2019 年度日本気象学会賞の受賞者決まる
受賞者：原圭一郎（福岡大学 理学部地球圏科学科）

業績：極域エアロゾルシステムの動態に関する観測的研究
選定理由：
大気中の微量成分の動態や循環過程の解明は、大気科学の諸過程や気候システ ム との関係を評価する 上 で非常に重要な課題である。極域で は 観測作業は過酷で、 観 測点が少なく、低・中緯度域と比べ る と、現場観測に基づ い た研究には大きな制約がある。しかし、人間活動域から遠い極域での観測は、地球のバックグラウ ン ドの状態の把握が容 易 なため、大気中のエアロゾルシステ ム と関連する過程との 関 係を理解する上で大きな利点を持つ 。 原圭一郎氏は、早 く から極域の持つこのような利点に着 目 し、大気中から採取 し たエアロゾル試料の電子顕微鏡分析 を 中心に、関連する観 測 データも組み合せることで、エアロ ゾ ルの組成や混合状態 、 また、これにかかわる物理量を高い 信 頼性で導出し、極域 エ アロゾルシステ
ムの生き生きとした動態を明らかにしてきた。
原氏の研究業績の基礎は 2003～2004 年に発表された 2 編の論文にある。１つ は 「北極対流圏エアロ ゾ ル・放射総合研究（ASTAR2000）」で行われたこの分野初の 本格的な航空機観測研究において、北極域のエアロゾル濃度が高まる現象「北極ヘイズ」が、ヨー ロ ッパやシベリア地域 か らの汚染された空気の移流によって生じ、ブラックカーボン（BC）粒子も外部混合状態で高濃度になることを明らかにしたものである（Hara et al. 2003）。もう 1 つは、「南極大気・物質循環観測計画」において、1997 年の南極内陸ドームふじ基地と沿岸の昭和基地での観測結 果 を用い、インド洋か ら 南大洋、そして南極氷床上までの海 塩 起源エアロゾルの輸 送 ・分布・組成変化を示したものである（Hara et al. 2004）。
その後、原氏は自らも第 46 次南極地域観測隊に参加し、清浄と考えられてい た 南極域でもエアロゾ ル 高濃度状態「南極ヘイズ」が起きることを世界で初めて報告した (Hara et al.
2010)。そして、エアロゾル試料の分析から、荒天によっておこる海氷表面からの 海 塩粒子の大気への大 量 分散やバイオマス燃焼由来成分の南 米 やアフリカ南部から 昭 和基地への長距離輸送がその起源で あ ることを明らかにし た 。また、通年の係留気球観測（27 回）に成功し、地上から自由対流圏下部におけるエアロゾル数 濃 度・粒径分布の鉛直 分 布とその季節変化を示した（Hara et al. 2011a）。特に、春～夏季の昭和基地近傍では、新粒子生 成 が主に自由対流圏で 起 きていることを明らかにした。この成果は国内 外の研究者の強い関心を呼び、関連研究も急速に増 加 した。また、エアロ ゾ ル試料の個別粒子分析を進め、エア ロ ゾル空間分布と輸送 過 程の関係、海塩粒子の組成、分布、変質状況も示している（ Hara et al. 2013）。
また、超微小粒子域（直径 <100 nm）のエアロゾル連続観測に基づき、南極沿 岸 部の昭和基地では、 夏 季には硫酸や有機物が主要成分であ る のに対し、冬～春季 に かけては、海塩粒子が卓越し、その起源は海氷であることを明らかにした（Hara et al. 2011b, 2012）。これらの成果は、極域大気中の海塩・ハロゲンサイ ク ルを議論する際の基 本 的な知見として国際的に広く受け入 れ られているだけでな く 、アイスコア中の海塩組成比変化の 解 釈に必要な指標とな る ため、雪氷学的にも貢献が大きい。 最 近では、冬季グリー ン ランドでエアロゾルと雪・氷の観測 を 行い、大気中の海塩 エ アロゾルの有力な放出源は海氷上に 形 成されるフロストフ ラ ワーとそれを覆う積雪であるとの仮説も提案している(Hara et al. 2017)。さらに、原氏は、飛雪試料の化学分析結果と、人工衛星（SCIAMACHY）による BrO の観測結果とを比較し (Hara etal. 2018)、春季極域大気中で進むハロゲンサイクルで重要となる高反応性臭素成 分 の主要な起源が、こ れ まで指摘されていたような飛雪、海 氷 上の積雪やフロスト フ ラワー上ではなく、大気中に存在す る 海塩粒子上の不均一 反 応であることを示した。そして、大 量 分散した海塩粒子が 、 光化学反応を通して、春季に見られる南極沿岸部の対流圏 O 3 消失現象をもたらす可能性も指摘している（Hara et al. 2010, 2018）。
さらに、地上観測やエアロゾルゾンデ、マイクロパルスライダーなどの観測デ ー タから、昭和基地上 空 で は、海塩粒子分散に伴う南極ヘイ ズ は地上近傍だけでは な く、自由対流圏中層付近まで到達しうることを示した(Hara et al. 2014a)。
この結果は，海塩粒 子 の鉛直輸送・混合が 、 エアロゾル濃度の低い南極自由対流 圏 への雲核や氷晶核、 反 応性ハロゲン源の供給過程としての 役 割を担う観測的証拠 と して注目されている。また、昭和基 地 の位置する大陸沿岸 部 だけでなく、日本 ―ス ウ ェ ー デ ン 共 同 南 極 ト ラ バ ー ス に 参 加 し て エ ア ロ ゾ ル
観測を行い、海塩粒 子 上の不均一反応にか か わる主要物質を解明するなど、大陸 内 陸部におけるエアロ ゾ ルシステ ムに関する研究も展開している（Hara et al. 2014b）。
以上のように、原氏は現場観測に基づき、極域大気中の空間的なエアロゾルの 動 態と大気化学過程と の 関連という観点から、エアロゾル新 粒 子生成、海塩粒子の 大 気への放出、分散・輸送、粒子上の化学反応等に関する総合的な評価を行い、理解を進めた。これ ら の知見は気象学的な 意 義があるだけではなく、広く極域科学に貢献するものである。
以上のことから、原賞に推薦する。
主な関連論文圭一郎氏を 2019 年度日本気象学会

