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きみおむらかわ
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1 全球降水観測 GPM 二周波降水レーダ DPR プロダクトバージョン5 について 2017年5月宇宙航空研究開発機構地球観測研究センター

2 目次 1. はじめに 2. DPR L1プロダクトの改訂評価結果 3. DPR L2/L3プロダクトの改訂評価結果 4. TRMM/GPM 気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 1

3 1. はじめに JAXA および米国 NASA は GPM 標準プロダクト ( バージョン 5) のリリースを開始した 2017 年 5 月 9 日以降から提供可能過去期間のデータについても並行して再処理を行っており順次提供可能となる予定 DPR 潜熱 (SLH) プロダクトは 7 月以降の提供を予定全球合成降水マップ (GSMaP) のバージョン 5 プロダクトは 2019 年 1 月を予定バージョン 5 の背景定常運用段階で取得された軌道上校正結果を反映して DPRの校正係数を変更する校正係数を変更するのにあわせてこれまで得られた知見をDPRアルゴリズムに反映することで2 周波情報を高度利用し高精度化を図る DPRの応用的プロダクトである潜熱加熱 (SLH) プロダクトを中緯度域に拡張する 2

4 1. はじめに経緯 2014 年 02 月 : 打上げ 2014 年 03 月 :DPR 観測開始 2014 年 05 月 : 初期チェックアウト終了定常段階移行 2014 年 09 月 : 全標準プロダクト一般提供開始 ( バージョン 3 V03B) 2016 年 04 月 :DPR プロダクトのバージョンアップ潜熱加熱 (SLH) プロダクトの提供開始 ( バージョン 4) 2017 年 01 月 :GSMaP プロダクトのバージョンアップ ( バージョン 4) 2017 年 05 月 :DPR プロダクトのバージョンアッププロダクトの提供開始 ( バージョン 5) 3

5 1. はじめに今後の主要スケジュール JAXA GPM バージョン 5 データリリース (SLH L2/L3):2017 年 7 月予定 GPM/DPR 定常運用終了審査会 :2017 年 6 月予定 GPM/DPR プロジェクト終了審査会 :2017 年 7 月予定 TRMM バージョン 8 データリリース :2017 年 9 月予定 GPM バージョン 5 データリリース (GSMaP L3):2019 年 1 月予定 NASA NASA シニアレビュー ( 2017 年 3 月予定 ) NASA GPM End of Prime Mission Review( 2017 年 6 月予定 ) 4

6 1. はじめに GPM 主衛星打上げ前後からの主要スケジュール年度 FY25 FY26 FY27 FY28 FY29 FY30 FY イベント GPM 主衛星打上げ初期チェックアウト期間定常運用期間後期運用期間開発完了審査 / アルゴリズム引渡確認会定常運用終了審査会 7th PMM RA データリリースV03 ( 一般公開 ) データリリース V04 (DPR, SLH) データリリースV05 (DPR,) データリリースV05 (SLH) データリリース V04 (GSMaP) 8th PMM RA データリリース V05 (GSMaP) 第 2 回地球観測 RA 5

7 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (1/9) レーダ方程式 2 10 ln 2 DPRレベル2ではレーダ反射因子 (Z) と降水強度 (R) の関係式から降水量を推定 DPRレベル1では上記右辺のパラメータの校正および算出を行う V4からV5への主な変更点 P /G (DPRアンテナ入力電力: S ) : 軌道上校正結果を反映 KuPR 飽和カウント値の補正 : ノイズ電力定義の変更地上試験結果に対する再確認結果を反映 P G ( 実効放射電力 : EIRP ) : 軌道上校正結果を反映地上試験結果に対する再確認結果を反映, ( ビーム幅 ) : 軌道上校正結果を反映アルゴリズム開発計画書目標精度に対する評価結果送受信系校正精度 ±1dB を達成 Iguchi et al : レーダ反射因子 ( 大気減衰補正前 ) : 光速 : 波長 : レンジ距離 : パルス幅 : 誘電率 V4 では打上げ前地上校正結果を適用軌道上校正結果の反映に係る日米での同意 12/5 PMM プロジェクト会合 ( 国内 ), 12/6 JPST( 日米 ) の同意を得た 6

