5MB 約 4MB 全球 (0.25 格子 67 N~67 ; S5 格子 70 N~70 S) 全球 (0.1 格子 90 N~90 S) 全球 (0.1 格子 90 N~90 S) 全球 (0.1 格子 90 N~90 S) 1 ファイル /1 ヵ月 24 ファイル / 日 1 ファイル / 日 1 ファイル /1 ヵ月 DMSP F16 SSMIS レベル 1C 約 23MB 1 周回 14 ファイル / 日 DMSP F17 SSMIS レベル 1C 約 23MB 1 周回 14 ファイル / 日 DMSP F18 SSMIS レベル 1C 約 23MB 1 周回 14 ファイル / 日 MetopA MHS レベル 1C 約 4MB 1 周回 14 ファイル / 日 MetopB MHS レベル 1C 約 4MB 1 周回 14 ファイル / 日 NOAA-18 MHS レベル 1C 約 4MB 1 周回 14 ファイル / 日 NOAA-19 MHS レベル 1C 約 4MB 1 周回 14 ファイル / 日 NPP ATMS レベル 1C 約 20MB 1 周回 14 ファイル / 日 Megha Tropiques SAPHIR レベル 1C 約 10MB 1 周回 14 ファイル / 日 GCOM-W AMSR2 レベル 1C 約 85MB 1 周回 15 ファイル / 日 TRMM TMI レベル 1C 約 15MB 1 周回 16 ファイル / 日 (*)GPM ミッション運用系システムにて作成されるプロダクトのシーン単位の定義を表 に示す 4-4

31 表 準リアルタイムプロダクト一覧 プロダクトプロダクト名称ファイルサイズシーン単位 (*1) 提供頻度 観測開始からの提供時間 (*2) DPRプロダクト KuPR レベル1R 約 10MB 30 分 48ファイル / 日 約 60 分 KaPR レベル1R 約 8MB 30 分 48ファイル / 日 約 60 分 KuPR レベル2R 約 16MB 30 分 48ファイル / 日 約 65 分 KaPR レベル2R 約 14MB 30 分 48ファイル / 日 約 65 分 DPR レベル2R 約 30MB 30 分 48ファイル / 日 約 70 分 GMIプロダクト GMI レベル1BR 約 4MB 5 分 288ファイル / 日 約 20 分 GMI レベル1CR 約 2MB 5 分 288ファイル / 日 約 20 分 GMI レベル2R 約 1MB 5 分 288ファイル / 日 約 25 分 DPR/GMI 複合プロダクト DPR/GMI 複合 (Comb) レベル 2R 約 30MB 30 分 48 ファイル / 日約 85 分 GSMaP プロダクト 全球合成降水マップレベル 3R (HDF 形式 ) 約 4MB 全球 (0.1 格子 90 N~90 S) 24 ファイル / 日約 255 分 全球合成降水マップレベル 3R (TEXT 形式 ) 約 2MB 全球 (0.1 格子 90 N~90 S) 24 ファイル / 日約 255 分 コンステレーション衛星 L1C プロダクト DMSP F16 SSMIS レベル 1CR 約 23MB 1 周回 14 ファイル / 日約 130 分 DMSP F17 SSMIS レベル 1CR 約 23MB 1 周回 14 ファイル / 日約 150 分 DMSP F18 SSMIS レベル 1CR 約 23MB 1 周回 14 ファイル / 日約 130 分 MetopA MHS レベル 1CR 約 4MB 1 周回 14 ファイル / 日約 155 分 MetopB MHS レベル 1CR 約 4MB 1 周回 14 ファイル / 日約 105 分 4-5

32 プロダクトプロダクト名称ファイルサイズシーン単位 (*1) 提供頻度 観測開始からの提供時間 (*2) NOAA-18 MHS レベル1CR 約 4MB 1 周回 14ファイル / 日 約 300 分 NOAA-19 MHS レベル1CR 約 4MB 1 周回 14ファイル / 日 約 160 分 (*1)GPMミッション運用系システムにて作成されるプロダクトのシーン単位の定義を表 4.1-4に示す (*2)2014/6/5~2014/6/9まで実績値 4-6

33 表 作成プロダクトのシーン定義 データ種別シーン定義シーン模式図備考 標準プロダクト ( レベル 1/ レベル 2) 観測位置の南端直後から次の南端までの 1 周回のこと 衛星ごとに 1 周回の長さは異なる GPM 主衛星は約 92 分 End Start 準リアルタイムプロダクト ( レベル 1/ レベル 2) 観測データをある一定時間で切り出したもの End Start 1 周回 ( 南端直後から次の南端まで ) を分割したものではないので 観測範囲はシーンごとに異なる またプロダクトごとにシーン範囲は異なる 標準プロダクト準リアルタイム ( レベル 3) 一定の空間で格子状にデータ配列されたもの プロダクトごとに格子サイズおよびファイル格納範囲が異なる 4-7

34 ファイル命名規約 グラニュール ID をプロダクトのファイル名とする グラニュール ID とは 全球地球観測衛星データを一意に識別することのできるコードのことを称する GPM のレベル 1~3 プロダクトは ミッション ID センサ ID シーン開始 / 終了時刻などの シーン ID と処理レベル アルゴリズムキーなどの プロダクト ID で構成される ファイルの命名規約を以下に示す (1) L1 及び L2 標準プロダクトの命名規約 該当するプロダクトとして KuPR レベル 1( 標準 :STD) KuPR レベル 2(STD) KaPR レベル 1(STD) KaPR レベル 2(STD) DPR レベル 2(STD) GMI レベル 1B(STD) GMI レベル 1C(STD) GMI レベル 2(STD) DPR/GMI 複合レベル 2(STD) MWI/MWS L1C(STD) が存在する 表 に L1 及び L2 標準プロダクトの命名規約を示す 表 L1 及び L2 標準プロダクトの命名規約 GPMxxx _ sss _ YYMMDDhhmm _ hhmm _ nnnnnn _ LLS _ aaa _ VVv. h5 (1)Mission ID (3) Scene Start (4) Scene End (6) Process Level (8)Product Version (2) Sensor ID (5) Orbit Number (7)Algorithm Key (1) Field name Mission ID (Mission name + Satellite ID) Field Width (2) Sensor ID 3 6 GPM (GPM mission, fixed), Description xxx (COR: GPM core satellite, etc. See Table ) sss ( KUR:KuPR, KAR:KaPR, CMB: DPR/GMI combined, etc. See Table ) (3) Scene Start 10 YYMMDDhhmm (UTC) (4) Scene End 4 hhmm (UTC) (5) Orbit Number 6 nnnnnn (000001~999999) (6) Process Level (Level+Type) (7) Algorithm Key 3 (8) Product Version 3 3 LL (1B:Level 1B, 1C:Level 1C, L2:Level 2) S (Standard, fixed) Identify Algorithm name & Developer See Table VV (01~99, Major ; count up at re-processing) v (A~Z, Minor) 4-8

