衛星搭載雲レーダー・ライダー・赤外サウンダーを用いた上層雲生成・消滅機構の研究

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19340132
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 岡本 創 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10333783)
• 研究分担者: 中島 孝 東海大学, 情報デザイン工学部, 准教授 (70408029) ; 石元 裕史 気象庁気象研究所, 気象衛星・観測システム研究部, 主任研究員 (70281136)
• キーワード: 雲レーダー / ライダー / 巻雲 / 気候システム / 氷粒子 / 水蒸気 / 衛星 / 気象場

研究概要

大気上層にある巻雲等の氷粒子から成る雲の生成と消滅のメカニズムを目的として、レーダーやライダーによる氷雲の微物理特性解析を実施し、また観測結果と気候モデルにおける上層雲再現性に関しての比較手法を探った。雲の鉛直構造を観測するのに適した雲レーダーと搭載したCloudSat衛星と、ライダーを搭載した衛星搭載センサを中心に、従来型のイメージャーと水蒸気や過飽和度を取得できる赤外サウンダーAIRSを組み合わせたデータベースの作成に着手した。まずCloudSatとCALIPSOから雲域とそうでないものを識別する独自の雲マスクを開発した。NASA Langley研究所で開発されたCALIPSO用の標準雲マスクでは、ダスト粒子が水雲と隣接して存在するシーンや、光学的に厚い雲の下層で完全に信号が減衰しているシーンでも、ノイズを雲と誤判定するなどの問題が判明し、また我々の開発した雲マスクはこのようなシーンでもうまく働くことなどがわかった。さらに、これらのレーダーとライダーのデータを組み合わせる事で上層雲の粒子の微物理特性を求めるアルゴリズムを開発した。これはこれまで地上や船舶搭載用のレーダーやライダーに対して適用していたものを衛星システム解析用に今回新たに改良したものである。航空機による氷水量の現場観測データとの比較を開始しており、初期比較検証結果は、良い一致を示していた。また衛星と同期させた観測船「みらい」に搭載したレーダーやライダー観測を実施し、解析を行った。この結果、船舶搭載システムは下層雲を観測するのに衛星よりも適しているが、上層雲の解析には衛星データの方が解析可能な場合の多いことなどもわかってきた。