8 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (2/9) 軌道上校正 DPRは内部校正と外部校正の2つの校正モードで送受信系システムの軌道上校正を実施 DPR T/R unit ARC, 受信系システムの校正レーダアンテナ入力端での受信電力 (Pr) と受信カウント値 (N) の関係 (= 校正曲線 ) の校正を目的とする傾き : 内部校正で決定切片 : 外部校正による既知の Sa を基に決定送信系システムの校正レーダアンテナ出力端での EIRP の絶対値校正を目的とする外部校正で ARC* が受信したデータを基に決定内部校正 FCIF 入出力特性 (FCIF LUT) 確認のため内部校正ループ (FCIF* SCDP*) で実施週 1 回の定期校正及び軌道上マヌーバ時にパルス波を用いて実施外部校正 DPR システム全体の絶対校正のため DPR が TKSC 飛来時地上 ARC* を用いて実施年 2 時期 ( 春期秋期 ) 各 5 パスずつ連続波 (CW) またはパルス波を用いて実施送受信系システムの絶対校正とアンテナパターンの確認を行う *FCIF: 周波数変換中間周波数部 SCDP: システム制御データ処理部 ARC : 能動型レーダ校正器 7

9 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (3/9) V4 から V5 への主な変更点 ( S ) これまでの内部校正を再評価し以下 2 点について FCIF LUT を修正した 1. FCIF LUT 温度特性の変更 V4では主に地上試験時の環境温度の基で作成されており常温にて傾きが大きく変動していたそのため V4のFCIF LUTを基に行う温度補正は高温時や低温時の地上試験時のデータに過度の影響を受けていたこの影響を軽減するため軌道上のセンサ温度に最適化した FCIF LUT を作成した例 ):KaPR(MS) の温度特性 ( 高温側 ) V4 : 0.1dB/ 度軌道上内部校正 : 0.02dB/ 度以下 V5 : 0dB/ 度 2. KuPR 飽和カウント値に対する補正飽和カウント値付近の過小評価改善のための補正を加えた (KaPR では飽和しないため未補正 ) 8

10 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (4/9) 受信系絶対校正評価の検討 DPR 受信系外部校正には連続波 (CW) を用いる CW 校正とパルス波を用いるパルス校正が存在する個別の雨滴等で反射されDPRで受信される信号は送信波と同じ形をしたパルス状であるからパルス波の入力に対して受信機を校正 ( パルス校正 ) すべきであるしかしパルス校正とCW 校正の差は DPR 受信系のバンドパスフィルター (BPF) と対数検波器特性 (LOG AMP) の特性差を補正することで評価が可能であることと CW 校正のやり易さ安定性 ( 再現性の良さ ) の観点からこれまでのほとんどの外部校正はCW 校正で実施していたこの時 BPF と LOG AMP のパルスと CW の特性差は同型の予備品単体を用いた地上測定結果を使用した今年度後半からパルス校正の実施方法及び評価方法の成熟検討が進み複数回のパルス校正を実施したこれらパルス校正の結果から受信機全体の特性としてのパルスと CW の特性差は同型の予備品単体を用いた地上測定結果よりも小さいことが分かった * 今回得られた軌道上パルス校正結果は KuPR, KaPR ともに安定していることから受信機の絶対校正においてはパルス校正結果を用いて評価した *KuPR の場合同型の予備品を用いた地上測定結果は BPF で 0.75dB LOG AMP で 1.3dB CW のほうがパルスに対して高く出る特性他方今回の外部校正で得られた結果によるとシステムとしての波形による差はこの値より 0.7dB 小さかった 9

11 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (5/9) 受信系絶対校正評価方法プロダクト名アルゴリズム開発計画書目標精度 L1 KuPR KaPR 外部校正実験において送受信電力計算値と実測値が ±1dB 以内で一致すること S _Radar S _ARC ( 実測値 ) ( 計算値 ) DPR 受信カウント値 (N) 及び地上試験測定値を用いて求めたS _Radarと ARC 送信電力を基に回線計算で求めた S _ARC を比較 S _ARCを真値とし δs をS _Radarに補正値として加えるパルス校正のみを評価受信系絶対校正評価結果 ( 補正値適用後の結果 ) KuPR KaPR Ave=0.0dB, Ave=0.0dB, S.D=0.13dB S.D=0.27dB KuPR に +0.13dB, KaPR に +1.13dB の補正値を適用 ( 補正値はパルス校正の平均値 ) KuPR, KaPR ともに目標精度の ±1dB を達成 10