Hara, K., K. Osada, M. Yabuki, H. Takashima, N. Theysand T. Yamanouchi, 2018: Important contributions ofsea-salt aerosols to atmospheric bromine cycle in theAntarctic coasts. Sci. Rep. , 8, 13852, doi:10.1038/s41598018-32287-4.
Hara, K., S. Matoba, M. Hirabayashi and T. Yamasaki,
2017: Frost flowers and sea-salt aerosols over seasonalsea-ice areas in northwestern Greenland during winter–spring.

Atmos.

Chem.

Phys .,

17,8577-8598,

doi:10.5194/acp-17-8577-2017.
Hara, K., M. Hayashi, M. Yabuki, M. Shiobara and C.
Nishita-Hara,

2014a:

Simultaneous

aerosolmeasurements of unusual aerosol enhancement introposphere over Syowa Station, Antarctica. Atmos.

Chem. Phys. , 14, 4169-4183, doi:10.5194/acp-14-41692014.
Hara, K., F. Nakazawa, S. Fujita, K. Fukui, H. Enomotoand S. Sugiyama, 2014b: Horizontal distributions ofaerosol

constituents

andtheirmixingstatesinAntarctica during the JASE traverse. Atmos. Chem.

Phys. , 14, 10211–10230. doi:10.5194/acp-14-10211-2014.
Hara, K., K. Osada and T. Yamanouchi, 2013: Tethered
balloon-borne

aerosolmeasurements:

Seasonalandvertical variations of aerosol constituents over Syowa
Station, Antarctica. Atmos. Chem. Phys. 13, 9119-9139,
doi:10.5194/acp-13-9119-2013.
Hara, K., K. Osada, M. Yabuki and T. Yamanouchi, 2012:
Seasonal variation of fractionated sea-salt particles on
the Antarctic coast. Geophys. Res. Lett. , 39, L18801,
doi:10.1029/2012GL052761.
Hara, K., K. Osada, C. Nishita-Hara and T. Yamanouchi,
2011a: Seasonal variations and vertical features ofaerosol particles in the Antarctic troposphere. Atmos.

Chem. Phys. , 11, 5471–5484, doi:10.5194/acp-11-54712011.
Hara, K., K. Osada, C. Nishita-Hara, M. Yabuki, M.
Hayashi, T. Yamanouchi, M. Wada and M. Shiobara,
2011b: Seasonal features of ultrafine particle volatility
in the coastal Antarctic troposphere. Atmos. Chem.

Phys., 11, 9803-9812, doi:10.5194/acp-11-9803-2011.
Hara,K.,K.

Osada,M.

Yabuki1,G.

Hashida,T.

Yamanouchi, M. Hayashi, M. Shiobara, C. Nishita-Hara,and M. Wada, 2010: Haze episodes at Syowa Station,coastal Antarctica: Where did they come from? J.

