ライダーによるエアロゾル性状の空間分布測定

• 研究課題/領域番号: 14048232
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 独立行政法人国立環境研究所
• 研究代表者: 杉本 伸夫 独立行政法人国立環境研究所, 大気圏環境研究領域, 室長 (90132852)
• 研究分担者: 清水 厚 独立行政法人国立環境研究所, 大気圏環境研究領域, 主任研究員 (90332238) ; 柴田 隆 (芝田 隆) 名古屋大学, 大学院・環境学研究科, 助教授 (70167443) ; 村山 利幸 東京海洋大学, 海洋工学部, 教授 (50200308)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 41,100千円 (直接経費: 41,100千円); 2005年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円); 2004年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円); 2003年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円); 2002年度: 17,400千円 (直接経費: 17,400千円)
• キーワード: エアロゾル / ライダー / ラマンライダー / 偏光解消度 / ライダー比 / 黄砂 / 森林火災 / 気候変動 / 微粒子 / 大気境界層 / リモートセンシング

研究概要

ライダーネットワークによるエアロゾルの空間分布把握と、多波長ラマンライダーなどの高度なライダー手法による光学特性の精密測定の2つのアプローチで研究を行った。ネットワーク観測では、2波長(1064nm,532nm)の後方散乱および偏光解消度(532nm)の高度分布を連続的に観測し、球形および非球形エアロゾルの時間高度分布を多地点で継続的に取得した。高濃度イベント毎にエアロゾルの動態を解析するとともに、継続的データを用いて統計的な解析を行った。さらに、観測データを領域化学輸送モデルCFORSと比較することによって、東アジア域の黄砂と大気汚染エアロゾル動態がCFORSによっておよそ再現できることが検証された。
一方、多波長ラマンライダーでは、3波長の後方散乱係数と2波長の消散係数の高度分布が独立に測定された。また、インバージョン法による解析によって、従来ライダー手法では困難であったエアロゾルの単散乱アルベドと有効粒径の推定が実現された。この手法により、2003年のシベリア森林火災の煙、2005年の典型的な黄砂層の光学特性を解析するとともに、継続観測により、355nmのライダー比の気候値を求めた。この他、2波長ミー散乱ライダーにより自由対流圏にバックグランド的に存在するエアロゾルの観測を行った。
本研究の2つのアプローチにより、化学輸送モデルの検証と、気候モデルにおける各エアロゾル種の光学モデルの改良の観点から、モデル研究と関連する成果が得られた。また、航空機観測、船舶観測、山岳部における観測などと連携し、エアロゾル分布動態および大気構造に関するライダーデータを提供した。北京市におけるエアロゾルの微量金属成分の分析との連携においては、ライダー手法で求めた黄砂と大気汚染エアロゾルの消散係数と金属成分に相関が見られることなどが確認された。