12 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (6/9) ノイズ電力定義の変更 DPRは各アングルビンの最終 4パルス分をRF 停波しノイズを観測する V4 L1アルゴリズムではノイズはRF 停波している時間帯に連続的に受信されるものとしノイズエコーをCWの伝達関数で工学値変換していた V4 L2アルゴリズムでは Zと地表面後方散乱断面積 (σ0) の計算において受信エコーに含まれるノイズエコーは分けることができないと判断し降雨エコーの伝達関数で算出されたノイズ電力値を使用 V5 L1アルゴリズムでは L2アルゴリズムの考え方に沿う定義としノイズエコーを降雨エコーの伝達関数で工学値変換することとした L1プロダクトには実効雑音電力として降雨エコーの伝達関数で工学値変換したノイズ電力値を格納しハードウェア設計書で定義される受信機入力端におけるノイズ電力とは定義が異なるものである旨注意書きに記載する L2アルゴリズムの降水判定に影響はない CW の伝達関数で求めたノイズ電力 (1) と降雨エコーの伝達関数で求めたノイズ電力 (2) の差 (2-1): KuPR : +2.11dB KaPR(MS) : +2.41dB KaPR(HS) : +2.13dB 11

13 2. DPR L1プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1プロダクトの改訂点 (7/9) V4からV5への主な変更点 ( ) 送信系絶対校正評価方法 EIRP_Radar EIRP_ARC ( 実測値 ) ( 計算値 ) プロダクト名アルゴリズム開発計画書目標精度 L1 KuPR KaPR 外部校正実験において送受信電力計算値と実測値が ±1dB 以内で一致すること地上試験測定値から求めた _Radar と ARC 受信電力を基に回線計算で求めた _ARCを比較 EIRP_ARCを真値とし δ を EIRP_Radarに補正値として加える送信系絶対校正評価結果 ( 補正値適用後の結果 ) KuPR KaPR Ave=0.0dB, S.D=0.21dB Ave=0.0dB, S.D=0.18dB KuPR に 0.29dB, KaPR に 0.95dB の補正値を適用 KuPR, KaPR ともに目標精度の ±1dB を達成 12

14 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (8/9) V4 から V5 への主な変更点 (, ) アロングトラック ( ) クロストラック( ) ビーム幅ともに軌道上外部校正の結果を反映した ( 下表 ) 外部校正で得られた観測値を基にアンテナパターンを推定 (sidelobe= 35dB 6 次の Taylorテイラー分布で真数値に対して非線形フィッティングを適用 ) 送受往復のTaylor 分布の体積積分が理想的なGaussian 分布と等しくなるように補正 (L2アルゴリズムで仮定しているビーム幅の定義に合わせた) ビーム幅推定には校正電波のピーク電力値からの相対値を用いるため受信ビーム幅評価時に CW 実験とパルス実験を区別する必要はない KuPR V5 ( 括弧内は V4 の値 ) KaPR V5 ( 括弧内は V4 の値 ) deg (0.719deg) deg (0.699deg) deg (0.696deg)* deg (0.718deg)* KuPR, KaPR ともにビーム幅要求精度 0.71deg±0.02deg を満たす * クロストラックビーム幅は直下に規格化した値 13

15 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.1 DPR L1 プロダクトの改訂点 (9/9) V4 から V5 への主な変更点 (, ) KaPR アンテナ利得値の修正 *1 PFT: システムプロトフライト試験 *2 IEPT: 初期電気性能試験 *3 FEPT: 最終電気性能試験打上げ前の地上試験結果を再確認した結果以下の理由から DPR L1 プロダクトへ格納する KaPR アンテナ利得値の修正が必要であると判断した V4のKaPRアンテナ利得値 (47.84dBi) はシステムPFTの値を採用していた IEPT *1 FEPT *2 システムPFT *3 の全ての試験結果を見直した結果システムPFTの結果は性能要求条件を満たすものの他の試験結果と比べて高い値であることが分かったそのため全試験における最小送信電力値を用いて算出したアンテナ利得値 (47.33dBi) を DPR L1プロダクトの値として採用することとした前項で示した送受信外部校正評価結果はアンテナ利得値修正後の結果である尚送信アンテナ利得と受信アンテナ利得は同値であるの変化量 (L1 校正パラメータ変更に伴う V4 から V5 へのの変化 ) KuPR:+1.3dB, KaPR(MS): +1.2dB, KaPR(HS):+1.1dB 注 : 2016/11 地表面エコーレベルの Zm で評価 14