Geophys. Res. , 115, D14205, doi:10.1029/2009JD012582.
Hara, K., K. Osada, M. Kido, M. Hayashi, K. Matsunaga, Y.
Iwasaka, T. Yamanouchi, G. Hashida and T. Fukatsu,
2004: Chemistry of sea-salt particles and inorganic
halogen species in Antarctic regions: Compositional
differences between coastal and inland stati ons. J.

Geophys. Res., 109 , D20208, doi:10.1029/2004JD004713.
Hara, K., S. Yamagata, T. Yamanocuhi, K. Sato, A. Herber,
Y. Iwasaka, M. Nagatani and H. Nakata, 2003: Mixing
states of individual aerosol particles in spring Arctic
troposphere during ASTAR 2000 campaign. J. Geophys.

Res., 108, 4209, doi:10.1029/2002JD002513.
受賞者：増永 浩彦（名古屋大学 宇宙地球環境研究所）
業績：複合的な衛星 観 測データの解析によ る 熱帯対流力学の研究
選定理由:
増永浩彦氏は、天 文物 理学分野での学位 取得 後に大気科学分野の研究を開始し て 以降、雲・降水に関 す る衛星観測研究を一貫して行ってき た 。その中で、観測時 刻 の異なる複数の衛星センサを組み合 わ せる新しい解析手法 を 開発することを通じて、特に熱帯対 流 力学に本質的に関わ る 雲・降水システ
ムの理解を大きく進展させる研究成果を挙げてきた。
まず、2000 年頃に開始した熱帯降雨観測衛星 (TRMM)を用いた研究では、TRMM に搭載された主要センサであるマイクロ波放射計(TMI)・可視赤外観測装置(VIRS)・降水レーダ(PR)を複合的に組み合わ せ て、下層雲の鉛直微 物 理構造に関する研究や熱帯対流雲の 統 計特性に関する研究 な ど、雲・降水物理特性の理解を進め る とともに、複合セン サ を活用した降水導出アルゴリズムの 開 発を行った。また、 こ れらの衛星解析手法の一部を熱帯気 象 学の基本問題にも応 用 し、マッデン・ジュリアン振動の駆 動 機構をケルビン波や 赤 道ロスビー波に関係づけて解釈した 観 測的研究や、海洋混 合 層熱収支の理論的解析と組み合わせて熱帯東部太平洋の熱帯収束帯(ITCZ)の維 持 機 構 を 考 察 し た 研 究 (Masunaga and L’Ecuyer 2010,2011)を行った。これらの観測的知見の一部は全球雲解像モデ
ルの熱帯対流の評価 に も用いられ、その過 程 で開発された衛星データシミュレータ SDSU(Masunaga et al. 2010)は数値モデルと衛星観測と を 繋ぐ基本ツールとし て 多方面で用いられている。
このような熱帯大 気の 気候値的平均場や 大規 模場の現象の理解を本質的に進め る ためには、熱帯大気 を 特徴づけている
最も基本的な要素で あ る個々の対流システ ム の変動と大規模環境場との関係を明 ら かにする必要がある 。 しかし、個々の雲・対流システムの 変 動は１時間から数日 程 度の短い時間スケールで起こるため 、 先進的なセンサを搭 載 してはいるものの低軌道を周回する TRMM や CloudSat などの現存の地球観測衛星では原理的 に 捉えられないと考え ら れてきた。これに対して増永氏は、 複 数の衛星センサを新 し い発想で組み合わせることで、この 技 術的限界を打破する 道 筋を示した。すなわち、地球上の任 意 の地点を様々に異な る 時間差で通過する二つの衛星がある と き、その各々から得 ら れる大気物理特性を両衛星の観測時 間 差の関数としてコン ポ ジットすること
で 、 着 目 す る 物 理 特 性に 関 す る “統 計 的 時 系 列”が 得 ら れ る 。
増永氏はまず、この新しい解析手法を TRMM 衛星搭載降水レーダ(PR)と Aqua 衛星搭載大気赤外サウンダ (AIRS)に適用し、降水発達前後の数日にわたる大気熱力学場（気温・湿度）の 短 期 変 動 を 観 測 的 に 描 き 出 す こ と に 成 功 し た (Masunaga2012a,b)。この手法はさらに CloudSat 衛星搭載雲レーダやQuikSCAT 衛 星 搭 載 マ イ ク ロ 波 散 乱 計 (SeaWinds)に も 適 用され、質量・熱・水 の 収支に関する理論的 解 析と組み合わせることで、大気収束場（ Masunaga 2013）や大規模場の平均上昇流（Masunaga and L’Ecuyer 2014; Masunaga 2015）さらに積雲質量フラックス(Masunaga and Luo 2016)など、現存する衛星観測から は 一般に導出不可能と 考 えられてきた大気力学的な情報を求 め ることを可能とした 。 衛星観測情報のみに由来する上昇流 や 積雲質量フラックス の 推定は、コンポジット解析という制 約 下ではあるものの、 モ デルに強く依存する再解析データと は 一線を画するもので あ る。最近の研究
では、熱帯対流力学を記述する簡単な概念モデル（ Masunagaand Sumi 2017）を構築するなど、上述のコンポジット解析に物理的解釈を与え る 理論的枠組みを追求 し ている。そのひとつの応用として、Masunaga and Bony（2018）は対流システムに先立って発達 す る高層雲が、その温 室 効果によって対流強化に寄与し得ることを示した。
このように増永氏 は、 斬新な発想にもと づく 複合的な衛星観測データの解析手 法 の開発と、それを大 気 力学の基本法則と結びつける理論的 な 深い洞察によって、 熱 帯対流力学の理解を進展させる成果 を 次々に発表している 。 特に、観測時刻の異なる衛星観測データを巧みに複合することで大気場の“動 的 な ”情 報 を 抽 出 す る 手 法 は 、 そ れ 自 体 は “静 的 な ”衛 星 観
測に時間軸の文脈を 付 与する独創性の高い も のである。増永氏はこの手法を様々 な 衛星データに適用す る ことで、熱帯対流力学の時間進化に 関 わる本質的な知見を 得 てきた。これらの研究は日米共同の TRMM/GPM ミッションに大きく貢献するとともに国際的に も 広く認知され、米国 地 球物理学連合をはじめとする様々な 国 際学会における招待 講 演のほか、全球エ ネ ル ギ ー ・ 水 循 環 観 測 計 画 (GEWEX) Data andAssessments Panel (GDAP)の運 営 委員 も 務めて い る。 増 永氏が行ってきた一連 の 研究は、近年急速な 発 達を遂げている
衛星地球観測の可能 性 を大きく開くもので あ るとともに、将来の衛星計画も含め た 雲・降水システムに 関 する今後の衛星観測研究を方向づけるものであると高く評価できる。
以上のことから、増永浩彦氏を 2019 年度日本気象学会賞に推薦する。
主な関連論文：Masunaga, H. and S. Bony, 2018: Radiative invigoration oftropical convection by preceding cirrus clouds. J. Atmos.

