ISSN 2189-8839

Archives of Atmospheric Chemistry Research
第 51 号

目次

総説

Article No.

―トピックス：「大気の能動型リモートセンシング」―
大気中 CO2 濃度の高精度測定に向けたライダー技術の展望........ 柴田 泰邦，阿保 真

051A01

高スペクトル分解ライダーによるエアロゾル濃度の鉛直プロファイル計測 .......................
.................................................................................................. 神 慶孝，青木 誠

051A02

衛星搭載雲・降水レーダの最新動向 ........................................................ 金丸 佳矢

051A03

会員からのお知らせ
Taiwan-Japan Workshop on Atmospheric Physics and Chemistry （台日大気物理・化学
ワークショップ）参加報告 ............................................... 猪俣 敏，佐藤 圭，坂本 陽介

051N01

書評 『雲の物理とエアロゾル 物理と化学の基礎から学ぶ』 ........................ 持田 陸宏

051N02

学会からのお知らせ
第 29 回大気化学討論会のお知らせ ......................................................................
........................................... 山地 一代，定永 靖宗，河野 七瀬，坂本 陽介，八代 尚，........................................池田 恒平，中島 英彰，関谷 高志，竹谷 文一，中山 智喜，............................................................ 持田 陸宏，角皆 潤，内田 里沙，齋藤 尚子

051N032024 年度日本大気化学会奨励賞 .................................. 日本大気化学会 運営委員会

051N04

第 2 回日本大気化学会論文賞の選考結果について.......... 日本大気化学会 運営委員会

051N05

JpGU2024「大気化学」セッション開催報告 ...............................................................
...................................................... 入江 仁士，中山 智喜，石戸谷 重之，江波 進一

051N06

日本大気化学会会員集会プログラム ............................. 日本大気化学会 運営委員会

051N07

第 35，36 回日本大気化学会運営委員会議事録 ............. 日本大気化学会 運営委員会

051N08

記事のご投稿について
論文や記事のご投稿をご検討されている方は，事前に本誌編集委員または日本大気化学会運営委員までご相談下さい。
大気化学研究編集委員：
大畑祥（共同編集長），坂本陽介（共同編集長），上田紗也子，佐伯田鶴，染谷有
日本大気化学会運営委員（第 13 期，2023 年 7 月 1 日から）：
金谷有剛（海洋研究開発機構），岩本洋子（広島大学），石島健太郎（気象研究所），
石戸谷重之（産業技術総合研究所），入江仁士（千葉大学），江口菜穂（九州大学），
江波進一（筑波大学），大畑祥（名古屋大学），坂本陽介（国立環境研究所），
竹谷文一 (海洋研究開発機構)，中山智喜（長崎大学），町田敏暢（国立環境研究所），
宮﨑雄三（北海道大学）

総説 ―トピックス： 「大気の能動型リモートセンシング」―

Research Focus

Article No. 051A01

大気中 CO2 濃度の高精度測定に向けたライダー技術の展望
Lidar technology for high-precision measurement of atmospheric CO2
concentration
柴田泰邦 1 *，阿保真 1
地球温暖化と気候変動に関与する温室効果ガスの CO2 濃度の変動を理解し，その削減効果を把握するためには，正確な観測手法が不可欠である。本解説では，ライダー手法の一つである差分吸収ラ
イダー（DIAL）を用いた高精度な CO2 濃度計測方法とその原理について説明する。また，CO2 濃度計
測時に気温との同時観測が重要であることに触れ，3 波長の DIAL を用いることで CO2 濃度と気温の同時観測が実現可能であること述べる。さらに観測事例を紹介し，気温同時測定が行われなかった場合との CO2 混合比の違いについて議論する。

１．はじめに（DOAS:

Differential

OpticalAbsorption

地球温暖化及び気候変動は，現代社会におけるSpectroscopy），フーリエ変換分光器（FTS: Fourier-

最大の課題の一つであり，その原因の一つとして二Transform Spectroscopy）などの地上観測手法が利用

酸化炭素（CO2），メタン，水蒸気などの温室効果ガス

されている[Martin et al., 2017; Zhu et al., 2012; Edner

が挙げられる。これらの気体は地球表面から放射さet al., 1993; Yoshii et al., 2003; Ohyama et al., 2009]。

れるエネルギーの一部を吸収し，地表付近の大気をこれらの手法を多点配置することにより空間代表性を暖める役割を果たしており，特に CO2 は気候システム

持つデータを取得することが可能である。しかしながに対して最大の放射強制力を持つ。そのソース（発ら，地上設置では 2 次元情報に限られ高度分布が得生源）とシンク（吸収源）の空間分布と時間変化を正られない。また，航空機に搭載することで高度情報を確に把握することが，地球温暖化の予測精度向上と提供できるが，時間的な連続性が不足する。また，