研究成果

• [雑誌論文] Volcanic Aerosol Layer Observed by Shipboard Lidar over the Tropical Westem Pacific (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamei, A.
  • 雑誌名: SOLA 2 ページ: 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Volcanic Aerosol Layer Observed by Shipboard Lidar over the Tropical Western Pacific (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamei, A.
  • 雑誌名: SOLA 2 ページ: 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Long-Range Transport of Saharan Dust to East Asia Observed with Lidars (2005)
  • 著者名/発表者名: Park, C-B.
  • 雑誌名: SOLA 1 ページ: 121-124
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Estimation of quartz concentration in the tropospheric mineral aerosols using combined Raman and high-spectral- resolution lidars (2005)
  • 著者名/発表者名: Tatarov, B.
  • 雑誌名: Optics Letters Vol. 30, NO. 24 ページ: 3407-3409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study of Asian dust phenomena in 2001-2003 using a network of continuously operated polarization lidars (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Water, Air, and Soil Pollution Focus 5 ページ: 145-157
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Estimation of quartz concentration in the tropospheric mineral aerosols using combined Raman and high-spectral- resolution lidars (2005)
  • 著者名/発表者名: Tatarov, B.
  • 雑誌名: Optics Letters 30, 24 ページ: 3407-3409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Study of Asian dust phenomena in 2001-2003 using a network of continuously operated polarization lidars (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Water, Air and Soil Pollution Focus 5 ページ: 145-147
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Estimation of quartz concentration in the tropospheric mineral aerosols using combined Raman and high-spectral- resolution lidars (2005)
  • 著者名/発表者名: Tatarov, B.
  • 雑誌名: Optics Letters Vol.30, No.24 ページ: 3407-3409
• [雑誌論文] Study of Asian dust phenomena in 2001-2003 using A network of continuously operated polarization lidars. (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Water, Air, and Soil Pollution Focus5 ページ: 145-157
• [雑誌論文] ライダーが捉えた2005年4月30日の仙台の黄砂現象 (2005)
  • 著者名/発表者名: 杉本 伸夫
  • 雑誌名: 大気 Vol.52, No.11 ページ: 3-4
  • NAID: 110002545750
• [雑誌論文] Continuous observations of Asian dust and other aerosols by polarization lidar in China and Japan during ACE-Asia (2004)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, A.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. Vol. 109,D19S17 ページ: 1-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characterization of Asian dust and Siberian smoke with multi-wavelength Raman lidar over Tokyo, Japan in spring 2003 (2004)
  • 著者名/発表者名: Murayama, T.
  • 雑誌名: Geophys Res.Lett. 31, L23103 ページ: 1-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Continuous observations of Asian dust and other aerosols by polarization lidar in China and Japan during ACE-Asia (2004)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, A.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 109, D19S17 ページ: 1-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of Asian dust and Siberian smoke with multi-wavelength Raman lidar over Tokyo, Japan in spring 2003 (2004)
  • 著者名/発表者名: Murayama, T.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 31, L23103 ページ: 1-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characteristics of Asian dust transport simulated with a regional-scale chemical transport model during the ACE-Asia (2004)
  • 著者名/発表者名: Satake, S., I.Uno, T.Takemura, G.R.Carmichael, Y.Tang, D.Streets, N.Sugimoto, A.Shimizu, et al.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109,D19S22
• [雑誌論文] Numerical study of Asian dust transport during the springtime of 1002 simulated with the Chemical Weather Forecasting System (CFORS) model (2004)
  • 著者名/発表者名: Uno, I., S.Satake, G.R.Carmichael, Y.Tang, Z.Wang, T.Takemura, N.Sugimoto, A.Shimizu, et al.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109,D19S24
• [雑誌論文] ACE-ASIA: Regional climatic and atmospheric chemical effects of Asian dust and pollution (2004)
  • 著者名/発表者名: Seinfeld, J.H., G.R.Carmichael, R.Arimoto, W.C.Conant, F.J.Brechtel, T.S.Bates, T.A.Cahill, A.D.Clarke, S.J.Doherty, P.J.Flatau, B.J.Huebert, J.Kim, K.M.Markowicz, P.K.Quinn, L.M.Russell, P.B.Russell, A.Shimizu, et al.
  • 雑誌名: Bulletin of Americal Meterological Society 85,3 ページ: 367-380
• [雑誌論文] Continuous observations of Asian dust and other aerosols by polarization lidar in China and Japan during ACE-Asia (2004)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, A., N.Sugimoto, et al.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 109,D19S17
• [雑誌論文] Characterization of Asian dust and Siberian smoke with multi-wavelength Raman lidar over Tokyo, Japan in spring 2003 (2004)
  • 著者名/発表者名: Murayama, T., D.Mueller, K.Wada, A.Shimizu, et al.
  • 雑誌名: Geophysical Reseaarch Letters 31,L23103
• [雑誌論文] 「みらい」航海(MR01-K02)におけるエアロゾルと雲のライダー観測 (2004)
  • 著者名/発表者名: 杉本伸夫, 松井一郎, 清水 厚他
  • 雑誌名: エアロゾル研究 19,2 ページ: 97-102
• [雑誌論文] An intercomparison of lidar-derived aerosol optical properties with airborne measurements near Tokyo during ACE-Asia (2003)
  • 著者名/発表者名: Murayama, T.
  • 雑誌名: J.Geophys Res. 108, D23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ライダー観測によるエアロゾルの鉛直分布と光学特性 (2003)
