Studies on the characteristics of aerosols and clouds at the cloud formation altitudes over Arctic by using Lidar and Radar

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02702
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 柴田 隆 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (70167443)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩崎 杉紀 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 准教授 (30535274) ; 鷹野 敏明 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40183058) ; 塩原 匡貴 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (60291887) ; 白石 浩一 福岡大学, 理学部, 助教 (80299536)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 北極エアロゾル / 氷雲 / 氷晶核 / ライダー / 雲レーダー

Outline of Annual Research Achievements

本研究はスバールバル、ニーオルスン、国立極地研究所の北極基地を利用し、その基地に設置したミー散乱ライダーを用いて実施する。観測は天候、昼夜を 問わずライダーを通年連続で動作させ、大気エアロゾルおよび雲のデータを連続的に取得する 。ミー散乱ライダーの観測結果から、後方散乱係数、偏光解消度、波長比の高度分布を連続的に取得する。また 同じく同基地に設置し、連続動作させている95GHz雲レーダーとミー散乱ライダーの同時観測によって得られた データを連立解析して(レーダー・ライダー法、Radar-Lidar法)氷雲粒子の個数濃度、粒子径などの微物理量を求める。
この研究課題は2013-2016年度に計画された基盤研究課題「北極ヘイズが氷雲粒子濃度に与える影響に関するライダーとレーダーによる観測研究」の最終年度前年度応募を行い採択された課題であり、前研究課題の継続と発展を目指すものである。2017年度は前課題で実施していた高緯度北極ニーオルスンの国立極地研究所・北極基地におけるライダー連続観測を引き続き実施し、良好な観測結果を得ることができた。これにより対流圏エアロゾルの高度分布に関する高度分布のデータを、前課題から３年間、連続してえることができた。観測はこのように概ね良好であったが、2016年11月の定期保守の際、悪天候により厳密な光学軸調整を行うことができず、2017年春の保守まで、最適化された状態での観測を行うことができなかった。再調整に向かうための旅費を繰り越し、2017年5月に精密光軸調整を実施した。なお、最適化されていない間のデータもデータ補正を加えることにより、連続データの一部として利用できることを確かめた。
３年間の連続データの解析から、エアロゾル濃度と偏光解消度に明確な季節変化が存在することが明らかになりつつある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実績の概要で述べた通り、計画した観測は天候による光軸調整の遅れを除き、概ね順調に実施できているため。また厳密な光軸調整ができていない部分のデータも利用可能であることを確認できたため。

Strategy for Future Research Activity

次年度も引き続きライダー連続観測を実施し、利用できるデータの期間延長を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Impact of North American intense fires on aerosol optical properties measured over the European Arctic in July 2015 (2016)
  • Author(s): Markowicz, K.M., P. Pakszys, C. Ritter, T. Zielinski, R. Udisti, D. Cappelletti, M. Mazzola, M. Shiobara, P. Lynch, O. Zawadzka, J. Lisok, T. Petelski, P. Makuch, G. Karasiski
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 121 Pages: 14487-14512
  • DOI: 10.1002/2016JD025310
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] スバールバル、ニーオルスンにおける北極大気のミーライダー連続観測 (2016)
  • Author(s): 柴田隆、須藤健悟、白石浩一、岩崎杉紀、塩原匡貴、鷹野敏明
  • Organizer: 第３４回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] Clouds Observations in Arctic Station with High Resolution Doppler Radar FALCON-A (2016)
  • Author(s): TAKANO Toshiaki, KAWAMURA Yohei, NAKATA Hiroyuki, NAKANISHI Yuji, TAKAMURA Tamio, and SHIOBARA Masataka
  • Organizer: International Conference on Engineering and Applied Sciences (ICEAS 2016)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Clouds observations with newly developed high resolution FMCW cloud profiling radar FALCON-A in arctic station (2016)
  • Author(s): TAKANO Toshiaki, YANAGA Kenyo, KAWAMURA Yohei, NAKATA Hiroyuki, NAKANISHI Yuji, TAKAMURA Tamio, and SHIOBARA Masataka
  • Organizer: International Conference on Energy and Environment Research (ICEER 2016)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Challenging new remote-sensing of aerosols and clouds from surface at the polar sites (2016)
  • Author(s): Shiobara, M., M. Yabuki, T. Takano, H. Okamoto, M. Kuji, H. Kobayashi, A. Uchiyama
  • Organizer: 22nd International Symposium on Polar Sciences
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Large size and low number concentration cloud in mid and high latitudes (2016)
  • Author(s): Iwasaki, S., T. Shibata, H. Kubota, H. Okamoto
  • Organizer: 17th International Conference on Clouds and Precipitation
  • Int'l Joint Research