高層気象観測(GPSゾンデ観測)

高層気象観測とは

毎日2回、気球にラジオゾンデ(気象観測器)を吊り下げて飛揚し、上空約30kmまでの気温・湿度・風向・風速をそれぞれ気圧(高度)とともに観測しています。これを高層気象観測と言い、自動放球装置を用いて自動で飛揚する方法と、人の手で飛揚する方法があります。世界中の全ての場所で同時刻(日本では9時と21時)に観測が行われているほか、線状降水帯による大雨が予想される時や台風接近時などには、気象庁では日本時間の3時または15時に臨時観測を行うことがあります。

高層気象観測は世界各国の約800か所で行われており、気象庁は図に示した全国16か所の気象官署で観測しています。気象庁はこのほか、海洋気象観測船での高層気象観測や、南極昭和基地におけるGPSゾンデ観測、オゾンゾンデ観測などを行っています。

気象庁の高層気象観測網

気象庁の高層気象観測網

GPSゾンデについて

近年の高層気象観測では、GPSを搭載したGPSゾンデと呼ばれるラジオゾンデを使用してます。GPSゾンデは、気温センサ、湿度センサ、GPS受信機、電子基板などで構成されています。

高層気象台では現在、iMS-100型GPSゾンデ、RS41-SG型GPSゾンデを使用しています。これらのラジオゾンデの詳細については、ラジオゾンデによる高層気象観測の変遷のページをご覧ください。

GPSゾンデによる気象要素の測定・算出方法
要素方法(iMS-100)方法(RS41-SG)
気温 サーミスタを使用 線形白金抵抗式温度センサを使用
湿度 静電容量湿度センサを使用 薄膜静電容量式湿度センサを使用
風向 GPSの測位情報から算出 GPSの測位情報から算出
風速 GPSの測位情報から算出 GPSの測位情報から算出
高度 GPSの測位情報から算出 GPSの測位情報から算出
気圧 気温、湿度、GPSの測位情報から算出 気温、湿度、GPSの測位情報から算出
iMS-100型GPSゾンデ

iMS-100型GPSゾンデ

RS41-SG型GPSゾンデ

RS41-SG型GPSゾンデ

自動放球装置(ABL)による観測

自動放球装置(ABL:Automatic Balloon Launcher)は、あらかじめ決められたスケジュールに合わせて、自動で気球を飛揚して観測を行う装置です。

ABLは人がいなくても観測でき、災害に備えて臨時に観測を行うこともできる、という特徴があります。ただし、GPSゾンデの事前点検と補充(装填)は自動で行うことができないため、人の手で定期的に行っています。また、使えるGPSゾンデは、そのABLに対応している特定の1種類のみとなっています。

高層気象台では、2023年3月にABLを整備し、毎日観測を行っています。

ABLにおけるGPSゾンデの装填の様子

ABLにおけるGPSゾンデの装填の様子

自動放球装置によるGPSゾンデ飛揚の様子

自動放球装置によるGPSゾンデ飛揚の様子

人の手による観測(MBL)

人の手による観測(MBL:Manned balloon Launching)は、GPSゾンデの事前点検から気球への水素ガス充填、飛揚まで、全てを人の手で行う方式です

MBLでは、ABLでは飛揚できない様々なラジオゾンデを使って観測を行うことができ、2台以上のラジオゾンデを連結して同時に飛揚することもあります。ただし、観測時には必ず人が作業を行わなければならないため、近年はMBLからABLに移行する観測地点が増えています。

高層気象台では、オゾンゾンデ観測、特殊ゾンデ観測、調査のための比較観測などを行っており、ABLの観測だけでなくMBLの観測も行っています。

気球への水素ガス充填の様子

気球への水素ガス充填の様子

人の手によるGPSゾンデ飛揚の様子

人の手によるGPSゾンデ飛揚の様子

高層気象観測結果の例

下の図は、ある日の高層気象観測結果をグラフにした例です。グラフの縦軸に気圧や高度を、横軸に気温、湿度、風向、風速などの気象要素を取ることにより、上空の大気の状態を表す図を作成することができます。

高層気象観測のグラフ例

高層気象観測のグラフ例

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