衛星搭載アクティブセンサによる多重散乱を考慮した雲・降水システムの解明

• 研究課題/領域番号: 18K03745
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17020:大気水圏科学関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 佐藤 可織 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (00584236)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 衛星観測 / 散乱素過程 / 雲・降水過程 / 衛星搭載アクティブセンサ / 多重散乱物理過程モデル / 雲・降水物理過程 / 雲物理特性 / 雲・降水粒子解析技術 / 衛星アクティブセンサ / 多重散乱 / 雲微物理特性

研究成果の概要

本研究課題では、衛星搭載能動型センサに適用することのできる時間発展型・多重散乱偏光過程モデルの開発と検証を実施した。開発した手法を導入した衛星搭載アクティブセンサ解析アルゴリズムから、従来困難であった雲・降水の物理プロセスを解析するための新たな枠組みを構築し、雲・降水粒子解析技術の高度化を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

衛星搭載アクティブセンサは気候変動の研究で重要な研究課題の一つである雲の全球観測に有効な手段として期待されている。本研究課題では、この衛星観測量の解釈に重要な物理機構の解明と新たな定式化を行うことで、衛星解析上の長年の課題を解決し国際学術誌において評価された。開発した手法は将来衛星計画の進展にも役立つと期待されている。

研究成果

• [雑誌論文] Studies on Arctic aerosols and clouds during the ArCS project (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Koike, K. Goto-Azuma, Y. Kondo, H. Matsui, T. Mori, N. Moteki, S. Ohata, H. Okamoto, N. Oshima, K. Sato, T. Takano, Y. Tobo, J. Ukita, and A. Yoshida
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 27 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.polar.2020.100621
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of clouds, aerosols, and precipitation by multiple-field-of-view multiple-scattering polarization lidar at 355 nm (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Nishizawa, Y. Jin, N. Sugimoto, K. Sato, M. Fujikawa, S. Ishii, M. Aoki, K. Nakagawa, H. Okamoto
  • 雑誌名: Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Climatological View of Horizontal Ice Plates in Clouds: Findings from Nadir and Off-Nadir CALIPSO Observations (2021)
  • 著者名/発表者名: M. Kikuchi, H. Okamoto, K. Sato
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research - Atmospheres 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a 355-nm high-spectral-resolution lidar using a scanning Michelson interferometer for aerosol profile measurement (2020)
  • 著者名/発表者名: Jin Y., Nishizawa T., Sugimoto N., Ishii S., Aoki M., Okamoto H.
  • 雑誌名: Opt. Express 巻: 28 号: 16 ページ: 23209-23222
  • DOI: 10.1364/oe.390987
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wavelength dependence of ice cloud backscatter properties for space-borne polarization lidar applications (2020)
  • 著者名/発表者名: Hajime Okamoto, Kaori Sato, Anatoli Borovoi, Hiroshi Ishimoto, Kazuhiko Masuda, Alexander Konoshonkin, Natalia Kustova
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 28 号: 20 ページ: 29178-29191
  • DOI: 10.1364/oe.400510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Application of single and multiple-scattering theories to analyses of space-borne cloud radar and lidar data (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H.
  • 雑誌名: Springer Series in Light Scattering 巻: 5 ページ: 1-37
  • DOI: 10.1007/978-3-030-38696-2_1
  • ISBN: 9783030386955, 9783030386962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a high-spectral-resolution lidar at 355 nm and 532 nm using a scanning interferometer (2020)
  • 著者名/発表者名: Jin Y., Nishizawa T., Sugimoto N., Ishii S., Aoki M., Okamoto H. Sato K.
  • 雑誌名: proc. ILRC29 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of direct-detection doppler wind lidar for vertical atmospheric motion (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishii S., Aoki M., Tominaga K., Nishizawa T., Jin Y., Sugimoto N., Shibata Y., Sato A., Sato K., Okamoto H.
  • 雑誌名: proc.ILRC29 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of synergetic-active sensor-system for evaluation of observations by EarthCARE (2020)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H., Sato K., Fujikawa M., Oikawa E., Nishizawa T., Ishii S., Jin Y., Aoki M., Sugimoto N.
  • 雑誌名: proc.ILRC29 巻: -
  • NAID: 120007001017
  • 査読あり
• [雑誌論文] CloudSat/CALIPSO/EarthCARE衛星による雲物理特性解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H., Sato K
  • 雑誌名: 日本リモートセンシング学会誌 巻: 39 号: 3 ページ: 197-206
  • DOI: 10.11440/rssj.39.197
  • NAID: 130007787537
  • ISSN: 0289-7911, 1883-1184
  • 年月日: 2019-07-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interpretation of lidar ratio and depolarization ratio of ice clouds using spaceborne high-spectral-resolution polarization lidar (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H., Sato K, Borovoi A., Ishimono H., Masuda K., Konoshonkin A., Kustova N.
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 27 号: 25 ページ: 36587-36587
  • DOI: 10.1364/oe.27.036587
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Measurement of water mist particle size generated by rocket launch using a two-wavelength multi-static lidar (2019)
  • 著者名/発表者名: Jin, Y., Sugimoto N., Nishizawa T., Yoshitomi T., Sawada A., Sarae W., Hattori A., Yamasaki Y., Okamoto H., Sato K.
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 58 号: 23 ページ: 6274-6274
  • DOI: 10.1364/ao.58.006274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-and-Sparse-particle Clouds (LSC): Clouds which are subvisible for space-borne lidar and observable for space-borne cloud radar (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki S., Seguchi T., Okamoto H., Sato K., Katagiri S., Fujiwara M., Shibata T., Tsuboki K., Ono T., Sugidachi T.
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 21 ページ: 117-123
  • DOI: 10.1016/j.polar.2019.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling the depolarization of space-borne lidar signals (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H., Ishimoto H.
