多波長ライダーを用いた対流圏エアロゾルの光学的性質に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09640521
• Research Institution: Tokyo University of Mercantile Marine
• Principal Investigator: 村山 利幸 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (50200308)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩坂 直人 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (60211760)
• Keywords: 多波長ライダー / 対流圏エアロゾル / 黄砂 / サンフォトメーター

Research Abstract

昨年度に引き続き、黄砂を中心とした対流圏エアロゾルのライダーネットワーク観測を行った。1998年3月末と4月20日頃に大規模な黄砂現象が観測された。4月の黄砂は衛星観測などから太平洋を渡り、アメリカ大陸にまで達したことが確認されている。東京商戦大学の観測では、偏光ライダー及びラマン散乱ライダー観測、スカイラジオメーター(サンフォトメーター)観測、光学式パーティクルカウンター観測、フィルターサンプリングによるエアロゾルの成分分析を行った。それぞれ、黄砂特有の現象がみられた。特に、ライダーによる黄砂ダストと都市のエアロゾルとの混合による偏光解消度の複雑な変化が湿度変化に対応して観測された。これらの成果についてはSPIEの国際会議などで発表した。
YAGレーザーの基本波と第2高調波を同軸で発生させるように光学系を変更した。基本波のビーム広がり角を測定し、第2高調波のそれとほぼ同じであることを確認した。2波長ミー散乱同時観測用の受信光学系を製作し、冷却器付きの光電子増倍管を用いて基本波よりミー散乱ライダー信号を検出した。このセットアップにより、エアロゾル及び雲からのライダー信号の波長依存性を調べた。その結果、大粒子のエアロゾルや雲からの後方散乱光の波長依存性は小さくなることが確認された。532nmでの信号から反転解法により消散係数分布を求めると基本波の距離2乗補正値分布と相似的に一致することから、レーリー散乱の寄与ならびに減衰の効果が532nmに比べ小さいことも確認された。スカイラジオメーターとの同時観測からエアロゾル粒子の平均の散乱パラメータS1(=消散係数/後方散乱係数)の波長依存性を決定できることが示せた。ライダー用トランジェントレコーダー(Licel TR40-160)はレーリー散乱の小さい基本波の測定に、より効果的であることが示された。本機を2台用いることで偏光解消度測定の精度が格段に上がることが示された。

Research Products

• [Publications] T.Murayama et al.: "Monitoring of the atmospheric boundary layer with lidar,sun-photometer and filter-sampling" Proceedings of SPIE. 3504. 16-25 (1998)
• [Publications] T.Murayama et al.: "Lidar network observation of Asian dust(Kosa)in Japan" Proceedings of SPIE. 3504. 8-15 (1998)
• [Publications] T.Murayama et al.: "Lidar Depolarization Ratio in the Lower Atmosphere:Measurement,Theory,and Analysis" Preprint of AMS,“Conference on Light scattering by Nonspherical Particles:Theory,Measurements,and Applications". 108-111 (1998)
• [Publications] T.Murayama et al.: "Lidar Network for Observation of Asian Dust(Kosa)in Japan" Proc.of the International Symp.on The Atmospheric Correction of Satellite Data and Its Application to Global Environment. 264-269 (1998)
• [Publications] 村山利幸 他: "日本における黄砂のライダーネットワーク観測1998" 第19回レーザセンシングシンポジウム予稿集. 139-142 (1998)
• [Publications] 村山利幸 他: "日本における黄砂のライダーネットワーク観測1997,1998" 1998年秋季大会講演予稿集(日本気象学会). 263 (1998)
• [Publications] 村山利幸: "2波長ミー散乱ライダーシステムの開発" 1999年春季第46回応用物理学関係連合講演会講演集. (1999)
• [Publications] 村山利幸 他: "2波長ライダーとスカイラジオメーターによる対流圏エアロゾルの観測" 1999年春季大会講演予稿集(日本気象学会). (1999)
• [Publications] T.Murayama: "Lidar for Monitoring of Tropospheric Aerosols" CLEO/Pacific Rim '99. (1999)
• [Publications] T.Murayama et al.: "Lidar Network for the Global Observation of Asian-dust(KOSA)Transportation" CLEO/Pacific Rim '99. (1999)