効果的な温暖化対策に不可欠である。現在，このJAXA の 温 室 効 果 ガ ス 観 測 技 術 衛 星 GOSAT-2

CO2 フラックス（ソース・シンク）を推定するためにイン（Greenhouse gases Observing Satellite 2）や NASA のバース法が提案されているが[Gurney et al., 2002]，

軌 道 上 炭 素 観 測 衛 星 OCO-3 （ Orbiting Carbon

初期値である CO2 濃度の時空間計測データ数の不Observatory 3）による CO2 濃度の計測でも，高さ分布

足が，推定精度の向上を妨げている。

が得られず，連続して同じ地点のデータを取得する

CO2 は赤外スペクトル領域に強い吸収を示し，のが困難である[Imasu et al., 2023; Suto et al., 2021;

様々な吸収分光法を利用した濃度計測が行われてRoten et al., 2022]。今後，都市域における排出量やい る 。 非 分 散 型 赤 外 線 吸 収 方 式 （ NDIR: Non-

森林域における固定量をより正確に計測するために

Dispersive InfraRed ） セ ン サ や 差 分 吸 収 分 光 法は，広域かつ時間的に連続した高解像度の観測手

1大気化学研究 第 51 号 (2024)法の確立が必要である。既存の地上観測手法も一定有するガス状物質をランベルト・ベールの法則に基の時空間代表性を持つが，高さ情報を含む時間的づき，送受信 2 点間の光路大気中における気体の平に連続性を持つデータ取得が難しい。さらなる高精

均濃度を計測する手法である。DIAL は DOAS 法を，度なデータ取得を目指すためには，より包括的で持

距離分解能をもつライダーに適用した気体濃度分布

続的な観測が求められている。

の計測手法である。図 1 に DIAL の基本原理図を示

このような課題を解決するために，ライダー

す。吸収の大きな波長（lon ）と小さな波長（loff ）のレ（LIDAR: LIght Detection And Ranging）技術が注目

ー ザ 光 を 大 気 に 照 射 す る [Shibata et al., 2017;される。ライダーは，パルスレーザ光を大気に照射し，Shibata et al., 2018]。距離 R における気体分子密度

大気中の散乱光を計測することで，大気密度やエア

N(R)は式(1)を用いて導出される。

ロゾル・雲の空間分布情報を高い精度で取得することができる。差分吸収ライダー（DIAL: DIfferential

𝑁(𝑅) =

Absorption Lidar）は，大気中の特定分子の濃度分布

𝑃!" (𝑅# )𝑃!$$ (𝑅% )
1
ln /
1 (1)
2𝛥𝜎(𝑇, 𝑝)𝛥𝑅
𝑃!$$ (𝑅# )𝑃!" (𝑅% )を高い空間分解能で観測することができ，CO2 濃度の詳細な分布データを提供することが期待されていここで，Δσ は λon と λoff の吸収断面積の差，R1 とる[Koch et al., 2008; Gibert et al., 2008; Sakaizawa et

R2 は差分をとる距離，ΔR = |R1-R2|，Pon(R)と Poff(R)al., 2009; Shibata et al,. 2017; Shibata et al., 2018]。本はlon とloff における受信信号強度を示す。また，T

解説記事では，DIAL による CO2 濃度分布の計測方と p は測定対象域での気温と気圧で，多くの場合，

法を紹介し，我々の研究チームが開発したライダー

観測点近傍のラジオゾンデ観測値や客観解析デシステムの観測結果についても議論する。

ータを時間的・空間的に補間して推定している。

2．差分吸収ライダーによる気体濃度計測

3．3 波長 DIAL による CO2 濃度の高精度計測

微量気体の濃度を測定する手法として，現在は光1%以下の測定精度が要求される CO2 密度を高吸収を使った吸収分光法が広く用いられている。気

精度観測するためには，受信信号の信号雑音比を体には各分子固有の分子振動・回転吸収スペクトル向上させるほか，確度の高い気温・気圧を与えてが主に赤外領域にあり，紫外領域では電子遷移に関Δσ をより高い精度で決定する必要がある[Rayner

連する吸収スペクトルが見られる。これらの吸収波長

et al., 2001]。さらに，他の計測装置では CO2 密度における光吸収量を測定することで，各気体濃度のと大気密度の比である混合比が用いられるため，計測が可能である。DOAS 法は光吸収スペクトルを

大気密度を正確に求めるためにも気温・気圧を正確に知る必要がある。気象観測データや全球 3 次
元数値モデルから導かれた気象庁のメソ数値予

o
), P
(R 1
n

Po

)
(R 2
ﬀ

o
), P
(R 2
P on

Telescope
Detector

(R

ﬀ

R1

報モデル（MSM: MesoScale Model）や米国大気環→ge

境予測センター（NCEP: The National Centers for

R2

Intensity

lon , loﬀ
Laser

n
Ra

)
1

Environmental Prediction）の NCEP-FNL（Final）は，
Poﬀ

全球を対象として気象に関する物理量を提供しPon
R1 R2 Range

図 1 差分吸収ライダー（DIAL）の基本原理図。距離 R1,R2 からの散乱光の光吸収量の差から，区間 R1～R2 における対象気体の平均密度を計測する。

2

大気化学研究 第 51 号 (2024)

