Quantitative analysis of aerosols incluence on mixed-phase clouds with active sensors

利用主动传感器定量分析气溶胶对混合相云的影响

• 批准号: 22K03723
• 负责人: 神 慶孝
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute for Environmental Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03723/
• 关键词: エアロゾル; 雲; ライダー; 混合相雲; 氷晶核; ライダ

本研究は、エアロゾル・雲のアクティブセンシング（ライダー観測）を通じて、混合相内における氷晶形成メカニズムを明らかにすることを目指している。令和４年度では、エアロゾル・雲・気象要素の鉛直分布を同時に測定するライダーシステムの開発を進めた。エアロゾル・雲の消散係数や有効半径を計測する高スペクトル分解ライダー技術と、気温・鉛直流を計測する直接検波方式のドップラーライダー技術を組み合わせた新しいライダーシステムを考案し、設計と誤差シミュレーションを行った。新システムによって、エアロゾル・雲が存在する高度でも気温や鉛直流を十分な精度で測定可能であることがわかった。また、これまで国立環境研究所で開発されてきた高スペクトル分解ライダーを用いて雲・エアロゾルの鉛直プロファイルの連続観測を実施し、データ解析を進めた。ライダー観測信号から雲とエアロゾルの消散係数・ライダー比（消散係数／後方散乱係数比）・偏光解消度などの光学特性を抽出し、１年間データセットを構築した。ライダー比と偏光解消度の２次元ダイアグラムの分布を非球形散乱理論による計算結果と比較することによって、氷粒子の形状が推定できることが示唆された。また、エアロゾルについては消散係数を大気中の主要なエアロゾル種（鉱物ダスト、ブラックカーボン、海塩粒子、大気汚染粒子（硫酸塩など））に分離し、各エアロゾル種の重量濃度の推定を行った。種類別エアロゾル濃度の鉛直プロファイルの観測により、氷雲が存在する高度（対流圏中層・上層）におけるエアロゾルの多くは鉱物ダストであることが示唆された。

は, this study エ ア ロ ゾ ル, cloud の ア ク テ ィ ブ セ ン シ ン グ (ラ イ ダ ー 観) measurement を tong じ て, mixed phase に お け る 氷 crystal formation メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と を refers し て い る. Make and 4 year で は, エ ア ロ ゾ ル, cloud, 気 elements like の を vertical distribution at the same time に determination す る ラ イ ダ ー シ ス テ ム の open 発 を into め た. エ ア ロ ゾ ル, cloud の や have working radius を dissipation coefficient measuring す る high ス ペ ク ト ル decomposition ラ イ ダ ー と technology, 気 devin を straight flow measuring す る direct 検 wave の ド ッ プ ラ ー ラ イ ダ ー technology group を み わ せ た new し い ラ イ ダ ー シ ス テ ム を し, design test case error シ と ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. New シ ス テ ム に よ っ て, エ ア ロ ゾ ル, cloud が exist す る highly で も 気 temperature や straight flow を very な で determination accuracy may で あ る こ と が わ か っ た. ま た, こ れ ま で national institute of environmental で open 発 さ れ て き た high ス ペ ク ト ル decomposition ラ イ ダ ー を with い て cloud · エ ア ロ ゾ ル の straight プ ロ フ ァ イ ル の even 続 観 を measurement be し, デ ー タ parsing を into め た. ラ イ ダ ー 観 signal か ら cloud と エ ア ロ ゾ ル の dissipation coefficient, ラ イ ダ ー than (dissipation coefficient/rear scattered coefficient ratio), polarized solution degree elimination な ど の optical properties を spare し, 1 years デ ー タ セ ッ ト を build し た. ラ イ ダ ー than と polarized solution degree elimination の 2 dimensional ダ イ ア グ ラ ム を の distribution theory of non spherical scattered に よ る calculated result is す と る こ と に よ っ て presumption, 氷 particle shape の が で き る こ と が in stopping さ れ た. ま た, エ ア ロ ゾ ル に つ い て は dissipation coefficient を large 気 の main な エ ア ロ ゾ ル kind (鉱 ダ ス ト, ブ ラ ッ ク カ ー ボ ン, sea salt particles, big 気 pollution particles (sulfate salt な ど)) に separation し, each エ ア ロ ゾ ル の weight concentration の presumed line を っ た. Categories エ ア ロ ゾ ル concentration の straight プ ロ フ ァ イ ル の 観 measuring に よ り exist, 氷 cloud が す る height (flow sha-lu middle upper) seaborne に お け る エ ア ロ ゾ ル の more く は 鉱 content ダ ス ト で あ る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

衛星搭載ライダーの検証に向けた雲・エアロゾル光学特性データセットの構築

星载激光雷达验证云/气溶胶光学特性数据集构建

• 发表时间: 2022
• 作者: 神慶孝;西澤智明;杉本伸夫;岩井宏徳;青木誠;石井昌憲;岡本創
• 通讯作者: 岡本創

マルチモード高スペクトル分解ライダーによる大気エアロゾル観測

使用多模高光谱分辨率激光雷达进行大气气溶胶观测

• 发表时间: 2023
• 作者: 神慶孝;青木誠
• 通讯作者: 青木誠

データ同化に向けたエアロゾル等衛星観測データセットの構築

构建气溶胶和其他卫星观测数据集以进行数据同化

• 发表时间: 2022
• 作者: 西澤智明;神慶孝;日暮明子;清水厚;谷本浩志;五藤大輔
• 通讯作者: 五藤大輔

Aerosol profile measurement with dual-wavelength high-spectral-resolution lidar using a scanning interferometer

使用扫描干涉仪通过双波长高光谱分辨率激光雷达进行气溶胶轮廓测量

• DOI: 10.1364/ao.451707
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Optics
• 影响因子: 1.9
• 作者: Jin Yoshitaka;Nishizawa Tomoaki;Sugimoto Nobuo;Takakura Satoru;Aoki Makoto;Ishii Shoken;Yamazaki Akihiro;Kudo Rei;Yumimoto Keiya;Sato Kaori;Okamoto Hajime
• 通讯作者: Okamoto Hajime

Development of low-cost high-spectral-resolution lidar using compact multimode laser for air quality measurement

使用紧凑型多模激光器开发低成本高光谱分辨率激光雷达用于空气质量测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Jin; Y.;Aoki;M.
• 通讯作者: M.