ライダーによるエアロゾル性状の空間分布測定

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14048232
• 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) ; 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)
• キーワード: エアロゾル / 微粒子 / ライダー / ラマンライダー / 偏光解消度 / 大気境界層 / 気候変動 / リモートセンシング

研究概要

自動運転ライダーによる連続的なネットワーク観測によるエアロゾルの空間分布の把握と、高機能のミー、ラマン散乱ライダーによるエアロゾルの光学特性の精密測定の両面から東アジアのエアロゾル性状の空間分布特性の観測研究を進めた。
中国の北京、フフホト、合肥、韓国のスウォンなどを含む東アジアの11の地点の自動運転ライダーにより連続観測を行い、偏光解消度を用いて黄砂と大気汚染エアロゾルの消散係数の高度分布を分離して推定した。これを用いて、黄砂と大気汚染エアロゾルの分布と動態の特徴を解析した。例えば、北京では地域規模の大気汚染の特徴が顕著であるのに対して、約450km西に位置するフフホトでは地域規模の汚染の影響はあまり見られず、局所的な汚染を示すエアロゾルの時間高度分布のパターンが見られた。また、ライダーから得られた黄砂および大気汚染エアロゾルの消散係数を化学輸送モデルCFORSで計算した各種エアロゾルの消散係数と比較した。この結果、モデルが東アジアのエアロゾル(黄砂、大気汚染、バイオマス燃焼など)の動態の概略を再現していることが検証された。しかしその一方で、例えば北京のスモッグの光学特性など、現状のモデルでは再現できない問題も明らかにされた。
また、高感度のミー散乱ライダーを用いて、自由対流圏にほぼ常時バックグランド的なエアロゾルが観測され、光学特性も様々であることが示された。雲の生成との関係の重要性が示唆される。一方、多波長ラマンライダーにより、1064nm,532nm,355nmの後方散乱係数と532nm,355nmの消散係数を独立に計測し、森林火災起源のエアロゾルなどの単散乱アルベド、有効半径などの光学特性を導出した。また、継続的な観測を東京において行い、ライダー比の値に季節変化があることが示された。これは黄砂や大気汚染エアロゾルの発生状況や日本への輸送経路が季節によって変化することを示すものと考えられる。今後、混合状態のエアロゾルの光学特性の検討や化学輸送モデルを用いた解析などを含めて研究を進める。

研究成果

• [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 ページ: doi:10.1029/2003JD003997
• [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 ページ: doi:10.1029/2003JD004222
• [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 ページ: doi:10.1029/2002JD003253
• [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 ページ: doi:10.1029/2004GL021105
• [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