表 1 OPG を用いた 3 波長 DIAL システムの諸元To : IniKal temperature

lon
lT
loff

Wavelength
i=0, 1, 2, …
Non_i obtained from Eq.(1) with lon and loﬀ
NT_i obtained from Eq.(1) with lon and lT
eN = |Non_i - NT_i| / Non_ieN < 0.1%

NY
T = TiN = Non_i

Ti+1 = Ti +dT

図 2 3 波長 DIAL による気温 T と CO2 密度 N の導出ア
ルゴリズム

1572.992 nm
1573.040 nm
1573.137 nm

Pulse energy

4 mJ/pulse

Repetition ratelon : 250 Hz
lT, loff : 125 Hz

Telescope diameter

20 cm

Quantum efficiency

8.0 %Field of view (FOV)

1.0 mradInterference filter (IF)

1.0 nm FWHM

吸収分光計測において，測定対象外のガスによる吸収を考慮する必要がある。図 3 に HITRAN

Absorp'on cross-sec'on (296.0K, 1.0atm)
Absorp'on cross -sec'on (cm 2/mol)

1E-22

lon : 1572.992 nm
lT : 1573.040 nm
loﬀ : 1573.137 nm

2016 データベースより計算した波長 1.57 µm 付

1E-23

近の地上における CO2 と水蒸気（H2O）の吸収断
lon

1E-24

lT loﬀ

面積を示す。我々は大気中水蒸気による光吸収の

CO₂
H₂O

波長依存性の影響を抑えるため，DIAL 観測に用

1E-25

1E-26
1572.0いる 3 波長での水蒸気吸収断面積の差が小さい中
1572.51573.0
Wavelength [nm]1573.51574.0心波長 1572.992 nm の CO2 吸収スペクトルを
DIAL に利用している。この波長帯の水蒸気によ

図 3 波長 1.57 µm 付近の CO2 および水蒸気の吸収断面積と CO2 DIAL に用いている各波長の関係図

Narrow-band CW Nd:YAG
locked an iodine absorption lineている。これらの気圧高度情報は 1 hPa 以下の精LD pumped Q-sw Nd:YAG

度で正確である。しかし気温情報は高度分解能がBS十分でなく，3 時間ないし 6 時間毎の時間分解能

OPGであるため，寒気・暖気の流入や夜間の放射冷却

MirrorWavemeter

MirrorFiber switchなどで発生する逆転層のような狭い高度範囲で

loff
90/10

lT

生じる現象を正確には反映できていない。

PD

Fiber coupler

そこで，我々は吸収断面積の温度依存性に着目

90/10

し，第 3 の波長 λT を追加することで CO2 密度とTelescopef 200 mm

Beam
Expander(x10)

Off-line DFB
T-line DFB

Frequency
offset lockinglon

On-line DFB

PMTData acquitition

90/10

Computer

気温を同時計測する方法を提案した[Shibata et al.,Wavelength controlled unit
including CO2 reference cell2020a, 2020b]。図 2 に CO2 濃度と気温の解析アル

図 4 OPG を用いた 3 波長 DIAL システムのブロック図（PD: フォトダイオード, PMT: 光電子増倍管）

ゴリズムを示す。lon とloff の組と，λon と λT の組の
2 つの DIAL を構成し，気温の初期値からそれぞる吸収は，CO2 による吸収より十分小さく，またれ CO2 密度を求める。両者の密度差が閾値（0.1%）

各波長での水蒸気による吸収は同程度であるた以下になるよう気温に関する反復計算を施すこめ，CO2 密度及び気温観測への影響は無視できるとにより CO2 密度と気温を決定する。なお，気圧ほど小さい。
図 4 に 3 波長 DIAL のシステム構成のブロック

高度分布は MSM の指定気圧面のジオポテンシャ

図を，表 1 にその諸元を示す。送信光源は，擬似ル高度を用いている。
3

大気化学研究 第 51 号 (2024)