35 (2) L1 及び L2 準リアルタイムプロダクトの命名規約 該当するプロダクトとして KuPR レベル 1( 準リアルタイム :NRT) KuPR レベル 2(NRT) KaPR レベル 1(NRT) KaPR レベル 2(NRT) DPR レベル 2(NRT) GMI レベル 1B(NRT) GMI レベル 1C(NRT) GMI レベル 2(NRT) MWI/MWS L1C(NRT) が存在する 表 に L1 及び L2 準リアルタイムプロダクトの命名規約を示す 表 L1 及び L2 準リアルタイムプロダクトの命名規約 GPMxxx _ sss _ YYMMDDhhmm _ hhmm _ LLR _ aaa _ VVv. h5 1)Mission ID (3) Scene Start (4) Scene End (6) Algorithm Key (2) Sensor ID (5) Process Level (7) Product Version (1) JAXA field name Mission ID (Mission name + Satellite ID) Field Width (2) Sensor ID 3 6 GPM (GPM mission, fixed), Description xxx (COR: GPM core satellite, etc. See Table ) sss ( KUR:KuPR, KAR:KaPR, CMB: DPR/GMI combined, etc. See Table ) (3) Scene Start (UTC) 10 YYMMDDhhmm(UTC) (4) Scene End (UTC) 4 hhmm(utc) (5) Process Level 3 (6) Algorithm Key 3 (7) Product Version 3 LL (1B:Level 1B, 1C:Level 1C, L2:Level 2) R (Near real time, fixed) Identify Algorithm name & Developer See Table VV (01~99, Major ; count up at re-processing) v (A~Z, Minor) 4-9

36 (3) L3(Hourly) 標準 / 準リアルタイムプロダクトの命名規約 該当するプロダクトとして 全球合成降水マップレベル 3(NRT および STD) が存在する 表 に L3(Hourly) 標準 / 準リアルタイムプロダクトの命名規約を示す 表 L3(Hourly) 標準 / 準リアルタイムプロダクトの命名規約 GPMMRG _ MAP _ YYMMDDhhmm _ H _ L3t _ aaa _ VVv. h5 (1)Mission ID (3) Scene Start (4) Process Unit (6) Algorithm Key (2) Sensor ID (5) Process Level (7) Product Version (1) JAXA field name Mission ID (Mission name + Satellite ID) Field Width 6 GPM (GPM mission, fixed), MRG (GPM merge, fixed) Description (2) Sensor ID 3 MAP (Global Satellite Mapping of Precipitation, fixed) (3) Scene Start (UTC) 10 YYMMDDhhmm(UTC) (4) Process Unit 1 H (Hourly, fixed) (5) Process Level 3 (6) Algorithm Key 3 (7) Product Version 3 L3 (Level 3, fixed) t (S:Standard, N:Near real time) Identify Algorithm name & Developer See Table VV (01~99, Major ; count up at re-processing) v (A~Z, Minor) 4-10

37 (4) L3(Daily) 標準プロダクトの命名規約 該当するプロダクトとして DPR レベル 3 が存在する 表 に L3(Daily) 標準プロダクトの命名規約を示す 表 L3(Daily) 標準プロダクトの命名規約 GPMCOR _ DPR _ YYMMDD _ D _ L3S _ aaa _ VVv. h5 (1)Mission ID (3) Scene Start (4) Process Unit (6) Algorithm Key (2) Sensor ID (5) Process Level (7) Product Version (1) JAXA field name Mission ID (Mission name + Satellite ID) Field Width 6 Description GPM (GPM mission, fixed) COR (GPM core satellite, fixed) (2) Sensor ID 3 DPR (DPR: DPR, fixed) (3) Scene Start (UTC) 6 YYMMDD(UTC) (4) Process Unit 1 D (Daily) (5) Process Level 3 (6) Algorithm Key 3 (7) Product Version 3 L3 (L3:Level 3, fixed) S (Standard, fixed) Identify Algorithm name & Developer See Table VV (01~99, Major ; count up at re-processing) v (A~Z, Minor) 4-11

38 (5) L3(Monthly) 標準プロダクトの命名規約 該当するプロダクトとして DPR レベル 3 DPR/GMI 複合レベル 3 全球合成降水マップレベル 3 GMI レベル 3 が存在する 表 に L3(Monthly) 標準プロダクトの命名規約を示す 表 L3(Monthly) 標準プロダクトの命名規約 GPMxxx _ sss _ YYMM _ M _ L3S _ aaa _ VVv. h5 (1)Mission ID (3) Scene Start (4) Process Unit (6) Algorithm Key (2) Sensor ID (5) Process Level (7) Product Version JAXA field name Field Width Description Mission ID GPM (GPM mission, fixed), (1) (Mission name + 6 xxx (COR: GPM core satellite, etc. See Table ) Satellite ID) (2) Sensor ID 3 sss( KUR:KuPR, KAR:KaPR, CMB: DPR/GMI combined, etc. See Table ) (3) Scene Start (UTC) 4 YYMM(UTC) (4) Process Unit 1 M (Monthly) (5) Process Level 3 (6) Algorithm Key 3 (7) Product Version 3 L3 (Level 3, fixed) S (Standard, fixed) Identify Algorithm name & Developer See Table VV (01~99, Major ; count up at re-processing) v (A~Z, Minor) また 命名規約に関する補足情報として 表 に衛星識別 / センサ識別 表 にアルゴリズムキーについて示す 表 衛星識別 / センサ識別一覧 衛星名 GPM Core Megha Tropiques センサ名 衛星識別 (3 文字 ) KuPR COR KUR KaPR COR KAR DPR COR DPR GMI COR GMI Combined Products COR CMB Map Products MRG MAP MADRAS MGT MDR SAPHIR MGT SPH センサ識別 (3 文字 ) 4-12

39 衛星名 センサ名 衛星識別 (3 文字 ) GCOM-W AMSR2 GW1 AM2 DMSP F16 SSMIS F16 MIS DMSP F17 SSMIS F17 MIS DMSP F18 SSMIS F18 MIS DMSP F19 SSMIS F19 MIS NOAA-18 MHS N18 MHS NOAA-19 MHS N19 MHS NPP ATMS NPP ATS METOP-A MHS MTA MHS METOP-B MHS MTB MHS TRMM TMI TRM TMI センサ識別 (3 文字 ) 表 アルゴリズムキー一覧 処理アルゴリズム KuPRレベル1B 処理 KaPRレベル1B 処理 KuPRレベル2 処理 KaPRレベル2 処理二周波降水 (Dual) レベル2 処理二周波降水 (Dual) レベル3 処理 (Daily Text 形式 ) 二周波降水 (Dual) レベル3 処理 (Daily HDF5 形式 ) 二周波降水 (Dual) レベル3 処理 (Monthly) PPS 処理 GMIレベル1B 処理 PPS 処理 GMIレベル1C 処理 PPS 処理 GMIレベル2 処理 PPS 処理 GMIレベル3 処理 PPS 処理 DPR/GMI 複合 (Comb) レベル2 PPS 処理 DPR/GMI 複合 (Comb) レベル3 PPS 処理コンステレーション衛星レベル1C 処理 GSMaP 処理 (Hourly 標準処理 HDF5 形式 ) GSMaP 処理 (Hourly 標準処理 Text 形式 ) GSMaP 処理 (Hourly 準リアルタイム処理 HDF5 形式 ) GSMaP 処理 (Hourly 準リアルタイム処理 Text 形式 ) GSMaP 処理 (Monthly) アルゴリズム Key (3 文字 ) DUB DAB DU2 DA2 DD2 D3D D3Q D3M G1B G1C GL2 GL3 CL2 CL3 センサ識別表 参照 MCH MCT MFW MFT MCM 以下のプロダクトは グラニュール ID 規約に従い NASA/PPS より提供されるプロダクトからリネーム処理が行われ G-Portal から提供される ( 本節で示した命名規約は 既にリネーム後の名称で 4-13

40 ある ) GPM 主衛星 ( センサ識別 :GMI CMB) の全プロダクト GPM コンステレーション衛星のレベル1Cプロダクト従って 上記プロダクトは NASA/PPS 提供プロダクトと名称が異なる点に注意すること 4-14