16 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.2 DPR L1 プロダクトの評価 (1/2) ( 後方散乱断面積 ) を用いた校正評価 Iguchi et al. 2016, Kozu ln 2 cos, V4 から V5 への主な変更点, 2 1 tan : 後方散乱断面積 ( 大気減衰補正前 ) 0: レンジ距離 :BPF 損失 : アロングトラックビーム幅 : クロストラックビーム幅天頂角 P,G, P,G,, はの変更点と同様 ( パルス幅 ) : 計算時のパルス幅定義を変更 Adjust factor : はある一定の状況下では不変であるとしハードウェアの特性を除去するための補正値を導入 (L2 アルゴリズム ) TRMM/PR V7 から V8 への主な変更点 DPR 校正で得られた新たな知見の基過去の校正データ評価方法等を再評価しおよびに係る校正パラメータを修正ビームミスマッチ補正手法の改良 Adjust factor(kupr との観測重複期間のを基に PR を補正 ) の導入アルゴリズム開発計画書目標精度に対する評価結果 KuPR と PR のの差分 ±2dB 以内を達成 KaPR と PR, および KuPR のの差分 ±2dB 以内を達成 15

17 2. DPR L1 プロダクトの改訂検証結果 2.2 DPR L1 プロダクトの評価 (2/2) DPR V4 / PR V7 月平均値 DPR PR [db] [db] PR との相対差 +2dB 2dB DPR V5 / PR V8 +2dB 2dB プロダクト名アルゴリズム開発計画書目標精度 L2 KuPR KuPRとPRの海面のレーダ散乱断面積の差分が ±2dB 以内 [1ヶ月無降雨風速の影響の小さいアングルビン] KaPR KaPR と PR および KuPR の海面のレーダ散乱断面積の差分が ±2dB 以内 [1 ヶ月無降雨風速の影響の小さいアングルビン ] ( ただし KaPR と KuPR の観測周波数の違いを考慮した比較を行う ) 入射角 5.3degでの評価結果 KuPR PR = 0.0dB KaPR(MS) PR = 0.4dB* KaPR(HS) PR = 0.2dB* * KuPR と KaPR の観測周波数特性の差を 1.6dB 注とした場合 KuPR: 目標精度の ±2dB 以内を達成 KaPR: 目標精度の ±2dB 以内を達成注 : 評価条件 : DPR と PR の観測重複期間である 2014/6 月の平均値熱帯 35N 35S 海上無降雨領域大気補正済みで評価標準偏差が最小である入射角 5.3deg で評価 DPRV5, PRV8 では PR のを KuPR の σ0 に KaHS のを KaMS のに合わせるよう補正 (Adjust factor の適用 ) した Ku 帯と Ka 帯の周波数特性の差は適用していない Meneghini et al によると航空機搭載降水レーダ (APR 2) の Ku と Ka の観測周波数によるの違いは約 1.6dB 程度である DPR と PR はレンジ方向の離散的にサンプリングのため観測値が真の地表面ピークを正しく捕えていない場合がある (Caylor et al. 1997) その影響はサンプリング間隔で異なる (PR, KaPR(HS):250m, KuPR, KaPR(MS):125m) そのため KuPR と PR の入射角 ±10 度付近のギャップ及び KaPR(MS) と KaPR(HS) の不一致が生じることが分かっている 16

18 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (1/11) V05 での DPR-L2 アルゴリズムの大きな改良点は下記雨滴粒径分布 (DSD) データベースの導入 2 周波プロダクトのDSDパラメータを Ku & Ka 単体アルゴリズムに初期値として導入それにより Ku & Ka 単体と2 周波でより一貫性のあるプロダクト作成を可能とした DPR の 2 周波情報の高度利用 DPRデータが蓄積し研究開発が進んだことで 2 周波情報をより高度に活用した手法の導入が可能となり下記のような変数が追加された雹や霰のような降水粒子情報の診断 (flagheavyiceprecip) 地表での降雪の診断 (flagsurfacesnowfall) など 17

19 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (2/11) DPR-L2アルゴリズムのフレームワーク (V05) リーダ : 井口俊夫 (NICT) JAXA 久保田 RESTEC 吉田 JAXA 久保田 PRE module (preparation) VER module (vertical profile) SRT module NASA/GSFC Dr. R. Meneghini DPR Level 2 algorithm (V05) SLV module (Solver) 長崎大学瀬戸准教授 SRT DB Level 1 Product (echo power) 0 m* Surface Reference Technique PIA srt Z m* Z m Forward retrieval method DSD NUBF parameters Rain or No rain Env. Grid. Data Attenuation correction for water vapor, CLW, O2 Type classification BB detection New! DSD DB R D k Z em DSD module 長崎大学瀬戸准教授 TRG module (trigger) CSF module (Classification) Scattering Table R Z e k PIA (NASA/JPL のコード使用許可が間に合わず次バージョンで提供 ) A NASA/JPL Dr. S. Tanelli 東海大学阿波加特任教授 18