位相整合デバイスを用い，共振器構造を有しない光

出力を OPG に注入することで，1 ショット（2 ms）ごとに

パ ラ メ ト リ ッ ク 発 生 器 （ OPG: Optical Parametric

波長を切り替えることが可能となり，雲やエアロゾルのGenerator）を用いている。DIAL において送信レーザ

時間的な変動に伴う散乱信号強度の変化が抑制さ

波長の同調精度は主要な誤差要因となる。そこで，れた。DIAL システムに起因する測定誤差は，CO2 濃

Nd:YAG レーザの第 2 高調波（波長 532 nm）近傍の度，気温とも 0.1%以下（混合比で 0.4 ppm 以下，

ヨウ素吸収線を利用して波長安定化した連続光

0.3℃以下）に抑えられている。

Nd:YAG レーザをパルス Nd:YAG レーザに注入する望遠鏡で集光された散乱光は，光電子増倍管ことで OPG 励起光源の波長を安定化させている。さ（H10330-75: HAMAMATSU）と光子計数処理装置

らに，CO2 セルを使って吸収スペクトルのピーク波長

並 び に AD 変 換 器 （ Transient recorder TR20-80:（ lon に 相 当 ） に 同 調 し た 分 布 帰 還 型 （ DFB:LICEL）により処理される。さらに半値全幅 1.0 nm のDistributed FeedBack）レーザ， そのピーク波長から干渉フィルタを使うことにより太陽による背景光ノイズ

lT へ正確に波長シフトさせた DFB レーザ，さらにloffを大幅に削減し，昼間の観測も可能である。受信信に合わせた DFB レーザを交互に OPG に注入するこ号のダイナミックレンジを広げるために高度 1.5 km よとにより，発振波長の安定化と発振スペクトルの狭帯

り上空は光子計数（フォトンカウント）モード，それ以域化を実現した。吸収の強いlon における信号雑音下の高度はアナログモードで信号処理をしている。

比を向上させるため，パルス繰返しはloff, lT の 2 倍

4．CO2 および気温分布の観測例の 250 Hz としている。
我々のグループで開発した旧世代型 DIAL では，

図 5 に東京都立大学日野キャンパス（東京都日

リング状共振器で構成された光パラメトリック共振器

野市）における，DIAL による CO2 混合比[ppm]と気（OPO: Optical Parametric Oscillator）を光源に用いて温[℃]の同時観測例（2020 年 3 月 5-6 日）を時間高いた[Sakaizawa et al., 2009]。レーザ波長を λon と λoff

度断面図で示す。時間分解能は 30 分，高度分解能に同調させるため，OPO の共振器長をピエゾ素子をは 300 m（生データは 7.5 m 分解能）である。混合比

取り付けたミラーによって制御したが，高速での波長の基準となる大気密度は，MSM の気圧と DIAL で得切替が難しく，5 秒ごとに λon と λoff を切り替えざるを得られた気温から求めた。観測時間中（夜間）の CO2 混

ず，雲やエアロゾルの時間的な変動への対応が困難であった。新たに共振器を持たない OPG を用い，光ファイバスイッチにより高速切替された各波長の DFB

図 6 DIAL 観測で得られた気温分布と DIAL 観測時間前
後のラジオゾンデ（館野）および MSM の気温分布

図 7 図 6 の DIAL 観測で得られた気温とラジオゾンデ
観測で得られた気温を用いて求めた CO2 混合比の差（赤線），および，DIAL 観測で得られた気温と MSM から得た気温を用いて求めた CO2 混合比の差（緑線）

図 5 3 波長 DIAL による CO2 混合比[ppm]（上）と気温[℃]（下）の同時観測例（時間高度断面図）

4

大気化学研究 第 51 号 (2024)

合比の高度分布は安定しており，高度 1 km 以下に分布を客観解析データなどから推定することで420 ppm 以上の濃い CO2 が溜まっているのが分かる。

混合比への変換処理が行われてきた。しかし，CO2

一方，気温は高度 3 km 付近の逆転層が 120 m/h で観測において 1%の精度が要求される現在，我々下降している様子が観測され，CO2 混合比の時間変が開発した技術により，気温を同時に観測するこ動とは様相が異なっていた。

とで CO2 計測精度を向上させた。
この技術により，

図 6 に 3 月 5 日 23:25-23:55 に DIAL で観測されより正確な CO2 濃度の測定が可能となった。さらた気温分布と 3 月 5 日 21 時に茨城県館野で打ち上に，DIAL では波長分離が難しい近接した複数波げられたラジオゾンデの気温分布，および，3 月 6 日

長を使用するため，複数波長の同時観測が困難で0 時の都立大近傍の MSM 気温分布をそれぞれ示ある。そのため，大気の散乱体であるエアロゾル

す。ラジオゾンデでも高度 3 km 付近に逆転層が見えや大気分子の時間変動の影響を無視するためにていたが，DIAL 観測に比べ 1～2℃低く，逆転層付は，波長のできるだけ速い切り替えが必要である。

近では 4℃程低くなっていた。時間が 3 時間程ずれ，

我々は 1 ショット（2 ms）ごとの波長切り替えを

距離が 90 km ほど離れていることが影響していると考実現し，3 波長がほとんど同じ大気を観測できるえられる。一方，MSM は DIAL に比べて高さ分解能ようにした。