41 4.2. DPR プロダクト 処理概要 (1) レベル 1 処理 DPR レベル 1 アルゴリズムは DPR レベル 1A アルゴリズムと DPR レベル 1B アルゴリズムから構成される KuPR 用アルゴリズムと KaPR 用アルゴリズムはそれぞれ独立させて作成するため 合計 4 つのアルゴリズムから構成される DPR レベル 1A アルゴリズムの処理フローを図 に示す 入力データはサイエンステレメトリ HK テレメトリ 衛星アンシラリデータであり 出力データは DPR レベル 1A データである DPR レベル 1A アルゴリズムの主な機能は 1 グラニュール単位のデータ切り出しおよびテレメトリのリミットチェックである サイエンステレメトリ HK テレメトリ オービット切り出し リミットチェック L1A データ 衛星 アンシラリ 図 DPR レベル 1A アルゴリズムの処理フロー DPR レベル 1B アルゴリズムの処理フローを図 に示す 入力データは DPR レベル 1A データ 姿勢データ 軌道データ 出力データは DPR レベル 1 プロダクト ( 受信電力値プロファイル 緯度 経度 伝搬距離等 ) である DPR レベル 1B アルゴリズムの主な機能は システムノイズ及び衛星高度のリミットチェック ラジオメトリック補正 ( 温度補正 校正を含めた受信電力値算出 ) 幾何計算である サブ機能として 品質フラグ付加 欠損処理などが挙げられる L1A データ 姿勢データ 軌道データ リミットチェック ラジオメトリック補正 幾何計算 L1B プロダクト P(r) 受信電力緯度 経度伝搬距離 図 DPR レベル 1B アルゴリズムの処理フロー 4-15

42 (2) レベル 2 処理 DPR レベル 2 アルゴリズムの処理フローを図 に示す DPR のレベル 2 処理アルゴリズムは KuPR および KaPR それぞれによって観測された受信電力値プロファイルを相補的に利用し 降水強度プロファイルを推定する機能を持つ また サイドローブクラッタの除去や降水タイプ 降雨頂高度 ブライトバンド高度などを推定する機能も持つ DPR のレベル 2 処理アルゴリズムは TRMM/PR 標準アルゴリズムをベースとし 新規開発要素として二周波観測による情報を利用する機能を有する TRMM/PR のレベル 2 標準アルゴリズムは大きく 3 つのアルゴリズムから構成されていたが DPR ではこれを複数のモジュールを含む一つのアルゴリズムとして扱えるように考慮している また長期継続データの作成のために TRMM/PR と KuPR のどちらにも適用可能なアルゴリズムとして 開発されている 図 DPR レベル 2 アルゴリズムの処理フロー レベル 2 アルゴリズムの入力データはレベル 1 プロダクト ( 受信電力値プロファイル等 ) であり 出力データはレベル 2 プロダクト ( 降水強度プロファイル等 ) である 標準アルゴリズムからは KuPR プロダクト KaPR プロダクト DPR プロダクトが作成される このうち KuPR プロダクトは KuPR による観測のみを利用して wide swath( 約 245km 幅 ) に対して処理する KaPR プロダクトは KaPR による観測のみを利用して narrow swath( 約 125km 幅 ) に対して処理する DPR プロダクトは narrrow swath に対しては KuPR と KaPR の両方の観測を利用して処理し narrow swath を含まない wide swath に対しては KuPR による観測と narrow swath における KuPR と KaPR の観測から得られた情報を拡張して処理する (3) レベル 3 処理 レベル 3 アルゴリズムはレベル 2 プロダクト ( 降水強度プロファイル等 ) を入力し レベル 3 プロダクト ( 日平均降水量 月平均降水量 ) を出力する レベル 3 の標準アルゴリズムは レベル 2 の標準アルゴリズムの各プロダクトの結果を時空間的に統計処理し 地図投影を行うものである レベル 3 アルゴリズムは 標準アルゴリズムのみである 4-16

43 4.3. GMI プロダクト プロダクト概要 GMI プロダクトは NASA の PPS で処理されたマイクロ波放射計によるプロダクトである 処理区分によって レベル 1B レベル 2 レベル 3 プロダクトが存在する 更に複数マイクロ波放射計の輝度温度を校正するための形態にしたレベル 1C プロダクトも存在する 処理概要 (1) レベル 1 処理 レベル 1 処理では レベル 0 カウントをアンテナ温度と輝度温度に変換する 幾何学変換とラジオメトリック補正のアルゴリズムにより アンテナ温度が得られる 輝度温度は アンテナパターン補正 (APC) とアンテナ温度から得られる 図 GMI L1 アルゴリズムフロー (2) レベル 2 処理 GMI のレベル 2 処理は コンステレーション衛星マイクロ波センサの L2 と共通的なアルゴリズムとして開発されており GPROF アルゴリズムとも呼ばれている 気象観測モデルデータ 米国地上レーダ TRMM/PR 等を基に 事前に計算しておいたマイクロ波センサで観測した輝度温度と比較することで L2 実行される 降雨ポテンシャルのアプリオリデータベースを検索し 得られた各降雨プロファイルに対応する輝度温度と 計算して得られた輝度温度との加重平均を取得する 出力データは 準リアルタイム (NRT) プロダクト 標準プロダクト および気候値プロダクトとなる 4-17

44 (3) レベル 3 処理 レベル 3 処理では レベル 2 プロダクトを入力とし 降水量や関連する物理量を月ごとおよび 0.25 格子で平均化したものである 4.4. DPR/GMI 複合プロダクト プロダクト概要 DPR/GMI 複合プロダクトは KuPR レベル 2 プロダクト DPR レベル 2 プロダクトと GMI レベル 1C プロダクトを入力として NASA の PPS で処理されたプロダクトである 複合プロダクトには レベル 2 レベル 3 プロダクトが存在する 複合レベル 2 プロダクトは 1 シーンの DPR と GMI データを用いた合成プロダクトであるが DPR と同じ解像度で出力される 複合レベル 3 プロダクトは 複合レベル 2 プロダクトを用いた月平均降水量である 複合レベル 3 プロダクトの解像度は 5 5 もしくは である 処理概要 (1) レベル 2 処理 DPR/GMI 複合プロダクトは DPR と GMI を相補的に用いて推定した降水プロダクトである 雲水量や水蒸気量など DPR から直接推定できないがマイクロ波放射計から推定可能な大気物理パラメータおよび地表面特性パラメータなどを降水強度の推定に利用する DPR/GMI 複合アルゴリズムの L2 アルゴリズムの入力データは DPR L2 プロダクトおよび GMIL1 プロダクト ( 各周波数チャンネルにおける輝度温度 ) であり 降水強度プロファイル等を出力する (2) レベル 3 処理 レベル 3 処理では レベル 2 プロダクトを入力とし 降水量や関連する物理量を月ごとおよび 0.25 格子で平均化したものである 4-18

45 4.5. 全球合成降水マップ プロダクト概要 全球合成降水マップとは GPM マイクロ波放射計 (GMI) を含む複数のマイクロ波放射計 ( イメージャ / サウンダ ) による降水量推定と 静止衛星赤外 (IR) データによる雲移動の情報を複合し 時空間平均したレベル 3 プロダクトである GSMaP(Global Satelite Mapping of Precipitation) とも呼ばれる シーンは全球 (90 S~90 N) であり 空間分解能は緯度経度 0.1 格子 時間分解能は 1 時間である 世界の雨分布を準リアルタイム ( 観測から約 4 時間遅れ ) で 1 時間毎に提供している 処理概要 処理フローの概要を図 に示す 入力データは DPR/GMI 等を利用したデータベース マイクロ波放射計 (MWI/MWS) データ 静止衛星 IR データ 雨量計データ 大気および地表面物理量 出力データは全球合成降水マップ (1 時間分及び 1 ヵ月分の降水強度 ) である 図 全球合成降水マップアルゴリズムの処理フロー 4-19