  • 著者名/発表者名: 村山利幸
  • 雑誌名: 月刊海洋 36, 2 ページ: 114-120
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Record Heavy Asian Dust in Beijing in 2002 : Observations and Model Analysis of Recent Events (2003)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Geophys Res.Lett. 30, 12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Raman lidar and aircraft measurements of tropospheric aerosol particles during the Asian dust event over central Japan : Case study on 23 April 1996 (2003)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 108
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An intercomparison of lidar-derived aerosol optical properties with airborne measurements near Tokyo during ACE-Asia (2003)
  • 著者名/発表者名: Murayama, T.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 108 D23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Record Heavy Asian Dust in Beijing in 2002 : Observations and Model Analysis of Recent Events (2003)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 30, 12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 偏光ライダーネットワークによる黄砂の動態把握 (2002)
  • 著者名/発表者名: 杉本伸夫
  • 雑誌名: 地球環境 7, 2 ページ: 197-207
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of dust and anthropogenic aerosol plumes in the Northwest Pacific with a two-wavelength polarization lidar on board the research vessel Mirai (2002)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Geophys Res.Lett. 29, 10
  • NAID: 120006348374
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ライダーネットワークによる黄砂の立体分布の計測 (2002)
  • 著者名/発表者名: 杉本伸夫
  • 雑誌名: 環境と計測技術 29, 8 ページ: 18-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Extinction-to-backscatter ratio of Asian dust observed with high-spectral-resolution lidar and Raman lidar (2002)
  • 著者名/発表者名: Liu, Z.
  • 雑誌名: Applied Optics 41 ページ: 2760-2767
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of dust and anthropogenic aerosol plumes in the Northwest Pacific with a two-wavelength polarization lidar on board the research vessel Mirai (2002)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, N.
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 29, 10
  • NAID: 120006348374
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Extinction-to-backscatter ratio of Asian dust observed with high- spectral-resolution lidar and Raman lidar (2002)
  • 著者名/発表者名: Liu, Z.
  • 雑誌名: Applied Optics 41 ページ: 2760-2767
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] 「光科学研究の最前線」、レーザーレーダー項 (2005)
  • 著者名/発表者名: 杉本伸夫
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 強光子場科学研究懇話会
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] レーザーハンドブック、ライダー手法の項 (2005)
  • 著者名/発表者名: 杉本伸夫
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: オー社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] エアロゾル用語集、ライダー計測の項(日本エアロゾル学会編) (2004)
  • 著者名/発表者名: 杉本伸夫
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 京都大学出版会
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 地球環境調査計測事典 第1巻(1)-4-1-1-1レーザーレーダーによる混合層の観測 (2002)
  • 著者名/発表者名: 村山利幸
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: フジ・テクノシステム
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Murayama, T.et al.: "An intercomparison of lidar-derived aerosol optical properties with airborne measurements near Tokyo during ACE-Asia"Journal of Geophysical Research. 108. 8651 (2003)
• [文献書誌] Shimizu, A., Sugimoto, N., et al.: "Continuous observations of Asian dust and other aerosols by polarization lidar in China and Japan during ACE-Asia"Journal of Geophysical Research. (in press). (2004)
• [文献書誌] Sugimoto, N., Uno, I., et al.: "Record Heavy Asian Dust in Beijing in 2002 : Observations and Model Analysis of Recent Events"Geophysical Research Letters. 30. 1640 (2003)
• [文献書誌] Liu, M., Westphal, D.L., Sugimoto, N, et al.: "A High-resolution Numerical Study of the Asian Dust Storms of April 2001"Journal of Geophysical Research. 108. 8653 (2003)
• [文献書誌] Takemura, T., Nakajima, T., Higurashi, A., Ohta, S., Sugimoto, N.: "Aerosol distributions and radiative forcing over the Asian-Pacific region simulated by SPRINTARS"Journal of Geophysical Research. 108. 8695 (2003)
• [文献書誌] 村山利幸: "ライダー観測によるエアロゾルの鉛直分布と光学特性"月刊海洋. 36. 114-120 (2003)
• [文献書誌] Sugimoto, N., Uno, I., et al.: "Record Heavy Asian Dust in Beijing in 2002:Observations and Model Analysis of Recent Events"Geophysical Research Letters. (in press). (2003)
• [文献書誌] Sugimoto, N., Matsui, I., et al.: "Observation of dust and anthropogenic aerosol plumes in the Northwest Pacific with a two-wavelength polarization lidar on board the research vessel Mirai"Geophysical Research Letters. 29,10. 1901-1904 (2002)
• [文献書誌] 杉本伸夫, 松井一郎, 清水 厚, 他: "ライダーネットワークによる黄砂の立体分布の計測"環境と計測技術. 29,8. 18-23 (2002)
• [文献書誌] Liu, Z., Sugimoto, N., et al.: "Extinction-to-backscatter ratio of Asian dust observed with high-spectral-resolution lidar and Raman lidar"Applied Optics. 41. 2760-2767 (2002)
• [文献書誌] Sakai, T., Shibata, T., et al.: "Raman lidar and aircraft measurements of tropospheric aerosol particles during the Asian dust event over central Japan : case study on 23 April 1996"Journal of Geophysical Research. (in presss). (2003)
• [文献書誌] 鵜野伊津志, 村山利幸, 他: "地域気象モデルと結合した黄砂輸送モデルの開発と1998年4月の黄砂シミュレーション"天気. 50. 17-29 (2003)
• [文献書誌] 村山利幸: "竹内均監修,地球環境調査計測事典 第1巻陸域編(1),第4章第1節1-1レーザーレーダーによる混合層の観測(調査事例)"フジ・テクノシステム. 3 (2002)