が粗く 3 km の逆転層が見えていない。

CO2 DIAL は，まだ開発途上にあり解決すべき

図 7 に，DIAL 観測信号と図 6 の気温観測データ

課題が多く残っているが，濃度分布の時間的推移を用いて解析した CO2 混合比の差DN を示す。ここで，を連続して観測することや CO2 排出源の近傍の空ラジオゾンデと MSM の気温分布は DIAL の分解能

間的分布の観測など，従来の手法では困難だったと合わせるように平滑化した。高度 3 km 付近におい観測データの取得が可能である。これらのデータて CO₂混合比の差はラジオゾンデに対し−5.4 ppm

は，地球温暖化の予測精度を向上させるために重（−1.3%），MSM に対し+2.6 ppm （+0.6%）となり，ライ要であり，さらに気候モデルの改善や環境政策の

ダー信号の信号雑音比から得る統計誤差（1.8 ppm

策定においても有用である。

＠3 km）以上の差が生じた。また，DIAL 気温に比べ，ラジオゾンデと MSM の気温が全体的に低いため，

参考文献

混合比差においても−1～−2 ppm 程度のオフセットがEdner, H., Ragnarson, P., Spännare, S., & Svanberg, S. (1993).

見られた。以上の結果から，CO₂混合比の議論を

Differential optical absorption spectroscopy (DOAS)

1% （4 ppm）の精度で行うためには，気温を同時に

system for urban atmospheric pollution monitoring. Appl.

測定することが極めて重要であることがわかる。

Opt.,

32(3),

327–333.

https://doi.org/10.1364/AO.32.000327

5．まとめ

Gibert, F., Flamant, P. H., Cuesta, J., & Bruneau, D. (2008).

本解説では，我々のグループが開発した CO2 濃

Vertical 2-μm Heterodyne Differential Absorption Lidar

度の鉛直分布を観測可能な DIAL 技術を紹介した。

Measurements of Mean CO2 Mixing Ratio in the

DIAL を使用した CO2 濃度の高精度な導出には，Troposphere. J. Atmos. Ocean. Techn., 25(9), 1477–1497.

以下の 2 つの主要な課題がある。まず，DIAL で

https://doi.org/10.1175/2008JTECHA1070.1

得られるのは CO2 分子の密度であり，これを混合

Gurney, K. R., Law, R. M., Denning, A. S., Rayner, P. J., Baker,

比に変換するには観測時の大気密度を必要とす

D., Bousquet, P., et al. (2002). Towards robust regional

る。従来の手法では，観測点の気温と気圧の高度

estimates of CO2 sources and sinks using atmospheric5

大気化学研究 第 51 号 (2024)

transport

models.

Nature,415(6872),

626–630.

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https://doi.org/10.1038/415626a

https://doi.org/10.1364/AO.48.000748

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https://doi.org/10.1186/s40645-023-00562-2

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differential absorption lidar with a quasi-phase-matching
optical parametric oscillator and photon-counting detector

612729–12740.

大気化学研究 第 51 号 (2024)

原稿受領日: 2024 年 5 月 15 日
掲載受理日: 2024 年 6 月 3 日

著者所属：
1．東京都立大学 システムデザイン学部* 責任著者:
Yasukuni Shibata <sibata@tmu.ac.jp>

7

総説 ―トピックス： 「大気の能動型リモートセンシング」―

Research Focus

Article No. 051A02

高スペクトル分解ライダーによるエアロゾル濃度の鉛直
プロファイル計測
Measurement of vertical profiles of aerosol concentrations using highspectral-resolution lidar
神慶孝 1 *，青木誠 2
ライダーはエアロゾルの鉛直分布を計測できるリモートセンシング手法であるが，種々のエアロゾル濃度を推定するためには後方散乱光強度に加えて偏光解消度や消散係数／後方散乱係数比（ライダー比）を多波長で測定することが重要である。ライダー比を測定する方法としてラマン散乱ライダー手法と高スペクトル分解ライダー（HSRL）手法があるが，日中でも高感度で測定できる HSRL 手法が今後のエアロゾルライダーとして有望である。しかし，HSRL は高コストで安定性に欠けるのが長年の課題であった。筆者らは，マルチモードレーザーを用いた低コストでシンプルな HSRL システムを開発し，エアロゾル濃度の鉛直プロファイルの連続的な観測に成功した。将来的には次世代のエアロゾルライ
ダーネットワーク用のライダーとして展開することを目指している。

１．はじめに信号の時間応答から高度毎の後方散乱光強度を測東アジアでは，乾燥地域で発生する砂塵嵐（黄砂）定することができる。また，レーザーの偏光方向に対や大都市における大気汚染エアロゾル，シベリアのする水平・垂直成分を分離して測定することで，非球森林火災起源のバイオマス燃焼スモークなど，様々