20 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (3/11) 雨滴粒径分布 (DSD) データベースの導入 KuPR アルゴリズムの結果を二周波アルゴリズムに近づけることを目的二周波アルゴリズムで求められた弱い雨のDSDパラメータ (ε) についての統計をデータベース化 KuPRアルゴリズムなど一周波観測に初期値として使う使用したデータ DPR-L2 ITE109(V5 のためのテストラン ) 二周波プロダクト normal scan angle13~ 年 6 月 ~2016 年 5 月以下の条件で log10(ε) の平均標準偏差を計算 R=0.32~3.2(mm/h) の弱い雨のみ対象月別 5 5 格子 ( 全球での値も計算 ) 海上陸上 ( 海岸含め全地表タイプでも計算 ) 層状対流別 19

21 3. DPR L2/L3プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2プロダクトの改訂点 (4/11) DSDパラメータlog10(ε)の平均 6月を例として示す ①層状性海上全球 ②層状性陸上全球 ③層状性全地表タイプ全球 ④対流性海上全球 ⑤対流性陸上全球 ⑥対流性全地表タイプ全球長崎大学瀬戸心太准教授提供 20

22 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (5/11) DSD データベース導入の効果 DSD データベースの導入により KuPR の降水強度は約 2 割減少 KaPR にはあまり影響しない二周波観測には直接影響しない (NUBF 補正などを通しての影響あり ) 結果として KuPR と二周波の降水強度が近くなった Matched beamにおける降水強度の変化 16 軌道分 KuPR/V04を基準として表示 L1 DSD DB KuPR KaPR 周波 V04 v04d なし 100.0% 59.8% 82.9% (test) v05c なし 111.6% 62.7% 90.9% ITE109 v05c V04A 96.5% 61.1% 91.8% V05? v05c ITE % 61.0% 91.9% ( 長崎大学瀬戸心太准教授提供 ) 21

23 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (6/11) V04 V05 での DPR-L2 でのフォーマット変更点雹や霰のような降水粒子情報の診断情報 flagheavyiceprecip L2_KuPR_Standard NS - CSF - flagheavyiceprecip L2_KaPR_Standard MS - CSF - flagheavyiceprecip HS - CSF - flagheavyiceprecip L2_DPR_Standard NS - CSF - flagheavyiceprecip MS - CSF - flagheavyiceprecip HS - CSF - flagheavyiceprecip 海氷積雪情報 (NOAA/NESDIS autosnow による ) 地表での降雪の診断情報かなとこ状降水の検出 CSF - flaganvil Ku_STD, DPR_STD L2 に導入した校正係数の調整係数 PRE - adjustfactor Ku_STD, Ka_STD, DPR_STD PRE - snowicecover Ku_STD, Ka_STD, DPR_STD Experimental - flagsurfacesnowfall DPR_STD Experimental - surfacesnowfallindex DPR_STD 22

flagheavyiceprecip= 4 If 40dBZ < KuPR s Zm < 45dBZ, then flagheavyiceprecip= 8 If 45dBZ < KuPR s Zm, then flagheavyiceprecip=12

KaPR s Zm, then flagheavyiceprecip=3 DFRm = 10log 10 (Zm(Ku)) -10log 10 (Zm(Ka)) L2DPR_STD s outer swath, same as 2Ku_STD above.

24 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (7/11) flagheavyiceprecip: 雹霰の検出フラグ上空の -10 以下となる高度で調査 L2Ku_STD If 35dBZ < KuPR s Zm < 40dBZ, then flagheavyiceprecip= 4 If 40dBZ < KuPR s Zm < 45dBZ, then flagheavyiceprecip= 8 If 45dBZ < KuPR s Zm, then flagheavyiceprecip=12 L2Ka_STD If 30dBZ < KaPR s Zm < 35dBZ, then flagheavyiceprecip=1 If 35dBZ < KaPR s Zm < 40dBZ, then flagheavyiceprecip=2 If 40dBZ < KaPR s Zm, then flagheavyiceprecip=3 DFRm = 10log 10 (Zm(Ku)) -10log 10 (Zm(Ka)) L2DPR_STD s outer swath, same as 2Ku_STD above. L2DPR_STD s inner swath If KuPR s Zm > 27dBZ and DFRm > 7dB, then flagheavyiceprecip=16=0x10 Add the OR of L2Ku_STD and L2Ka_STD above (sum of the two) ナポリで雹が観測された事例解析 (2015 年 9 月 5 日 7:50) 地表降水強度 flagheavy IcePrecip flagheavy IcePrecip ( 拡大 ) (NICT 井口フェロー提供 ) 23

25 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (8/11) flagsurfacesnowfall Prof. Chandra(Colorado State Univ.) のグループが開発 DFRm などを用いて Snow index を計算して降雪かどうかを診断 (by Chandra and Minda, CSU) 24