46 4.6. コンステレーション衛星 L1C プロダクト プロダクト概要 コンステレーション衛星 L1C プロダクトは GMI の周波数等に合わせて校正された 各マイクロ波放射計の輝度温度を対象としたプロダクトである これらは GSMaP の入力データである 現在 G-Portal から提供されている L1C プロダクト一覧は表 を参照のこと マイクロ波放射計 (MWI/MWS) のアンテナ温度を輝度温度に変換した上で GMI を基準とした相互校正を実施している さらに標準処理では コンステレーション衛星毎に軌道の南端から南端までの範囲で切り出している 4.7. プロダクトのファイル形式 GPM レベル 1~3 プロダクトを格納するフォーマットは 図 のような階層型データフォーマット (HDF:Hierarchial Data Format) を基本としている 現在 HDF のバージョンは 5 である これらのデータの表示 解析には HDFVIEW などのツールを使用する必要がある 詳細は 第 6 章を参照のこと また 一部のレベル 3 プロダクトにおいては プレーンテキスト形式のものもある なお GPM プロダクトフォーマットの詳細については 付録 -3 フォーマット説明書を参照のこと Attribute GPM プロダクト メタデータ 観測データ 観測データ 観測データ 受信電力 受信電力 Dataset HDF5 図 HDF ファイルの構造 4.8. 校正 検証 全球降水観測 (GPM) 計画は二周波降水レーダ (DPR) と GPM マイクロ波放射計 (GMI) を搭載 4-20

47 した GPM 主衛星とマイクロ波放射計 ( イメージャ / サウンダ ) を搭載した複数の衛星群 (constellation) により 衛星による全球の降水観測を行う計画である このうち二周波降水レーダは Ku 帯レーダ ( 以後 KuPR と Ka 帯レーダ ( 以後 KaPR により 降水を同時観測することにより 弱い降水や降雪まで含めた高精度の降水プロダクトを導出する また GMI 及び複数個のコンステレーション衛星による観測データを組み合わせることにより 高頻度で全球合成降雨マッププロダクトを導出する このようにして得られる全球の高精度 高頻度 定常的な降雨観測プロダクトを生成 提供し 全球水循環変動の把握や予測 及び現業利用への貢献を行うことが GPM 計画の目的である そのために全球で正確な かつ均一で長期間安定した精度を有するデータの生成が求められる GPM 校正検証では 打上げ前の地上試験とセンサモデルの構築 打上げ後の軌道上データ評価と校正 算定された地球物理量 特に降水量の精度評価 精度評価結果の公開等 一連の校正検証活動を通じて 上記のデータ品質を達成する 校正 DPR の校正はセンサ開発と連携し 地上試験結果および軌道上データ評価結果により レベル 1 アルゴリズムで使用されるセンサモデルの係数決定を行う その作業においては TRMM/PR の校正作業における経験を最大限活用して実施する 打上げ前の地上試験 解析項目を再検討し TRMM/PR の校正時に不足していた情報の取得を行うよう改善することに加え 二周波になることを考慮した外部校正方法を検討する また受信電力の算出を行うセンサモデルに PR で得られた結果を反映すること 打上げ後の校正評価のプロセス 評価方法 ツールについて実績を基に効率的に準備および実施する 具体的には DPR に対応するため より高性能なレーダ校正装置を複数台用意することが必要となる (1) 校正計画の概要 校正の具体的実施内容は GPM/DPR 校正実施計画書を作成して記述することとする DPR の校正はその運用段階によって 打上げ前の設計開発段階 打上げ直後の初期チェックアウト段階 その後の定常運用段階の 3 つの時期に分かれる (2) 校正項目 1 初期校正検証段階 軌道上での内部校正結果と地上に設置されたレーダ校正装置を用いた外部校正実験結果を用いて レベル 1 処理アルゴリズムで使用されているセンサモデルのパラメータの変更を行う 表 に校正の具体的な内容を示す DPR では KuPR KaPR の二周波ビームによって観測を行うため その観測体積を一致させるための レーダ運用の調整パラメータがあり 外部校正実験結果でそのパラメータの最適化を行い レベル 1 処理アルゴリズムに反映させる 4-21

48 外部校正 内部校正 表 外部校正と内部校正 内容 地上に設置されたレーダ校正装置の上空を通過する時に 通常の観測モードと異なる外部校正モードで運用し DPR の送信電力 アンテナパターン 受信電力などの校正を実施する DPR の SCDP( 信号処理制御部 ) と FCIF( 周波数変換部 ) での内部折り返し信号を利用し DPR の入出力特性の測定を実施する 測定項目 送受信電力アロングトラック方向及びクロストラック方向のアンテナパターン KuPR-KaPR ビームマッチング SCDP FCIF の入出力特性 2 定常運用段階 定常運用段階での校正運用は 初期チェックアウト段階での校正作業の頻度を減らし実施する 上記に応じてレベル 1 処理アルゴリズムの改訂を行う 表 定常運用段階における校正内容 モード実施頻度実施場所実施時間 外部校正 年 2 シーズン (5 回程度 / シーズン ) レーダ校正装置設置点上空 ( 主に筑波付近 ) 5 分程度 内部校正週 1 回程度 V マヌーバ実施時 30 分程度 検証 GPM 各種標準プロダクトの検証について TRMM/PR の検証作業における経験を最大限に活用して実施する 地上観測データや 各国の気象 海洋現業機関等が取得している現業データ ならびに様々な科学計画で取得されているデータを最大限に有効活用する TRMM/PR 検証の経験から アルゴリズム開発に焦点を当てた検証を実施すべきである また TRMM/PR による降雨量の長期データが蓄積されていることから これを最大限に利用した検証方法を実現する この結果をレベル 2/ レベル 3 アルゴリズムに反映し プロダクトの精度を高め 表 に示す目標精度やサクセスクライテリアを満たすことを確認することが検証の目的である 4-22

49 表 GPM/DPR プロジェクトのサクセスクライテリア ミッション要求条件 ミニマムサクセス ( 判断時期 : 初期 C/O 完了から 1 年後 ) フルサクセス ( 判断時期 : ミッション期間 [3 年 ] 終了時 ) エクストラサクセス ( 判断時期 : ミッション終了審査時 ) 月平均全球降雨量の緯度分布の推定精度 ± 10% 以内を達成 DPR による日本国内の 12 ヶ月平均降雨量と 日本のアメタ ス雨量計による 12 ヶ月平均降雨量との差が ±10% 程度となること DPR による長期間の平均降雨量と 世界各地の地上雨量計ネットワークによる長期間の平均降雨量の差が ±10% 以内となること - 軌道傾斜角約 65 の太陽非同期軌道からの感度 0.2mm/hr での降水の常時観測を実施 KuPR 又は KaPR により 0.5mm/hr の感度で 降水の常時観測ができること DPR が機能 性能を満足し 0.2mm/hr の感度で 降水の常時観測ができること ミッション期間を超えて DPR が機能 性能を満足し 0.2mm/hr の感度で 降水の常時観測ができること (1) 検証計画の概要 検証作業においても TRMM/PR の検証作業実績を活用して円滑に実施する 降雨は時間 空間的に変動が激しい物理量であり 観測体積において その大きさ 形状に違いのある衛星搭載降雨レーダと地上測器 ( 地上設置レーダも含む ) との瞬時値での単純な物理量同士の比較だけでは アルゴリズムへの反映に不足する この反省から GPM における検証活動では 下記のような方針で行う End-to-End の検証だけでなく アルゴリズム内で仮定されている物理モデルの検証も行うことにより地上検証実験の結果を有効に利用ができる 短期間の観測だけではなく 既存の観測測器と合わせ 長期間の物理モデルの検証データを取得する観測測器を集結させたスーパーサイト ( 沖縄 札幌等 ) を用意 航空機ではなく 地上で取得したデータを中心に検証を行う 観測ネットワークのデータを利用して長期間 広範囲のデータでの比較を行う このような検証を実現するために GPM/DPR における検証活動は そのアプローチ 手段の違いにより アルゴリズム検証とプロダクト検証の二種類に分けて行う アルゴリズム検証はレベル 2/ レベル 3 アルゴリズムの開発及び改良を目的として GPM 主衛星打上げ前から継続的にアルゴリズムの検証を行うものである プロダクト検証はレベル 2/ レベル 3 アルゴリズムで作成されるプロダクトの検証を行い 特に降水量について精度評価を行い 目標精度およびサクセスクライテリアを満たしているかどうかを評価する プロダクト検証で得られたプロダクトの精度評価結果を ユーザー (PI 研究者 実利用機関 共同研究機関 一般研究者 ) に提供するとともに プロダクトの精度向上に役立てるためにアルゴリズム開発チームにフィードバックする また TRMM/PR に比べ GPM/DPR では高精度 高感度に対応した検証を行う必要がある そのため弱い降水や固体降水の検証が必要となる 固体降水に関しては 降水量推定アルゴリズムおよび検証手法については まだ確立されていない このためまず降雪に関する特性について 調査を行う必要があり この意味でも主衛星打上げ前からアルゴリズム検証を行うことは非常に重要である 4-23