形エアロゾル（主に黄砂）は垂直偏光成分が大きくなな大気エアロゾルが発生・輸送され，大気環境に影るため，黄砂の検出が可能となる。

響を与えている。国立環境研究所では，東アジアに上記のような一般的なエアロゾルライダーの説明をおけるエアロゾルの空間分布を把握するため，国内しても，結局ライダーではエアロゾルの何を測定でき

外に約 20 地点のライダー観測ネットワーク（Asian

るのか分からないという質問をされることが多い。ライ

dust and aerosols lidar observation network: AD-Net）

ダーでは消散係数などの光学的なパラメータは測定を構築し，エアロゾルの鉛直分布を連続的にモニタリできるが，重量濃度や粒径分布など一般的に知られングしている[Shimizu et al., 2016]。図 1 に示すように，ているエアロゾルの物理パラメータを直接測定するこライダーはパルスレーザーを大気中に照射し，エアロとはできない。よって，測定される光学パラメータからゾルや大気分子からの後方散乱光を望遠鏡で集光エアロゾルの重量濃度に変換する必要があり，そのする。受信光は光検出器（光電子増倍管等）によってためのアルゴリズム開発およびライダー開発が現在

電気信号に変換され，高速 A/D 変換器でデジタルでも活発に行われている。本稿では，まずライダー信化された後 PC 等に記録される。光の往復の時間

号からどのようにエアロゾル濃度を推定するのかにつ（Time of flight）から観測高度がわかるため，ライダー

1

大気化学研究 第 51 号 (2024)

ことは可能である。
ライダーで測定されるバルク消散係数を粒子タイプ別に分離する手法は，2000 年代から国立環境研究所のライダーグループで開発された。Sugimoto etal.[2003]は鉱物ダストと球形エアロゾルの外部混合モデルを仮定し，偏光解消度を使って鉱物ダストの混合比を推定することで，両成分の消散係数を分離する手法を開発した。本手法を用いて AD-Net の全地点において 2 成分の消散係数を抽出し，標準プロダクトとして準リアルタイムで公開している（ https://www-lidar.nies.go.jp/AD-Net/ ） 。 ま た ， 鉱 物
ダストの消散係数を質量濃度に変換するため，サン
プリング測定との比較によって変換係数を推定する研究も行われている[Sugimoto et al., 2011; Shimizu et

図 1 エアロゾル計測ライダーシステム

al., 2011; Kai et al., 2023]。
いて説明し，種々のエアロゾル濃度の推定で重要と消散係数と後方散乱係数の比であるライダー比はなるラマン散乱ライダー手法と高スペクトル分解ライ

光吸収性の大きいエアロゾル（ブラックカーボン）にダー（High-spectral-resolution lidar: HSRL）手法につ対しては大きく(60〜100 sr)，光吸収性の小さいエア

いて解説する。また，筆者らが推進している次世代ラロゾル（海塩など）は小さい（~20 sr）ことがわかっていイダーネットワーク用低コスト HSRL システムの開発にるため[Burton et al., 2012]，光吸収性の観点から粒ついて紹介し，エアロゾル濃度の観測例を示す。

子を分離することが可能である[Nishizawa et al., 2008,2017]。ライダー比を得るためには，エアロゾルの消2．ライダーによるエアロゾル濃度の計測

散係数と後方散乱係数を独立的に抽出する必要が

図 1 で示したライダーで測定可能なエアロゾルのある。ミー散乱ライダー信号を表すライダー方程式に光学パラメータは後方散乱係数と消散係数，偏光解は，大気分子とエアロゾルの後方散乱係数と消散係消度（垂直偏光／水平偏光比）である。実際のライダ数が含まれている。このうち大気分子成分は大気密

ー信号には，様々な種類の大気エアロゾル粒子を含度から計算することができるため，大気分子の後方散むバルクからの後方散乱光が含まれている。エアロゾ

乱係数と消散係数は既知とすることができる。一方，

ルの粒径分布や粒子形状，複素屈折率によって後エアロゾルの後方散乱係数と消散係数は未知数であ方散乱光の強度が異なるため，ライダー信号から大るため，ミー散乱信号から両者を独立的に抽出する

気エアロゾルの化学組成や粒径の情報を直接抽出ことができない。そこで，エアロゾルからの後方散乱

するのは不可能である。しかし，大気エアロゾルの粒

光を光学的なフィルタリングで除去し，大気分子から子タイプ毎（鉱物ダスト，海塩粒子，ブラックカーボン，の後方散乱光のみを受信すれば，未知数を一つ（エ硫酸塩エアロゾルなどの大気汚染粒子など）によってアロゾル消散係数のみ）に減らすことができる。以上

光学特性や微物理特性が異なることを利用し，偏光のことから、消散係数と後方散乱係数を独立的に抽解消度や後方散乱波長比（カラー比），光吸収性を出するためには，ミー散乱ライダー信号とは別に大気測定することによって粒子タイプを光学的に分離する