26 3. DPR L2/L3プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2プロダクトの改訂点 (9/11) 2016年1月18日の日本の降雪事例 flagsurfacesnowfall flagsurfacesnowfallをもとに地表降水強度を分類青赤気象庁アメダス記号気象庁アメダス snow sleet rain 降雪降雨 25

27 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (10/11) flaganvil : かなとこ状降水の検出 0 の高さ +500m でエコーがあることかなとこ状降水の降水底から 1km 以上エコーがないこと Anvil1: かなとこ状降水の降水底の下にエコーがない Anvil2: かなとこ状降水の降水底の下にエコーがあるかなとこ状降水の定義 > 500 m > 1 km flaganvil is unsigned char [angle bin] (Ku-only, Ka-only, Dual-freq.) Independent of rain type flag. ( 東海大学阿波加純教授提供 )

28 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.1 DPR L2 プロダクトの改訂点 (11/11) flaganvil の例 ( 東海大学阿波加純教授提供 ) 27

29 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.2 DPR L3 プロダクトの改訂点 L3 Daily プロダクトで L2 Ku の追加 V04までは L2DPRMS(25アングルビン ) のみで 2 周波観測域外が含まれていない課題があった V05では L2DPRMS(25アングルビン ) に加えて L2Ku(49アングルビン ) を追加した 28

30 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (1/7) DPR-L2 V05 プロダクト初期評価結果 TRMM/PR との比較 ( リリース精度の評価 ) V04 と V05 の比較による妥当性確認地上測器との比較米国の雨量計補正済み地上レーダのデータ (MRMS MNQ NASA GV チーム提供 ) による検証日本の気象庁アメダス雨量計による検証 29

3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (2/7) プロダクト名アルゴリズム開発計画書 L2 KuPR KuPRとPRの降水強度を強度 0.7 30.0 mm/h 内で差が ±50% に収まること [2ヶ月海上緯度 ±30 度全アングルビン地表面 ] KaPR KaPRとPRおよびはKuPRの降水強度を 0.7 10.

0 mm/h 内で差が ±50% に収まること [2 ヶ月海上緯度 ±30 度全アングルビン地表面 ] DPR KuPR PR KaMS PR_in V05 でもリリース目標精度を達成していることを確認した 2014 年 6~7 月海緯度方向グリッド :5 度 2km 高度降水強度 DPR は V05A 相当 PR は V8 相当条件 0.7-30.

31 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (2/7) プロダクト名アルゴリズム開発計画書 L2 KuPR KuPRとPRの降水強度を強度 mm/h 内で差が ±50% に収まること [2ヶ月海上緯度 ±30 度全アングルビン地表面 ] KaPR KaPRとPRおよびはKuPRの降水強度を mm/h 内で差が ±50% に収まること [2ヶ月海上緯度 ±30 度全アングルビン地表面 ] DPR 二周波帯状平均降雨強度 [mm/h] 二周波プロダクトと PR および KuPR の降水強度を mm/h 内で差が ±50% に収まること [2 ヶ月海上緯度 ±30 度全アングルビン地表面 ] DPR KuPR PR KaMS PR_in V05 でもリリース目標精度を達成していることを確認した 2014 年 6~7 月海緯度方向グリッド :5 度 2km 高度降水強度 DPR は V05A 相当 PR は V8 相当条件 Ku, DPR, PR Ka, PR_Inner Ratio DPR - PR / (DPR + PR) x 200 [%] Ratio [%] 緯度 DPR KuPR 緯度 KaMS 上記の条件で評価した結果: KuPR Ratio Mean : 1.9 % (V04A: 0.0 %) KaMS Ratio Mean : 11.0 % (V04A:1.8 %) DPR Ratio Mean : 2.9 % (V04A: 2.3 % ) ( リリース精度は 50% 未満 ) *V04A 時は PR は V7 を使用 30

32 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (3/7) Unconditional mean での帯状平均値での降水強度 ( 高度 2km) の比較 (2014 年 6-7 月 ) V04A V05A PR:2A25V7 PR:V8 相当 TRMM 領域平均 : KuMS=82.8, DPRMS=73.0 GPM 領域平均 : KuMS=63.2, DPRMS=54.5 (mm/month) V04 V05でKuとDPR の値が近づいた TRMM 領域平均 : KuMS=77.6, DPRMS=79.1 GPM 領域平均 : KuMS=59.5, DPRMS=59.4 (mm/month) 31