50 (2) プロダクト検証 プロダクト検証はレベル 2/ レベル 3 アルゴリズムで作成される標準プロダクトについて それぞれに検証を行い 最終的には目標精度及びサクセスクライテリアを満たしているかどうかを評価する プロダクト検証を行うためには 出来る限り長期間 広範囲のデータを取得し サンプリング誤差や地域特性による誤差を少なくする そのためには 以下のようにしてデータを収集し 比較検証を行う TRMM/PR や TMI GSMaP で蓄積されたデータを用いて 統計値 ( 平均値 トレンド ヒストグラム等 ) の比較を行う アメダス X-net 等の既存の定常観測データを長期間収集し レベル 2/ レベル 3 アルゴリズムで作成されるプロダクトの反射強度や降水量などと統計値 ( 平均値 トレンド ヒストグラム等 ) と比較を行う GCOM-W/AMSR2 や EarthCARE/CPR など 他の衛星プロジェクトで得られたデータとのマッチアップデータや長期統計値との比較を行う NASA GV チームとの協力のもとに 世界各地の定常的な現地観測データを収集し プロダクトの検証を行う アジア各国とは 利用促進 ( 能力開発 教育 ) も視野に入れた検証協力を実施する それぞれのプロダクトに対して 使用する検証データについては 表 に示す それぞれのプロダクトに関して 上記のような検証を行い 個別のアルゴリズム精度向上を行った結果 GPM/DPR プロジェクトのサクセスクライテリアが達成されているかどうかを評価する 表 標準プロダクトに対する検証データ レベルアルゴリズムプロダクト校正 検証対象校正 検証に利用するデータ L1 KuPR 受信電力 外部校正データ KaPR 内部校正データ L2 DPR KuPR 反射強度 KaPR 降水強度プロファイル DPR/GMI 複合 二周波 地上レーダ ( 沖縄 札幌 ) 防災科研 X-net GMI 降水強度他衛星データ (GCOM-W/AMSR2 EarthCARE/CPR 等 ) L3 DPR 地上降水量 AMeDAS レーダアメダス DPR GMI 複合全球合成降水マップ 防災科研 X-net GMI 降水強度他衛星データ (GCOM-W/AMSR2 EarthCARE/CPR 等 ) 各種降水マッププロダクト 雨量計ネットワーク アジア等の検証データ 4-24

51 (3) アルゴリズム検証 アルゴリズム検証は大きく分けて 地上観測による検証と 模擬データ利用による検証に分けることが出来る 1 地上観測による検証 衛星降水推定アルゴリズムに含まれる降水粒子による減衰 雨滴粒径分布 雪の落下速度 密度等に関わる様々なパラメータの誤差を 地上観測を通じて検証することにより DPR DPR/GMI 複合 全球合成降水マップの各アルゴリズム開発 改良に資する この目的のためには 現在の地上観測測器では対応が困難であるので 本アルゴリズム検証のために最適な地上検証用 Ka-band レーダを 2 台導入することを検討中である またアルゴリズムに必要な様々なパラメータを取得するために 観測測器を集中させた観測サイトを設定し運用する 以上のような地上観測は アルゴリズムの開発時点で不可欠なものであるので 主衛星の打上げ前から地上観測を行っている 2 模擬データの利用による検証 地上で取得されたデータあるいは数値モデルによるデータを用いた再現自然によりフォワード計算を行い センサの観測模擬データ (L1 相当 : 受信電力 輝度温度 ) を作成する 上記データを入力とした L2 アルゴリズム処理結果を 再現自然と比較することにより アルゴリズムの検証を行う (4) プロダクト評価 本評価結果については 以下に記す URL から参照することができる

52 第 5 章 GPM プロダクト 画像の取得 本章では GPM プロダクト 画像 および 関連情報の提供サービスについて示す 5.1. サービス概要 GPM プロダクトは 原則インターネット / オンラインにより無償で提供する プロダクト以外に研究プロダクト 画像 応用研究結果 衛星センサなども JAXA および NASA の Web サイトから入手可能である 以下表に入手先一覧を示すとともに その詳細について次項からそれぞれ示す 表 サービス一覧 提供品標準プロダクト JAXA 及びNASAで精度保証されたプロダクトである 準リアルタイムプロダクトは 配信時間の短縮を図るために使用する一部の補助データ およびファイル格納範囲が異なるが標準プロダクトに準ずる扱いとしている (4 章参照 ) 研究プロダクト研究プロダクトは精度保証がなされていないものの 有益なものとして作成されているプロダクトである 画像 応用研究結果 GPM 等の衛星データを用いて 降水量や台風をより分かりやすく画像化したものである 衛星 センサ運用情報衛星 センサの運用状況 データ欠損に関わる情報を提供している 入手先 JAXA 地球観測衛星データ提供システム (G-Portal) sftp.gportal.jaxa.jp NASA Precipitation Processing System (PPS) Data Products Ordering Interface(STORM) JAXA 地球観測センター (EORC)GPM NASA Precipitation Processing System (PPS) Data Products Ordering Interface(STORM) JAXA 地球観測センター (EORC) GPM NASA Precipitation Measurement Missions (PMM) JAXA 地球観測衛星データ提供システム (G-Portal) NASA Precipitation Processing System(PPS) 5-1

