高分解能スペクトルと偏光特性を利用した大気気体遠隔測定手法の開発

• 研究課題/領域番号: 17510016
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 独立行政法人国立環境研究所
• 研究代表者: 青木 忠生 独立行政法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, NIESフェロー (20004476)
• 研究分担者: 森野 勇 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 (90321827)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: アルゴリズム / 地球観測 / 人工衛星 / 気候変動 / 地球変動予測 / 温室効果気体 / リモートセンシング / 放射伝達

研究概要

1.地球からの近赤外太陽反射光を宇宙から観測し、大気中の気体量を遠隔測定する問題において、偏光を利用して浮遊粒子による散乱光の影響を除去するいくつかの方法を開発し。近赤外1.6μの太陽反射光を0.2cm^<-1>程度の高分解FTS(フーリエ変換型分光器)で偏光2成分について観測すること想定し、偏光を利用する場合、利用しない場合についてリトリーバルのシミュレーションを行い、前者はCO_2の遠隔測定誤差が0.5%程度減少することなどが示された。
2.衛星搭載FTSによる観測においては、同じ場所を観測するため走査鏡が一定方向を見るように制御するが、これがわずかに震動し、視野内輝度が測定中変動する。この影響を実際の衛星観測画像センサによる実データを使ってシミュレーションし、CO_2測定に大きな誤差を生ずることを明らかにした。これを補正するため、分光器の測定帯域外に現われる偽のスペクトルを使って、元の観測データを補正する方法を開発した。これによって、誤差が大幅に縮小されることが計算で示された。
3.地球の公転や自転運動、衛星の運航、大気の風などによって、高分解スペクトル観測において引き起こされるドップラー変位の大きさと影響を調べた。また、数秒間の観測時間中の光路差やドップラー変位の変化率についても調べた。
4.地上に設置した高分解FTSによる太陽直達光観測から大気圏外太陽スペクトルのフラウンホーファー線を導出するプログラム開発を行った。またフラウンホーファー線の経時変化を調べた。
5 高分解FTSを使った太陽直達光観測による二酸化炭素のリトリーバル解析を開始した。直接測定との比較によって相対精度は二酸化炭素濃度の0.2%より良いことが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Information and disturbances contained in the reflected solar radiation spectra measured with space-borne Fourier Transform Spectrometer for greenhouse gas mapping (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Aoki
  • 雑誌名: SPIE Proceedings 6405・6
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Fourier Transform Emission Spectroscopy of the Δv=1 Bands of the ^<18>OH Radical (2007)
  • 著者名/発表者名: Morino I.
  • 雑誌名: Molecular Physics 105 ページ: 841-848
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Buffer-gas pressure broadening for the (0 00 3) ←(0 00 0) band of N_2O measured with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T.
  • 雑誌名: Chemical Physics 334 ページ: 196-203
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Buffer-gas pressure broadening for the (3 0^0 1)_<III> ←(0 0 0) band of CO_2 measured with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamichi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 8 ページ: 364-368
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Buffer-gas pressure broadening for the (3 0^0 1)III ←(0 0 0) band of CO_2 measured with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamichi S.
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 8 ページ: 364-368
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Information and disturbances contained in the reflected solar radiation spectra measured with space-borne Fourier Transform Spectrometer for greenhouse gas mapping (2006)
  • 著者名/発表者名: Aoki T.
  • 雑誌名: Proc.SPIE, Fifth International Asia-Pacific Symposium on Remote Sensing, Goa, India, Nov.13-17 Vol.6405
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Buffer-gas pressure broadening for the (3 0^0ー 1)_<III> ←(0 0 0) band of CO_2 measured with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Nakamichi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 233 ページ: 364-368
• [雑誌論文] A method for correcting nonlinear effects of temperature and water Vapor in radiative transfer in thermal infrared regions-An application to the brightness temperature of hypothetical channels - (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Aoki
  • 雑誌名: Journal of the Meteorological Society of Japan 83・3 ページ: 429-437
  • NAID: 110001817410
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Intensities and self-broadening coefficients of the CO_2 Ro-vibrational transitions measured by a near-IR diode laser spectrometer (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Hikida
  • 雑誌名: Journal of Molecular Spectroscopy 232 ページ: 202-212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Absorption profiles of HCI for the J = 1-0 rotational transition : Foreign gas effects measured for N_2, O_2, and Ar (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Morino
  • 雑誌名: Journal of Molecular Spectroscopy 233 ページ: 77-85
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Method for Correcting Nonlinear Effects of Temperature and Water Vapor in Radiative Transfer in Thermal Infrared Regions-An Application to the Brightness Temperature of Hypothetical Channels- (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki T.
  • 雑誌名: Journal of the Meteorological Society of Japan 83 ページ: 429-437
  • NAID: 110001817410
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Intensities and self-broadening coefficients of the CO_2 Ro-vibrational transitions measured by a near-IR diode laser spectrometer (2005)
  • 著者名/発表者名: Hikida T.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Spectroscopy 232 ページ: 202-212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Absorption profiles of HC1 for the J=1-0 rotational transition : Foreign gas effects measured for N_2,O_2, and Ar (2005)
  • 著者名/発表者名: Morino I.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Spectroscopy 233 ページ: 77-85
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Method for Correcting Nonlinear Effects of Temperature and Water Vapor in Radiative Transfer in Thermal Infrared Regions-An Application to the Brightness Temperature of Hypothetical Channels- (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Aoki
  • 雑誌名: Journal of the Meteorological Society of Japan 83・3 ページ: 429-437
  • NAID: 110001817410
• [雑誌論文] Absorption profiles of HCl for the J=1-0 rotational transition : Foreign gas effects measured for N_2, O_2, and Ar (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Morino
  • 雑誌名: Journal of Molecular Spectroscopy 233 ページ: 77-85
• [雑誌論文] Fourier Transform Emission Spectroscopy of the Δv = 1 Bands of the ^<18>OH Radical
  • 著者名/発表者名: I.Morino
  • 雑誌名: Molecular Physics (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Buffer-gas pressure broadening for the (0 00 3) ← (0 00 0) band of N_2O measured with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama
  • 雑誌名: Chemical Physics (accepted)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Measurements of the 3 υ_3 band of ^<14>N^<15>N^<16>O and ^<15>N^<14>N^<16>O with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama
  • 雑誌名: Applied Physics B (accepted)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Measurements of the 3ν_3 band of ^<14>N^<15>N^<16>O and ^<15>N^<14>N^<16>O with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Nakayama T.
  • 雑誌名: Applied Physics B (accepted)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fourier Transform Emission Spectroscopy of the Δv = 1 Bans of the ~<18>OH Radical
  • 著者名/発表者名: I.Morino
  • 雑誌名: Molecular Physics (in press)
• [雑誌論文] Buffer-gas pressure broadening for the (0 00 3) ← (0 00 0) band of N_2O measured with continuous-wave cavity ring-down spectroscopy
  • 著者名/発表者名: T.Nakayama
  • 雑誌名: Chemical Physics (accepted)