33 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (4/7) フルサクセス ( 判断時期 : ミッション期間 [3 年 ] 終了時 ) 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% 以内となることフルサクセス達成確認の進捗状況雨量計補正済み地上レーダのデータ (MRMS MNQ) を使用解析に利用したのは 2014 年 6 月から 2015 年 5 月の一年間データの範囲は 130W-60W, 20N-55N 分解能は 0.01 度 /1 時間 DPR 通過時のデータのみ使用アメリカ本土にそって1 1 度のグリッドボックスを並べ (871 個 ) それぞれで年間雨量の算出経度帯 (1 度幅 ) ごとの雨量からリトリーバル誤差を算出リトリーバル誤差の定義は以下の通り (DPR12 ヶ月平均降雨量 -MRMS12 ヶ月平均降雨量 (DPR 通過時のみ ))/MRMS12 ヶ月平均降雨量 (DPR 通過時のみ ) 100(%) 32

34 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (5/7) 米国での経度帯 (1 度幅 ) ごとの雨量から算出したリトリーバル誤差 DPR MS DPRでは各エリアのリトリーバル誤差は24エリア中 14ヶ所エラーバーも含むと 24エリア中 23エリアで ±10% 以内を満たしている誤差の全平均は-5.0% と ±10% 以内を満たす 33

35 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (6/7) 北海道 ( ボックス数 :45) 東北 (34) 関東付近 (27) 日本海側 (27) 瀬戸内周辺 (27) 太平洋側 (39) 期間は 2014 年 6 月から 2016 年 5 月までの 2 年間降雪時のデータを除くため各グリッドボックスの平均温度が 6 度以下の観測は使用しない日本列島に沿って度のグリッドボックス 200 個を設置しそれぞれで年間雨量を算出気候区分によって 6 つのエリアを設定リトリーバル誤差の定義は以下の通り (DPR12 ヶ月平均降雨量 - アメダス 12 ヶ月平均降雨量 (DPR 通過時のみ ))/ アメダス 12 ヶ月平均降雨量 (DPR 通過時のみ ) 100(%) 34

36 3. DPR L2/L3 プロダクトの改訂検証結果 3.3 DPR L2/L3 プロダクトの検証結果 (7/7) 日本域のエリアごとの雨量から算出したリトリーバル誤差太平洋側瀬戸内周辺日本海側関東付近東北北海道 DPRでは各エリアのリトリーバル誤差はすべてのエリアで ±15% 未満を満たしているさらに平均で6エリア中 5ヶ所エラーバーも含むと 6エリア中 6エリアで ±10% 以内を満たしている誤差の全平均は-1.85% と ±10% 以内を満たす 35

37 4. TRMM/GPM 標準気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 4.1 定義平成 27 年 1 月の降水観測ミッション (PMM) 利用検討委員会において科学的意義または社会的利用価値の高いプロダクトが新たに生成可能となった場合には新たなプロダクトとして定義することとし全球降水観測 / 二周波降水レーダ (GPM/DPR) 総合システムミッション要求条件書 (SAP C) に下記の記述を反映した TRMM/GPM 標準気候プロダクト TRMM と GPM で整合性のある長期データセット作成のために GPM 標準アルゴリズムを TRMM 期間のデータに適用して作成されたプロダクト標準プロダクトと同等の扱いとなる新規開拓プロダクト開発や利用の面で研究段階にある GPM 計画の主目的から外れているが作成する意義があるあるいは計画的な提供形態にそぐわないプロダクト 36

38 4. TRMM/GPM 標準気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 4.2 TRMM/GPM 標準気候プロダクトの状況 (1/4) TRMM/GPM 気候プロダクトとして GPM KuPR と TRMM/PR の連続性を考慮した PR 用のアルゴリズムならびに SLH アルゴリズムを開発し 2017 年 9 月に TRMM バージョン 8 プロダクトとして提供予定各アルゴリズムの状況 PR Level-1アルゴリズム :PU1 1 月にコード提出 3 月にバグ修正 PR Level-2 アルゴリズム :PU2 3 月にコード提出 SLH Level-2/3 アルゴリズム 8 月にコード提出予定 37

39 4. TRMM/GPM 標準気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 4.2 TRMM/GPM 標準気候プロダクトの状況 (2/4) PU1 の開発 PR 1B21 アルゴリズムをベースに開発 DPR ベースの geotk( 衛星の姿勢情報等 ) をインストール DPR で使われている DEM や海陸フラグの導入 2001 年の軌道変更で課題となるビームミスマッチ補正手法を改良 ( 東大金丸による ) 校正係数の見直しセンサパラメータの見直し PU2 の開発 GPM Ku V05 をベースに開発 Adjustment factor の導入 TRMM/PR と GPM/KuPR の校正レベルで連続的になるように調整 KuPR センサ仕様から PR センサ仕様に書き換え PR 用のサイドローブ対策ルーチンの開発 38