研究成果

• [雑誌論文] Testing and Evaluation of Ice Water Content Retrieval Methods using Radar and Ancillary Measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: Heymsfield, A. J., H. Okamoto, et. al.
  • 雑誌名: J. Appl. Meteor. Climatology 47 ページ: 135-163
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of particle falling velocity in cirriform cloud by VHF and millimneter-wave Doppler radars (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M., Y. Ohno, H. Horie, N. Nishi, . H. Okamoto, et. al.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vertical cloud structure observed from shipborne radar and lidar, Part(I): mid-latitude case study during the MR01/K02 cruise of the R/V Mirai (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, et. al.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 112, D08216, ページ: doi:10.1029/2006JD007628
  • 査読あり
• [雑誌論文] An algorithm that retrieves aerosol properties from dual-wavelength polarized lidar measurements (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, T., H. Okamoto, et. al.
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 112, D06212 ページ: doi:10.1029/2006JD007435
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of inhomogeneous cloud fields on optical properties retrieved from satellite observations (2007)
  • 著者名/発表者名: Dim, J. R., T. Takamura, I. Okada, T. Y. Nakajima, and H. Takenaka
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 112 ページ: doi 10.1029/2006jd007891
  • 査読あり
• [雑誌論文] Satellite measurements from VIS-IR imagers and Microwave sensors in the weather and climate studies. (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, T. Y., R. Oki
  • 雑誌名: Tenki 54 ページ: 701-704
  • 査読あり
• [学会発表] 「みらい」MR06-05航海における船舶搭載雲レーダ・ライダ,CloudSAT・CALIPSO, SPRINTARSによる雲鉛直特性の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡本 創
  • 学会等名: 気象学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-10-15
• [学会発表] 船舶搭載能動型測器と衛星観測データによる気象場、放射場と上層雲の巨視的構造・微物理特性の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤可織、岡本 創
  • 学会等名: 気象学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-10-15
• [学会発表] CloudSat/CALIPSO衛星搭載雲レーダとライダによるMODIS水雲判定結果の検証 (2007)
  • 著者名/発表者名: 萩原雄一朗, 岡本 創, 増子直樹, 中島 孝
  • 学会等名: 気象学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-10-15
• [学会発表] 能動型測器と受動型測器を用いたエアロゾル導出アルゴリズムの開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西澤智明、杉本伸夫、Boyan Tatarov, 松井一郎, 清水厚, 内山明博, 山崎明宏, 工藤玲, 岡本 創
  • 学会等名: 気象学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-10-15
• [学会発表] アクティブセンサーと雲微物理パーセルモデルを用いた下層雲の再現実験 (2007)
  • 著者名/発表者名: 増子直樹, 岡本 創, 西澤智明
  • 学会等名: 気象学会秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-10-15
• [学会発表] Vertical Structure of Macro- and Microphysical Properties of Clouds and Aerosols: Observational Results and Validation of Models, (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto
  • 学会等名: Asia Science Forumアジア理学フォーラム
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2007-09-11
• [学会発表] : Cloud Observations from existing Global distribution and microphysical properties of clouds and aerosols observed by multi- (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, T.
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2007
  • 発表場所: タイ バンコック
  • 年月日: 2007-07-30
• [学会発表] Cloud vertical structure observed by ship-based and space-borne radar and lidar (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, H.
  • 学会等名: The International Union of Geodesy and Geophysics(IUGG2007)
  • 発表場所: イタリア ペルージャ
  • 年月日: 2007-07-08
• [学会発表] Statistical property of ice cloud characteristic in relation to the environment (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, H. Okamoto, N. Sugimoto, T. Nishizawa, H. Kumagai, Y. Ohno, H. Horie
  • 学会等名: The International Union of Geodesy and Geophysics(IUGG2007)
  • 発表場所: イタリア ペルージャ
  • 年月日: 2007-07-08
• [学会発表] 雲微物理量解析シナジーアルゴリズム (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡本 創,
  • 学会等名: 気象学会春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青年総合研究センター
  • 年月日: 2007-05-14
• [学会発表] 衛星搭載イメージャと アクティブセンサによる 水雲の雲物理特性の比較 (2007)
  • 著者名/発表者名: 萩原雄一朗, 岡本創, 中島孝, 熊谷博, 杉本伸夫, 浅野正二
  • 学会等名: 気象学会春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青年総合研究センター
  • 年月日: 2007-05-14
• [学会発表] 氷晶雲微物理量抽出とクラスター解析の適用結果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤可織、岡本 創、杉本伸夫, 熊谷 博、大野裕
  • 学会等名: 気象学会春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青年総合研究センター
  • 年月日: 2007-05-14
• [学会発表] Characterization of cloud microphysics and evaluation of the simulated cloud signatures in the climate model (2007)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, H.
  • 学会等名: EarthCare work shop
  • 発表場所: オランダ ノルドバイク
  • 年月日: 2007-05-07
• [学会発表] Cloud Dynamical and Microphysical Retrieval by 95GHz Doppler Radar and Lidar: Implication to Satellite Platforms (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., H. Okamoto, N. Sugimoto, T. Nishizawa, H. Kumagai, Y. Ohno and H. Horie
  • 学会等名: EarthCare work shop
  • 発表場所: オランダ ノルドバイク
  • 年月日: 2007-05-07
• [学会発表] Development of Aerosol Retrieval Algorithm from Mie-Scattering Lidar and High-Spectral Resolution Lidar, (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, T, N., Sugimoto, I, Matsui, A., Shimizu, B. Tatarov, and H. O kamoto
  • 学会等名: EarthCare work shop
  • 発表場所: オランダ ノルドバイク
  • 年月日: 2007-05-07
• [学会発表] Horizontal and vertical inhomogenity of the cloud microphysical properties retrieved from satellite-borne passive sensors (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakajima, T.
  • 学会等名: EarthCare work shop
  • 発表場所: オランダ ノルドバイク
  • 年月日: 2007-05-07
• [図書] 気象研究ノート「エアロゾルの気候と大気環境への影響」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡本 創
  • 出版者: 日本気象学会(印刷中)
• [備考]
  • URL: http://caos-a.geophys.tohoku.ac.jp/housha/project/index.html