MUレーダーとラマンライダーの複合観測による対流圏・中層大気力学の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 00F00765
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中村 卓司 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授
• 研究分担者: BEHRENDT Andreas 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 外国人特別研究員
• キーワード: ラマンライダー / 対流圏 / 成層圏 / 中層大気 / 大気温度観測 / 光電波複合観測 / MUレーダー / 地球大気環境変化

研究概要

本研究は、対流圏・中層大気中の力学過程で重要な役割を果たす大気波動について、MUレーダーなどの大型レーダーでも観測できない25-60kmの高度をライダーで観測し、両者を複合することで、広い高度範囲での波動の振る舞いや対流圏の励起源との対応を明らかにすることを目的としている。本年度は、前年までに開発した回転ラマンライダーのシステムのデータ取得部、干渉フィルターなどを改善して、観測可能高度範囲を拡大したほか、光学系を最終的に調整し、現段階で世界最高性能の回転ラマンライダーを構成することに成功した。また、回転ラマンライダーの信号から微量成分の観測の際の大気分子散乱の基準信号を高精度に作成する新しい技術を開発した。さらに水蒸気観測においても、フィルターを最適化し、感度とブロッキング性能を高めた。システムの性能は、MUレーダー/RASS観測、ラジオゾンデ観測などと比較され、良好であることが確認された。とりわけ、雲が存在する対流圏においても、干渉フィルターの入射角の最適化によりレーザー波長の信号を高い抑圧比で観測が可能となった。このシステムでMUレーダーとキャンペーン観測を行うことで、温度と水蒸気のこれまでにないこう時間分解能の比較観測を実現し、温度逆転層、大気波動の伝搬、砕波などを観測することができた。また、大型望遠鏡の感度を活かして、成層圏上部での回転ラマン温度とレイリー温度の比較研究も行われている。なお、研究成果は国内外の学会で発表し高い評価を受けたほか、学術雑誌に発表しまた投稿中である。本研究で開発した技術は、他のライダー観測を大いに刺激するものと期待できる。

研究成果

• [文献書誌] Behrendt A, Nakamura T, Onishi M, Baumgart R, Tsuda T: "Combined Raman lidar for the measurement of atmospheric temperature, water vapor, particle extinction coefficient, and particle backscatter. coefficient"Applied Optics. 41・36. 7657-7666 (2002)
• [文献書誌] Behredt, A., T.Nakamura: "Calculation of the calibration constant of polarization lidar and its dependency on atmospheric temperature"Optics Express. Vol.10,No.16. 805-817 (2002)
• [文献書誌] Behrendt, A., T.Nakamura, M.Onishi, R.Baumgart, T.Tsuda: "Combined pure-rotational vibrational Raman lidar for the measurement of atmospheric temperature, humidity, particle extinction, and particle backscattering"L.R.Bissonette, G.Roy, and G.Vallee(Eds.), Lidar Remote Sensing in Atmosphere and Earth Sciences. 559-562 (2002)
• [文献書誌] Behrendt, A., T.Nakamura, Y.Sawai, M.Onishi, T.Tsuda: "Rotational vibrational-rotational Raman lidar : Design and performance of the RASC Raman lidar at Shigaraki(34.8 deg N, 136.1 deg E), Japan"U.N.Singh(Ed.), Lidar Remote Sensing for Industry and Environment Monitoring II, SPIE. 4484. 151-162 (2002)