40 4. TRMM/GPM 標準気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 4.2 TRMM/GPM 標準気候プロダクトの状況 (3/4) SLH アルゴリズムの開発 GPM SLH アルゴリズムをベースに開発 TRMM 用の開発要素今後参照する環境データを気象庁再解析データ JRA55 気象庁客観解析データ GANAL のどちらを使うかを判断する TRMM の中緯度域のリトリーバル結果を確認する 39

データ品質が均一な標準気候プロダクトの開発が多くのユーザから求められている TRMMとGPMの観測重複期間のデータを基に

41 4. TRMM/GPM 標準気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 4.2 TRMM/GPM 標準気候プロダクトの状況 (4/4) DPRとPRの連続性 TRMM 及びGPMの長期観測データを用いてデータ品質が均一な標準気候プロダクトの開発が多くのユーザから求められている TRMMとGPMの観測重複期間のデータを基に TRMM/PRの校正をGPM/DPRの校正に合わせることでレーダ校正精度を均質化した KuPR, PR PR V8(v8b10) ( 括弧内は試験プロダクト名 ) KuPR V5 (ITE109) PR V7 KuPR V4 はある一定の状況下では不変であるとしハードウェアの特性を除去するため校正パラメータの変更に加え Adjust factor を導入した DPR V5 TRMM V8 では TRMM/GPM 連続性を確認した 40

42 4. TRMM/GPM 標準気候プロダクト新規開拓プロダクトの状況 4.3 新規開拓プロダクトの状況新規開拓プロダクトとして現在下記のプロダクトを定常的に作成している GMI 海面水温平成 27 年 4 月から高解像度海面水温コミュニティ (GHRSST) への貢献として運用しているウェブサイト ( から一般に公開中 GMI V05 にあわせてバージョンアップ予定 GMI 海氷密接度平成 26 年 12 月から EORC のオホーツク海氷速報 ( seaice.cgi?lang=j&mode=large)( 冬季のみ公開 ) で画像を公開中 AMSR2 海氷密接度のバックアップとして極地研究所にデータを提供 (12 月 ~2 月期 ) GMI V05 でもアルゴリズム更新無しで問題ないことを確認済み DPR 海氷密接度 DPR V04 より標準プロダクトの中に含まれる V05 対応済み AMSR2 海氷密接度のバックアップとして極地研究所にデータを提供 (12 月 ~2 月期 ) GSMaP リアルタイム版 (GSMaP_NOW) 平成 27 年 11 月より世界の雨分布リアルタイム ( から気象衛星ひまわり域を対象にデータを公開中 JICAの協力を得てこれまで対象としていなかった南洋州島嶼国での利用開拓を行い新たに6か国 ( フィジートンガマーシャルミクロネシアバヌアツソロモン ) の現業組織での定常的な利用と各機関 HPからのGSMaP_NOWへのリンクによる一般利用が開始されるなど利用実証が進んでいる全球化に向けてのEUMETSAT NOAAデータの利用検討などの開発を進めている 41

43 参考文献 Iguchi, T., S. Seto, R. Meneghini, N. Yoshida, J. Awaka, L. Minda, V. Chandrasekar, T. Kubota, 2016; GPM/DPR Level-2 Algorithm Theoretical Basis Document, URL ( Kozu, T., 1995: A Generalized Surface Echo Radar Equation for Down-Looking Pencil Beam Radar, EICE transactions on communications, 78, R. Meneghini, L. Liao, S. Tanelli, and S. L. Durden, Assessment of the Performance of a Dual-Frequency Surface Reference Technique Over Ocean, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., Vol. 50, No.8, pp , 2012 Caylor, I. J., G. M. Heymsfield, R. Meneghini, and L. S. Miller, 1997: Correction of sampling errors in ocean surface cross-sectional estimates from nadir-looking weather radar. J. Atmos. Oceanic Technol., 14,

from TRMM to GPM

from TRMM to GPM 雨雲を味方にせよ GPM計画とDPR 人工衛星による次世代降水観測ミッション平成26年１月14日宇宙航空研究開発機構第一衛星利用ミッション本部 GPM/DPRプロジェクトチームプロジェクトマネージャ小嶋正弘 PM ミッションのキーメッセージ東大沖教授提供雨雲を味方にせよ地球の水が暴れている人類に打つ手はあるのか? JMA 佐藤博士提供あなたの体は世界の水でできている Photo