分子散乱信号の測定が必要となる。大気分子散乱2大気化学研究 第 51 号 (2024)

信号の測定手法としては、ラマン散乱ライダー手法と比べて約１桁信号が大きくなるが，それでもレイリー

高スペクトル分解ライダー（HSRL）手法が挙げられる。

散乱と比べると 1 桁小さい。また，回転ラマン散乱による周波数シフトは小さいため（0.5~5 nm），エアロゾ
ルからのミー散乱を除去するための高価な光学フィ(a) 大気散乱光スペクトル

ルターが必要となる。
強度

レイリー散乱（大気分子）

ミー散乱（エアロゾル）

高スペクトル分解ライダー手法では，大気分子散乱としてレイリー散乱を用いるため，昼間でも高感度で消散係数を測定できる。図 2 に高スペクトル分解ライダー手法の概念図を示す。通常の高スペクトル分(b) 狭帯域フィルターによるミー散乱の除去
透過 フィルター
率 透過率
・
強
度

解ライダーでは，レーザーの周波数モードが一つである単一モードレーザーが送信部で使用される。ミーフィルター後の受信光強度

散乱とレイリー散乱は中心周波数がほぼ同じである
が，スペクトル幅が異なる。大気分子はエアロゾルに周波数比べて高速で運動しているため，レイリー散乱の方が

図 2 高スペクトル分解ライダー手法の概念図

ドップラー拡がりが大きくなる。ミー散乱とレイリー散乱を分離して測定するためには，ミー散乱を除去し，レイリー散乱を透過するような狭帯域の光学フィルタ

3．ラマン散乱ライダー手法と HSRL 手法

ーが受信部で必要となる。狭帯域フィルターとして，

ラマン散乱ライダーは，通常は窒素分子による振ヨウ素フィルターなどの蒸気吸収フィルターや動ラマン散乱が使われる[Ansmann et al., 1990]。窒素[Piironen & Eloranta, 1994; Hair et al., 2008; Hayman

分子の振動ラマン散乱によるラマン周波数シフト量は& Spuler, 2017]，エタロンやマイケルソン干渉計など

2330 cm-1 であり，送信レーザーの波長（励起波長）がの干渉計が使われる[Grund & Eloranta, 1991; Imaki

355 と 532 nm の場合ラマンシフトされた波長は 387 と& Kobayashi, 2005; Liu et al., 2012]。狭帯域フィルタ

607 nm である。これらの波長はエアロゾルからのミーーを用いてミー散乱を除去するためには，ミー散乱と散乱の波長から離れているため，受信部において波

狭帯域フィルターの波長を合わせる必要がある。そ長別に光を分離する光学素子（ダイクロイックビームのため，レーザー波長ないしは干渉計の波長制御がスプリッタ）を使うことで容易に分離可能である。しか必要となる。よって，ラマン散乱ライダーと比べると複し，ラマン散乱光は極めて微弱であるため，日中は雑であり，且つ単一モードレーザーが必要であること

背景光に埋もれて測定が難しくなる。一方で分光がから高コストである。多波長化となれば，波長毎に狭容易であるためロバストなシステムとなる。AD-Net で

帯域フィルターが必要となり，波長制御も複雑化する。

は３地点において多波長ラマン散乱ライダーが設置

そのような背景から，高スペクトル分解ライダーを市

さ れ 、 連 続 的 に 運 用 さ れ て い る [Nishizawa et al.,

販で調達することは，現在に至るまで困難となってい2017; Hara et al., 2018]。欧州では可搬型の多波長シる。しかし，近年では衛星搭載ライダーに HSRL が導ステムが開発されており[Engelmann et al., 2016]，欧

入されており[Wehr et al., 2023; Dai et al., 2024]，次世

州だけでなく中央アジアなど遠隔地での観測にも導代のエアロゾルライダーとして有望である。HSRL 手

入されている[Hofer et al., 2020]。また，振動ラマン散法のレビューについては神[2020]にまとめているため

乱の代わりに回転ラマン散乱を用いる手法も開発さ参照されたい。

れている[Veselovskii et al., 2015]。振動ラマン散乱と3大気化学研究 第 51 号 (2024)(a) 大気散乱光スペクトル子を必要とするのではなく，一つの掃引型干渉計で


多 波 長 化 が 可 能 で あ る [Jin et al., 2022] 。 Jin et

al.[2017]では，市販のマルチモードレーザーを光源として日中のエアロゾル消散係数の鉛直プロファイルの計測に成功している。しかし，市販のマルチモード(b) 干渉計透過スペクトル