53 標準プロダクトの取得 標準プロダクトは JAXA NASA それぞれのデータ提供サイトから入手可能である 標準プロダクトには日米共通のものと 独自のものがある 日米共通の標準プロダクトとして レベル 1 プロダクト 及び 日米共同で開発されたアルゴリズムによるレベル 2 レベル 3 プロダクトがあり これらは双方のサイトから入手可能である なお 海外からのプロダクトダウンロードを行う場合は 伝送のラウンドトリップ遅延時間 (RTT) が長く 時間を要する そのため 国内 ( 近いサイト ) からのダウンロードを推奨する また プロダクトは同じであるが ファイル名規約が異なっているため注意が必要である JAXA NASA それぞれ独自の標準プロダクトは個々のサイトでのみ提供されている 独自の標準プロダクトの一例として 全球降水マッププロダクトがあり JAXA 側は GSMaP NASA 側は imerge と呼ばれる日米独自の全球降水マッププロダクトが存在している なお プロダクトの利用にあたって データの著作権に留意すること データ利用上の注意は に示す (1) JAXA 地球観測衛星データ提供システム (G-Portal) JAXA の標準プロダクトは地球観測データ提供システム (G-Portal) から取得可能である G-Portal では GPM プロダクトだけでなく TRMM ADEOS 等 JAXA の地球観測データを横断的に検索 ダウンロードできるのが特徴的である また これまでの衛星 センサによるデータ検索 領域 日付指定による絞り込みに加え 衛星 センサに馴染みのない利用者向けに 物理量からデータを絞り込んでいくことも可能である ( 図 5.1-1) 特定の領域 特定の期間 台風などのイベントのみを欲しいユーザはこのようなデータ検索を行ったうえで データをダウンロードすることができるが 一度に大量にデータを入手したいユーザ向けには SFTP によるダイレクト取得も可能である ( 図 5.1-2) あらかじめ 公開鍵の作成 登録が必要である また 標準プロダクトに対し 配信時間の短縮を図るために使用する一部の補助データ およびファイル格納範囲の異なる準リアルタイムプロダクトについても G-Portal の SFTP サーバからダイレクト取得が可能である ( 図 5.1-3) ただし 準リアルタイムプロダクトは G-Portal の SFTP サーバへの登録から 7 日後に削除される 標準プロダクトが観測後約 3 時間から数日で作成されるため ( プロダクト種別にも依存 ) である 地球観測データは 校正パラメータや処理アルゴリズムの改良に伴い プロダクトの再処理を行っている G-Portal では 最新の標準プロダクトを提供することを基本とするが ユーザからの要求に応じ 1 世代前の標準プロダクトも提供することが可能である G-Portal の使い方 公開鍵の作成 登録等については 5.2 項 もしくは G-Portal のユーザマニュアルを参照のこと 5-2

54 図 JAXA 標準プロダクト入手先 (G-Portal ホームページ ) 図 G-Portal SFTP ダイレクト取得先 図 G-Portal SFTP ダイレクト取得画面例 5-3

55 (2) NASA (STORM) NASA の降水観測ミッション (GPM 及び TRMM) の標準プロダクト 研究プロダクトの提供は Precipitation Processing System(PPS) の Data Products Ordering Interface (STORM) から行われている 図 NASA 標準プロダクト入手先 (STORM ホームページ ) 研究プロダクトの取得 研究プロダクトは JAXA 地球観測センター (EORC) 及び NASA/PPS のそれぞれのサイトから入手可能である (1) JAXA 地球観測研究センター (EORC) GPM JAXA の GPM 研究プロダクトは EORC の Web サイトから入手できる 現時点で GPM の研究プロダクトとして処理されているものはないが TRMM における研究成果等へのリンクが掲載されている 5-4

56 図 JAXA/EORC GPM 利用研究系ホームページ (2) NASA (STORM) NASA/PPS では日米合意標準プロダクトではないが 米国では標準プロダクト扱いのデータを STORM にて提供している 画像 応用研究結果の閲覧 地球観測データの標準プロダクト 研究プロダクトは そのフォーマットが HDF5 やバイナリ形式などであり データを描画 解析するには専用のツールやソフトウエアが必要となる JAXA/G-Portal から検索によりデータ取得を行う場合は プロダクト選択後にブラウズの詳細表示にて画像イメージを入手することも可能であるが より 一般的に分かりやすく表現された画像が閲覧可能なサイトの情報を本項では紹介する また 衛星データから分かること 解析結果についても随時 Web 上にアップされている (1) JAXA 地球観測研究センター (EORC) GPM JAXA/EORC の GPM の データ 画像 のタグから 標準プロダクトの提供サイトである G-Portal へのリンクとともに 右側のバナーにもある 世界の雨分布速報 のページなどのリンクが用意されている 5-5

57 A) 図 データ 画像へのリンク (a) 世界の雨分布速報 世界の雨分布速報では 世界の雨分布を複数の衛星を利用して作成 提供している 準リアルタイム ( 観測から約 4 時間遅れ ) で 1 時間ごとに更新している Google マップを用いており 全球からローカルエリアのフォーカスなどの操作はフレンドリーに実施できる 全球の雨分布画像に静止気象衛星からの雲画像を重ね合わせたものを 最新分から過去分まで選択日付のものを自在に閲覧できる また 過去 10 時間分の雨分布を盾に並べて表示したり 過去 24 時間分のアニメーション画像も見ることができる さらに Google Earth をインストールすれば 雨分布画像を Google KMZ 形式に変換し Google Earth 上での表示も可能となる 5-6

58 図 世界の雨分布速報 (b) 台風データベース 台風速報 台風データベースでは 地球観測衛星 ( TRMM/PR, TMI, VIRS GCOM-W/AMSR2 Aqua/AMSR-E ADEOS-II/AMSR) により観測された世界中の台風データをダウンロードできる 最新 2 週間の台風画像は台風速報ページにて公開されている 今後 GPM データの追加も予定している 図 台風データベース 5-7

59 図 台風速報 (2) NASA Precipitation Measurement Mission(PMM) NASA の PMM ページからは Science や Application のタグから GPM データ画像を解説付きで紹介している B) 図 NASA/PMM サイト 5-8

60 衛星 センサ運用情報 衛星 センサの運用状況によってデータが欠損していたり データ品質上 統計などに適さない場合がある G-Portal 及び PPS では衛星 センサ運用状況や欠損情報をユーザに提供している また GPM 標準プロダクトは 1 ファイル (1 周回 ) 全体が欠損や データ品質上使えないデータの場合は 開始 終了時刻などのヘッダ情報のみの空ファイルを Empty Granule として作成し ダイレクト取得先である G-Portal/SFTP サーバや PPS サーバに用意している これにより ユーザ側でファイルのダウンロード取得ミスとデータ有無の識別が可能である JAXA/G-Portal : NASA/PPS : (Documentation 配下 ) 図 衛星 センサ運用情報 また ミッションコンセプトや観測概要 プロダクト概要やフォーマット 解析ツール 利用手引き等の情報についても JAXA や NASA の各サイトに紹介されている 5-9

61 図 観測概要紹介動画へのリンク 図 フォーマット説明書へのリンク 5-10

62 図 プロダクト表示 / 解析するためのツールキットへのリンク 5-11

63 データ利用上の注意 GPM プロダクト および JAXA/NASA の Web サイトに掲載されている画像にはいずれも著作権があり 利用規約を順守する必要がある 標準プロダクトのクレジットは以下の通り データ種別 DPR GMI COMB の各プロダクト GSMaP クレジット The NASA/JAXA GPM project and the other GPM Partners JAXA 5.2. データ提供サービスの使い方 サービス概要 JAXA 地球観測データ提供システム (G-Portal) では JAXA の数多くの地球観測衛星のプロダクトを提供している ユーザ登録を行うことにより 各種プロダクトの検索からダウンロードまで一貫して行える ユーザ登録無しでも データの検索や 各種情報 ( 衛星運用状況 フォーマット説明書 ツールキット等 ) の取得は行える 以下 GPM プロダクトを G-Portal から取得する手順について示す ユーザ登録 本サービスで GPM プロダクトを取得するにあたり ユーザ登録を行う必要がある なお検索 閲覧のみであればユーザ登録は不要である 以下にユーザ登録の手順を示す 1. Web ブラウザにより本サービスの URL( にアクセスする 2. メニュー左上の ユーザ登録 をクリックする 5-12

64 図 G-Portal の画面 1 3. ユーザ登録には利用規定への同意が必要になる 利用規定を確認し 同意して次へ ボタンをクリックする 図 G-Portal の画面