Sci. , 75, 1327-1342, doi:10.1175/JAS-D-17-0355.1.
Masunaga, H. and Y. Sumi, 2017: A toy model of tropicalconvection with a moisture storage closure. J. Adv. Model.

Earth Syst. , 9, 647–667, doi:10.1002/2016MS000855.
Masunaga, H., and Z. J. Luo, 2016: Convective and largescale mass flux profiles over tropical oceans determinedfromsynergistic

analysisofasuite

ofsatellite

observations. J. Geophys. Res. Atmos. , 121, 7958–7974,
doi:10.1002/2016JD024753.
Masunaga, H., 2015: Assessment of a satellite-based
atmosphericbudgetanalysis

CINDY2011/DYNAMO/AMIE

andmethod

using

TOGA

COARE

sounding array data. J. Meteor. Soc. Japan , 93A, 21-40,
doi:10.2151/jmsj.2015-032.
Masunaga, H. and T. S. L'Ecuyer, 2014: A mechanism oftropical convection inferred from observed variability inthe moist static energy budget. J. Atmos. Sci. , 71, 37473766.
Masunaga, H., 2013: A satellite study of tropical moist
convection and environmental variability: A moistureand thermal budget analysis. J. Atmos. Sci. , 70, 24432466.
Masunaga, H., 2012a: A satellite study of the atmosphericforcing and response to moist convection over tropicaland subtropical oceans. J. Atmos. Sci. , 69, 150-167.
Masunaga, H., 2012b: Short-term versus climatologicalrelationship between precipitation and tropospherichumidity. J. Climate , 25, 7983-7990.
Masunaga, H. and T. S. L'Ecuyer, 2011: Equatorial
asymmetry of the east Pacific ITCZ: Observational
constraints on the underlying processes. J. Climate , 24,1784-1800.
Masunaga, H., T. Matsui, W.-K. Tao, A. Y. Hou, C. D.

Kummerow, T. Nakajima, P. Bauer, W. S. Olson, M.
Sekiguchi and T. Y. Nakajima, 2010: Satellite Data
Simulator Unit (SDSU): A multisensor, multispectral
satellite simulator package. Bull. Amer. Meteor. Soc. , 91,1625-1632.
Masunaga, H. and T. S. L’Ecuyer, 2010: The southeast
Pacific warm band and double ITCZ. J. Climate , 23,
1189-1208.