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

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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。