65 4. 登録するユーザ情報 ( ユーザアカウント 氏名 メールアドレス 所属機関 / 所属部署 国名 メール使用言語 利用目的 準備完了通知メールの受信設定 ) を全て入力し 登録確認画面へ ボタンをクリックする 図 G-Portal の画面 3 5. 入力したユーザ登録が表示される 内容を確認し 登録する ボタンをクリックし 仮登録手続きを行う 6. 以下の画面が表示されると ユーザ仮登録は完了となる 入力したメールアドレスへ ユーザ登録完了メール が届いていることを確認する 仮登録時点ではユーザ登録は完了していないため ログインすることはできない 5-14

66 図 G-Portal の画面 4 7. メールに記載の URL をにアクセスし 登録の確定を行う 8. 以下の画面が表示され 登録完了のメールが届けば完了 登録したユーザアカウントでシステムにログインすることにより GPM プロダクトを取得することができる 図 G-Portal の画面 ログイン方法 GPM プロダクトのオーダやダウンロードを行う場合 ユーザ登録したユーザアカウントでシステムにログインする必要がある 1. Web ブラウザにより本サービスの URL( にアクセスする 2. メニュー画面上部のユーザアカウントとパスワードを入力する 3. ログイン ボタンをクリックする 5-15

67 図 G-Portal の画面 6 4. ログインに成功すると 画面上部に ログインが完了しました とのメッセージが表示される ログインに失敗する場合は 以下の原因が考えられる ユーザアカウントもしくはパスワードが誤り ユーザアカウントがロックされている 5-16

68 図 G-Portal の画面 プロダクトの検索及びダウンロード (1) ダイレクト取得 SFTP によるダイレクト取得では公開鍵暗号方式によるユーザ認証を行うため 事前に公開鍵を作成し G-Portal にその公開鍵を登録する必要がある 詳細は G-Portal ユーザマニュアル ( を参照のこと ここでは 手順を簡単に説明する 1 公開鍵の作成 a)unix の場合 (Mac OSX を含む ) 1. ターミナルを開き 以下のコマンドを実行する $ ssh-keygen 2. 公開鍵 秘密鍵の保存ディレクトリと保存名を要求する以下のメッセージが表示される Enter file in which to save the key (/Users/ ユーザ名 /.ssh/id_rsa): 保存ディレクトリと保存名を指定する場合は ディレクトリ名と保存名を入力すること 何も入力せずに enter をクリックすると デフォルトのディレクトリ /Users/ ユーザ名 /.ssh に id_rsa( 秘密鍵 ) と id_rsa.pub( 公開鍵 ) が格納される設定となる 3. 秘密鍵を復号化するためのパスフレーズを要求する以下のメッセージが返ってくる Enter passphrase(empty for no passphrase): SFTP 接続を行う際にパスワードを設定する場合は パスワードを入力すること 以上で 設定したディレクトリに公開鍵 秘密鍵が作成される 2 公開鍵の登録 1. 登録したユーザアカウントでシステムにログイン後 メニューの ユーザ情報参照 / 変更 をクリックし ユーザ情報参照 変更画面を表示する 5-17

69 図 G-Portal の画面 8 2. 公開鍵を登録 / 更新する リンクをクリックし 公開鍵を登録 / 更新する画面を表示する 図 G-Portal の画面 9 3. 参照 ボタンから公開鍵ファイルを指定する なお 既に公開鍵が登録されている場合 指定された公開鍵に更新する 公開鍵を登録する ボタンにより 完了画面が表示され新しい公開鍵が本システムに登録される 図 G-Portal の画面 本システムに公開鍵が登録され 公開鍵登録完了のダイアログが表示される 5-18

70 図 G-Portal の画面 11 3 ダウンロード方法 アクセス方法 1. コマンドラインで次のコマンドを入力することで SFTP を用いてアクセスすることができる $ sftp oport=2051[ アカウント ]@sftp.gportal.jaxa.jp 2. 正常に接続すると Password: とコマンドラインに表示されるので パスワードを入力する ログインに成功すると sftp> が表示される 一覧表示 ファイルやディレクトリの一覧を表示するには sftp> ls と入力する ディレクトリ移動 特定のディレクトリに移動するには sftp> cd [ ディレクトリ名 ] と入力する 注意 : 権限によっては 一覧に表示されているディレクトリでも移動することができない場合がある ファイル取得 ファイルを取得するには sftp> get [ ファイル名 ] と入力する 指定したファイルを取得し お使いのコンピュータ上の sftp を起動したディレクトリにファイルを置く SFTP の終了 SFTP を終了するには sftp> exit と入力する ディレクトリ構成を 図 図 に示す なお GPM プロダクトの 加工要求 はない 5-19

71 図 G-Portal ダイレクト取得のディレクトリ構成 ( 標準プロダクト ) 図 G-Portal ダイレクト取得のディレクトリ構成 ( 準リアルタイムプロダクト ) (2) Web ブラウザによる取得 Web ブラウザによるプロダクトの取得は プロダクトの検索 プロダクトのオーダ ( 注文 ) とダウンロード の順序で行う まずプロダクトの検索は 物理量から検索する方法 衛星 センサから検索する方法 保存した検索条件から検索する方法 の 3 種類がある 詳細は G-Portal ユーザマニュアル ( を参照のこと ここでは 手順を簡単に説明する 5-20

72 c) 保存した検索条件からから検索する方法 1 プロダクトの検索 a) 物理量から検索する方法 b) 衛星 センサから検索する方法 (a) 物理量から検索する方法 図 G-Portal の画面 12 検索する分野の物理量 検索する期間と範囲を指定して検索する 1. ホーム画面中央の 物理用から選ぶ ボタンもしくはメニューの プロダクト検索 物理用から選ぶ リンクをクリックし 物理量のグループを選択する画面に遷移する 2. 物理量のグループの名前ボタンをクリックし ( 複数検索可能 ) 画面上部の 次へ ボタンをクリックする 図 G-Portal の画面

73 3.2 でクリックした物理量のグループに含まれる物理量一覧が表示される 検索する物理量名をクリックし ( 複数選択可能 ) 画面上部の 次へ ボタンをクリックする 図 G-Portal の画面 検索する期間を指定する 図 G-Portal の画面 検索する領域を指定する 5-22

74 図 G-Portal の画面 画面上部の 検索する ボタンをクリックすると 検索が開始される 図 G-Portal の画面 17 (b) 衛星センサから検索する方法 1. ホーム画面中央の 衛星センサから選ぶ ボタンもしくはメニューの プロダクト検索 衛星センサから選ぶ リンクをクリックし 衛星センサを選択する画面に遷移する 2. 衛星センサ選択画面では 本システムで提供している衛星センサ一覧が表示される 検索する衛星センサ名のボタンをクリックし ( 複数選択可能 ) 画面上部の 次へ ボタンをクリックする 5-23

75 図 G-Portal の画面 で選択した衛星センサに含まれるプロダクトが表示される 検索するプロダクト名をクリックし ( 複数選択可能 ) 画面上部の 次へ ボタンをクリックする 図 G-Portal の画面 以降の操作は a) 物理用から検索する方法 と同様になる (c) 保存した検索条件から検索する方法 1. ホーム画面中央の 保存した条件を読み込む ボタンもしくはメニューの プロダクト検索 保存した条件を読み込む リンクをクリックし保存した検索条件を選択するポップアップ画面を表示する 5-24

