日本時間の1月15日13時頃、トンガ諸島付近のフンガ・トンガ-フンガ・ハアパイ火山で大規模噴火が発生。その影響で世界中で潮位が上昇し、日本でもカキの養殖いかだが流される、停留していた漁船が転覆するなど、少なくない被害が発生しました。
そして、トンガの噴火の影響を表すデータとして、様々な衛星画像がテレビやSNS上で紹介されていたのを見たという方も少なくないのではないでしょうか？
本記事では、衛星画像から分かることを衛星データプラットフォーム「Tellus」のオウンドメディアである宙畑目線で、トンガの噴火について公開された衛星画像をまとめました。
ぜひ、この機会に衛星画像の特徴や、衛星画像には様々な種類とそれぞれの強みがあることを「そうなんだ！」と知っていただけますと幸いです。
(1)確認する衛星画像の種類と時系列
1.2種類に大別される衛星画像~光学とSAR~
まず、衛星画像の話をする際に、衛星画像には大きく分けて2種類あるということを知っておくことが重要です。一つは、光学の地球観測衛星が撮影したデータ(光学画像)、もう一つは合成開口レーダー(SAR)の地球観測衛星が撮影したデータ(SAR画像)です。
画像だけをみても、見た目は明らかに違うことは分かるかと思いますが、具体的に何が違って、どのように使い分けるのか、ということはイメージしづらいかもしれません。
ざっくりと2つの画像の違いを例えるなら「光学画像が視覚情報で、SAR画像は触覚情報」となります。
目でみると物体の色や形、物体が何なのか識別できるものの、明るく無ければ何も見えないのが、光学画像。テレビのバラエティ番組で目隠しして箱の中に入っているものを当てるゲームのように、物体がつるつるしているのかふわふわしているのか、また物体の形状を知ることができるのがSAR画像です。
光学画像は物体の色や形、物体自体の識別に適していますが、夜や雲に覆われてしまうと何も見えなくなってしまいます。一方のSAR画像は、自ら発した電波の跳ね返りを観測しており、電波は雲を通過するため、雲がある地域でも地表の観測が可能です。見え方が太陽光の状態に左右される光学センサと比較して、２時期の画像を見比べて変化を検出することが得意です。
2.光学画像の大きな強み、複数の波長を用いた物体検出
また、光学画像にはもう一つ、面白い強みがあります。それは、人間の目で見たままの画像を撮影するだけではなく、人間の目には見えない光の波長帯の反射も撮影できるということ。
物質によって、反射もしくは吸収しやすい光の波長帯が異なります。その特性を利用することで、宇宙から地上にある物質がそれぞれなんなのかということを判別することができるのです。
例えば、植物は近赤外線という、人の目には見えない光の波長帯を反射しやすい性質を持っており、近赤外線の波長を用いることで、植物の活性度を宇宙から把握できます。
今回のトンガの例で言えば、火山の噴火によって火山灰の降灰が広範囲に影響を与えたと言われています。火山灰の降灰エリアを衛星画像から判別できるか、確認してみたいと思います。
(２)記事で紹介する衛星画像の種類
今回の噴火について、その規模や影響を調べる際に確認する衛星画像の種類を紹介します。
■光学の地球観測衛星
・ひまわり
おそらく日本人であれば多くの人が知っているだろう気象衛星です。地上約36,000kmの宇宙空間、静止軌道(地球の自転と同じ速度で周回する軌道)にあり、常に日本上空の気象状況を観測しています。また、観測範囲は東アジアや西太平洋と、 地球全表面の約4分の1にもわたり、今回のトンガの噴火も観測範囲に入っていました。
・WorldView-3
民間の商用衛星の中では、最も解像度の良い衛星画像を撮影できる地球観測衛星です。その解像度は約31cmと、車の数を数えられることはもちろん、人の影も捉えられるほど。実際の被害状況を詳細に確認する上では最も適した衛星と言えるでしょう。
・ASNARO-1
今回、トンガの噴火後の状況を確かめるために、無料で紹介できる画像としては、WorldView-3の次に解像度の高い光学で観測する衛星です。解像度0.5mの白黒画像と2mのカラー画像を撮影できるもので、経済産業省からの委託を受けて、一般財団法人宇宙システム開発利用推進機構とNECが開発しました。
・Sentinel-2
欧州連合(EU)とヨーロッパ宇宙機関(ESA)の地球観測プログラム「コペルニクス計画」による地球観測衛星群です。Sentinel-2は光学センサを搭載した陸域観測衛星で、AとBの2機体制で運用されています。
・Senitinel-5P
Sentinel-2と同様にコペルニクス計画により運用されている地球観測衛星です。温暖化や大気汚染の指標となるSOXやNOXといった主要な大気質の微量ガスとエアロゾルを全球で観測します。紫外線、可視光線、近赤外線、短波長赤外線を測定する分光器により観測しています。
・しきさい（GCOM-C）
宇宙から地球の気候変動を観測することを目的とした人工衛星。大気中の微粒子や植物の活性度などを調べることが出来るほか、海水面温度を250m解像度で確認することができます。また、しきさいは2021年8月に起きた海底火山による軽石の判別を行う際にも活躍した衛星です。
■SARの地球観測衛星
・Sentinel-1
Sentinel-2/5Pと同様に、欧州連合(EU)とヨーロッパ宇宙機関(ESA)の地球観測プログラム「コペルニクス計画」による地球観測衛星群です。Sentinel-1はSARセンサを搭載した陸域観測衛星で、AとBの2機体制で運用されています。地表面形状、陸域画像取得、海面画像取得、海上風（水平方向の風向と風速）、海面の流速、波高、海氷の分布・タイプなどを観測できます。
・だいち2号（ALOS-2）
日本発の陸域観測技術衛星として、世界中の大規模自然災害をSARセンサによって観測します。災害状況の把握以外にも、国土や資源を管理する上でもデータが利用されています。
・ASNARO-2
光学のASNARO-1と同時期に、トンガの状況を確認できる画像として、Tellusに衛星画像が公開されたものです。解像度は1m程度となっており、今回紹介するSARの衛星画像の中では最も高解像度です。こちらも経済産業省の助成事業としてNECが開発しました。
それでは、光学衛星とSAR衛星に分けて、それぞれの衛星でどのようなデータを確認できるのか紹介していきます。