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 27 号: 4 ページ: A117-A117
  • DOI: 10.1364/oe.27.00a117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of cloud physical properties by CloudSat,CALIPSO and EarthCARE satellites (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H., Sato K.
  • 雑誌名: J. Remote Sens. Soc. Japan 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Tm,Ho: YLF laser for future space-based doppler wind lidar (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishii S., Akahane K., Nagano S., Nakagawa K., Sato K., Okamoto H., Sato A., Aoki M.
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 10779 ページ: 2-2
  • DOI: 10.1117/12.2324388
  • 査読あり
• [雑誌論文] ACTIVE SENSOR SYNERGY FOR ARCTIC CLOUD MICROPHYSICS (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H., Katagiri S., Shiobara M., Yabuki M., Takano T.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 印刷中 ページ: 08004-08004
  • DOI: 10.1051/epjconf/201817608004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Next-generation-synergetic-observation-system for the unified analysis of CALIPSO, ADM-Aeolus and EarthCARE-ATLID (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H., Sato K., Ishii S., Aoki M., Nishizawa T., Sugimoto N., Jin Y., Ohio Y., Horie H., Fujikawa M.
  • 雑誌名: CLRC2018 巻: －
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] APPLICATION OF MULTIPLE-SCATTERING POLARIZATION LIDAR FOR THE EVALUATION OF SPACE-BORNE LIDAR ALGORITHMS (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto H., Sato K., Katagiri S., Fujikawa M., Nishizawa T., Sugimoto N., Jin Y., Shimizu A., Ishimoto H.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 印刷中 ページ: 02014-02014
  • DOI: 10.1051/epjconf/201817602014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] REFINEMENT OF THE CALIOP CLOUD MASK ALGORITHM (2018)
  • 著者名/発表者名: Katagiri S., Sato K., Ohta K., Okamoto H.
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 印刷中 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1051/epjconf/201817605043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Cloud, Aerosol and Radiation Explorer for Understanding Clouds and the Climate System (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Sato
  • 学会等名: SDGs Think & Act Together
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Japanese science update for 34th EarthCARE JMAG (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto,Y. Ohno, T. Nishizawa, T. Nakajima, K. Suzuki, M. Satoh, K. Sato, Y. Hagihara, Y. Jin, M. Wang, E. Oikawa, W. Roh.
  • 学会等名: 34th JMAG Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Japanese science update for 33rd EarthCARE JMAG (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto,Y. Ohno, T. Nishizawa, T. Nakajima, K. Suzuki, M. Satoh, K. Sato, Y. Hagihara, Y. Jin, M. Wang, E. Oikawa, W. Roh.
  • 学会等名: 33th JMAG Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of CPR-, CPR-ATLID, CPR-ATLID-MSI synergy algorithms (2020)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto, K. Sato, E. Oikawa, H. Ishimoto, M. Fujikawa, T. Yabe
  • 学会等名: JAXA EarthCARE-PI meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MFMSPLを用いた大気中の粒子タイプの解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Fujikawa, H. Okamoto, K. Sato, T. NISHIZAWA, Y. Jin, N. Sugimoto, R. Kudo
  • 学会等名: 日本気象学会2020年度秋季大会
• [学会発表] 衛星搭載ライダCALIOPによる平板氷晶の全球長期解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: M. Kikuchi, H. Okamoto, K. Sato
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度春季大会
• [学会発表] Studying cloud and drizzle from space borne active sensors (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato K.
  • 学会等名: 27th IUGG General Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] EarthCARE L2 cloud/precipitation retrieval algorithms (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato K.
  • 学会等名: 39th international conference on radar meteorology
  • 国際学会
• [学会発表] EarthCARE L2 algorithms for cloud and precipitation (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato K.
  • 学会等名: JPGU 2019
• [学会発表] Simulations and ground-based observations for cloud studies from space-borne lidars (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H.
  • 学会等名: Aeolus cal/val & science workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Global analysis of water cloud processes from active sensors (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H.
  • 学会等名: EGU General Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] Development and Application of a physical model-based active sensor retrieval scheme (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H., Ishimoto H.
  • 学会等名: JpGU Meeting
• [学会発表] Physical model approach (PM) for the analysis of active sensor systems (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H., Ishimoto H., Ishii S.
  • 学会等名: 19th Coherent Laser Radar Conference
  • 国際学会
• [学会発表] EarthCARE L2 cloud/precipitation algorithms (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H., Ishimoto H., Katagiri S.
  • 学会等名: 7th International EarthCARE Science Workshop & 1st ESA EarthCARE Validation Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Application of a physical model to satellite-borne active sensors for cloud process studies (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H.
  • 学会等名: SPIE Asia-Pacific remote sensing
  • 国際学会
• [学会発表] Physical model for spaceborne active sensors (2018)
  • 著者名/発表者名: Sato K., Okamoto H.
  • 学会等名: RadLidar conference
  • 国際学会 / 招待講演