76 2. 読み込む検索条件をクリックし 読み込む ボタンをクリックする 3. 検索条件が入力された状態で 期間と領域を指定する画面が表示される 検索条件を確認し 画面上部の 検索する ボタンをクリックすると 検索が開始される 2 プロダクトのオーダ ( 注文 ) とダウンロード プロダクトのオーダ ( 注文 ) とダウンロードは システムにログインしたユーザのみ行うことができる (a) プロダクトのオーダ 検索画面からプロダクトをオーダ ( 注文 ) することができる 1. システムにログイン後 オーダ ( 注文 ) したいプロダクトを検索し 検索結果画面を表示する 表示された検索結果からオーダ ( 注文 ) するプロダクトをクリックし 次へ ボタンをクリックすると マイリスト画面が表示される 2. マイリスト画面で選択したプロダクトがあることを確認し 次へ ボタンをクリックする 3. オーダ ( 注文 ) 内容を確認し オーダする ボタンをクリックする 4. オーダ ( 注文 ) が完了しダウンロードの準備が完了すると G-Portal システムから準備完了の通知メールが送信される (b) プロダクトのダウンロード 本システムからの準備完了の通知メールを受信すると プロダクトをダウンロードできるようになる 1. ログイン後 メニューの ダウンロード情報 をクリックし ダウンロード情報画面を表示する 2. 検索条件として オーダ ( 注文 ) 番号もしくはオーダ ( 注文 ) 日付を入力し 検索ボタンをクリックする ダウンロードするプロダクトのファイル名をクリックすると ダウンロードが開始される 5-25

77 第 6 章 GPM データの利用 GPM データの画像を表示 / 解析するためのソフトウェア ( ツール ) について その特徴 ( 概要 ) 及び入手 ( ダウンロード ) に必要な情報 (URL) を以下に記す 6.1. データ表示ツール THOR THOR(Tool for High-Resolution Observation Review) とは NASA の PPS ( Precipitation Processing System) により開発された IDL ベースの TRMM と GPM の標準プロダクトを表示するツールである 簡易的な操作で HDF データを画像やグラフ テキスト等の形式で表示することができる特徴がある 1 プロダクト中の 1 データセットが 全球マップ上に表示されると共に 特に拡大したい特定地域の選択 ( 拡大 ) パス沿い パスに直角及び特定高度の各断面図等を表示することができる また 最近のバージョンでは 3D 表示も可能となった 本ツールは 以下のURLから入手 ( ダウンロード ) することで利用することができる 具体的な利用方法については チュートリアルを参照のこと 1 概要 2 チュートリアル ftp://gpmweb2.pps.eosdis.nasa.gov/pub/thor/version_2/tutorial.pdf 3 ダウンロードとインストール方法 ftp://gpmweb2.pps.eosdis.nasa.gov/pub/thor ( 参考 )HDF マニュアル : ( 参考 )HDF ライブラリのインストール : 6-1

78 ファイル名 マッピングの拡大図 選択したデータセット名 軌道マッピング 図 THOR の画面 1(KuPR の表示例 ) ファイル名 選択したデータセット名 マッピングの拡大図 全球マッピング 図 THOR の画面 2(GSMaP の表示例 ) 6-2

79 図 THOR の画面 3 (3D 表示例 ) HDFVIEW HDFVIEW は HDF ファイル (HDF4 形式 または HDF5 形式 ) のデータを GUI で表示し閲覧するためのツールである 本ツールは Java で開発されており Linux Windows Macintosh など多くの基本的な OS に対応し ヘッダー (attribute) が見やすいという特徴がある また HDFVIEW からデータの書き換えも可能である 本ツールは 以下の URL から入手 ( ダウンロード ) することで利用することができる ( ( 参考 )HDF マニュアル : ( 参考 )HDF ライブラリのインストール : 6-3

80 図 HDFVIEW の画面表示例 6-4

81 6.2. データ解析ツール TKIO TKIO(Science Algorithm Input/Output Toolkit) は NASA の PPS ( Precipitation Processing System) により開発された GPM および TRMM(V6,V7) プロダクトの Fortran/C 言語による読み込み 書き込みのためのツールである アルゴリズム開発者や研究者が 一般に利用する関数と定数のセットを提供する上で 並列コード開発の量を減らすためのツールである これにより TKIO では大幅な出力 / 入力のコード開発を簡略化することができる 本ツールは 以下のURLから入手 ( ダウンロード ) することで利用することができる 1 概要 2 ダウンロードとインストール方法 ftp://gpmweb2.pps.eosdis.nasa.gov/pub/ppstoolkit/gpm/ (ftp://gpmweb2.pps.eosdis.nasa.gov/pub/ppstoolkit/gpm/tkio /) ( 参考 )HDF マニュアル : ( 参考 )HDF ライブラリのインストール : ツールのインストール及びプログラミングの流れ 本ツール (TKIO) を利用するために必要な環境設定や TKIO のダウンロード / インストール方法等について その手順を以下に示す (1) TKIO インストールに必要な環境の確認 Linux( 書き込みをする場合は 64bit が必要 ) Perl(Perl5 以上 ) HDF5 version 以上 (PPS は HDF を推奨 ) HDF4 version 以上 ZLIB version 以上 (version 以前であれば libxml2.6 から まで version 以降であれば libxml は 以上 ) JPEG version 6b 以上 GZIP version 以上 6-5

82 Math Library 2.5 以上 C 言語は gcc または icc(intel C Compiler) Fortran は IntelRFortran Composer XE Linux 版 (2) HDF5ライブラリの準備 (ver の場合 ( 例 )) 1 httpサイト ( にアクセス 2 Linux 用ライブラリ (hdf tar.bz2) のダウンロード 3 圧縮ファイルの解凍 $ tar xjvf hdf bar.bz2 4 インストール準備 $ cd hdff $./configure prefix=/xxx/xxx/xxx (/xxx/xxx/xxx: インストールしたいディレクトリ ) $ make >&log_make.txt $ make check >& log_make_check.txt 5 インストール $ make install (3) TKIO インストール (ver の場合 ( 例 )) 1 ダウンロードサイト (ftp://gpmweb2.pps.eosdis.nasa.gov/pub/ppstoolkit/gpm/tkio /) にアクセスする 2 ツールキット (tkio tar.gz) のダウンロード 3 インストール先にデータを移動 4 圧縮ファイルの解凍 $ tar xvzf tkio tar.gz 5 インストール準備 $ cd tkio 6 環境変数の設定 (HDF4 HDF5 TKIO コンパイラ フラグ等 ) 詳細は 以下の (4) 環境変数の設定 を参照のこと 7 コンパイル ライブラリの確認 $./INSTALL.pl compiler $ cd lib $ls 6-6

83 Libtkc.a libtkchdf4.a libtkchdf4algs.a libtkchdf5.a libtkchdf5algs.a Libtkchelper.a libtkcselect.a libtkctktsdis.a (4) 環境変数の設定 TKIO を使用するための環境変数の設定方法 (csh 形式 bash 形式 ) を 以下に示す 図 csh の場合の環境変数の設定方法 ( 左 :gcc 右 :icc) 図 bash の場合の環境変数の設定方法 ( 左 :gcc 右 :icc) (5) TKIO によるプログラミング TKIO を用いたプログラミングの流れを以下に示す 1 ヘッダファイルの記述 プログラムで利用するツールキット用のヘッダファイルを記述する ヘッダファイルには 全プロダクト共通のものやセンサに固有のものなどがある 2 入出力構造の宣言 上のヘッダファイルに記述されているデータの入出力構造を任意の名前に宣言する 以降のプログラム中では ここで宣言した名前で参照される 3 HDF ファイルのオープン 読み込みたい HDF ファイルを開く 4 メタデータの読み込み HDF データに含まれているメタデータを 各要素ごとに変数に読み込む 5 スキャン毎のデータの読み込み 6-7

84 GPMのレベル1 及び2プロダクトの場合 スキャン毎にデータセット データを読み込む 6 格子データの読み込み GPMのレベル3プロダクトの場合 データセット データを一度に全部読み込む 7 HDFファイルのクローズ HDFファイルをクローズし データの操作を終了する 図 TKIO を用いたプログラミングの流れ 6-8