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。

这项研究旨在通过气溶胶和云的主动感测（乳胶观察）来阐明混合相内冰晶体形成的机理。在2022年，我们开发了一个骑手系统，该系统同时测量了气溶胶，云和天气元素的垂直分布。我们设计了一个新的LiDAR系统，该系统结合了高光谱分解的激光雷达技术，该技术可以测量气溶胶和云的耗散系数和有效的半径，以及测量空气温度和垂直电流的多普勒激光雷达技术，并设计和执行了错误模拟。新系统表明，即使在存在气溶胶和云的高度，温度和垂直电流也可以以足够的精度进行测量。此外，通过使用由国家环境研究所开发的高光谱分解LIDAR对云和气溶胶的垂直轮廓进行连续观察，进行了数据分析。从观察到的信号中提取了云和云的去极化程度，例如耗散系数，激光镜（耗散系数/反向散射系数比），例如耗散系数，激光剂比（耗散系数/反向散射系数比），并构建了数据集，构建了云和气溶胶的去极化程度，并构建了数据集。有人提出，可以通过比较使用非球形散射理论的激月比和去极化程度的二维图和去极化度的分布来估算冰颗粒的形状。此外，对于气溶胶，将耗散系数分离成大气中的主要气溶胶物种（矿物灰尘，黑碳，海盐颗粒，空气污染颗粒（硫酸盐等）），并估计了每种气溶胶物种的重量浓度。通过类型观察气溶胶浓度的垂直轮廓表明，存在冰云的高度（中间和对流层中部）的大多数气溶胶都是矿物灰尘。

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.