レーザーは通常長い共振器を使用している（Jin et

al.[2017]のケースでは約 60 cm）。干渉計の透過スペ

クトルの周期をマルチモードレーザーのモード間隔

に一致させるためには，干渉計もレーザー共振器長
図 3 マルチモードレーザーを用いた高スペクトル分解ライ
ダー手法の概念図に合わせる必要がある。光路差の大きい干渉計を使う場合，ミー散乱の除去効率が下がることに加えてライダーの受信視野を狭くする必要があるため，通常の HSRL と比べて測定効率が悪くなる（すなわち，信4．マルチモード HSRL システムの開発
エアロゾル消散係数を昼夜連続で測定するために

号対雑音比が低くなる）。同じ出力を持つ単一モード

は HSRL 手法の導入が必須であるが，単一モードレレーザーと比べた場合，エアロゾル消散係数の測定

ーザーが高価であることや波長制御が複雑で安定性

誤差は約１桁大きかった[Jin et al., 2018]。

に欠けることが課題であった。そこで，低コストでシン

上記の問題を解決するため，Jin & Aoki[2023]では

プ ル な HSRL シ ス テ ム を 実 現 す る た め ， Jin et

HSRL に適したマルチモードレーザーを用いたシス

al.[2017]ではマルチモードレーザーを用いた HSRL

テムを開発した。HSRL に適したマルチモードレーザ

手法（マルチモード HSRL）を開発した。図 3 にマルーとは，モード間隔が適度に大きく（共振器長が短く），

チモード HSRL 手法の概念図を示す。図 2 で示したスペクトル幅が狭い（パルス幅が長い）レーザーであ

大気散乱スペクトルとは異なり，マルチモードレーザ

る。ミー散乱とレイリー散乱を効率良く分離し，且つ測ーを用いるためミー散乱は複数の周波数モードを持

定バイアスが小さくなるような干渉計の自由スペクトルつ。ミー散乱とレイリー散乱を分離して測定するため，領域は約 1.5 GHz である（すなわち約 20 cm の光路

ミー散乱のモード間隔に一致する周波数スペクトル差）[Jin et al., 2022]。この干渉計の透過スペクトルのを持つ干渉計を高分解能分光素子として用いる。干モード間隔に一致するレーザーの共振器長は約 10

渉計の周期的な透過スペクトルによってミー散乱のcm である。また，スペクトル幅を狭くする（パルス幅を各モードを除去し，レイリー散乱を抽出することがで長くする）ため，レーザー出力鏡の反射率を市販のレきる。さらに，干渉計を 1 フリンジ分だけ周期的に掃ーザーよりも高くしている。反射率を上げることでレー引することで，複雑な波長制御が不要なシステムとしザーの高出力化が難しくなる。そこで，レーザー発振

た。

器の出力を増幅するための増幅器を導入し，高品質

マルチモードレーザーは，単一モードレーザーとで理想的なスペクトルを持つレーザーの高出力を図

比べて約 1/2 のコストで入手可能であるため，本手法った。HSRL に適したレーザーの導入によって，単一によって低コスト化が可能となる。また，掃引型干渉

モードレーザーを用いた HSRL と同レベルの測定誤計を用いた手法は波長制御が不要であるため安定差を持つシステムの開発に成功した。

的で長期運用可能なシステムとなる[Jin et al., 2020]。

図 4 につくばでマルチモード HSRL によって測定

さらに，従来手法のように波長毎に高分解能分光素された 4 種のエアロゾル（ブラックカーボン，海塩粒子，

4大気化学研究 第 51 号 (2024)

トル分解ライダー（HSRL）手法について解説した。さらに，マルチモードレーザーを用いた HSRL システムの最新の開発状況について紹介し，測定された種類
別エアロゾルの濃度の高度分布を示した。マルチモ
ード HSRL は試作段階であり，ユーザーフレンドリー
なものにするためにはレーザーの制御やデータ取得
ソフトウェアをよりシンプルにする必要がある。さらに，
主に光ファイバーの接続部で損失が大きく，光学素子の交換によって受信信号を約１桁大きくできると見込まれる。
ライダー信号から推定された種々のエアロゾル濃度がどれだけ正しいのか，サンプリング観測との比較

図 4 マルチモード HSRL で測定された(a)ブラックカーボ
ン，(b)海塩粒子，(c)大気汚染粒子，(d)鉱物ダストの重量濃度の時間高度断面図（黒ドットは雲底または降水，灰色部分は雲やノイズにより測定不可の領域を示す）による検証が今後の課題となる。Hara et al.[2018]ではラマン散乱ライダーから得られたエアロゾル濃度を大気エアロゾル化学成分連続自動分析装置やブラッ

大気汚染粒子，鉱物ダスト）の重量濃度について，

クカーボン濃度計と比較している。また，多波長

2023 年 4 月の 1 ヶ月間の時間高度断面図を示す。4

HSRL 観測データからエアロゾルの複素屈折率や粒種のエアロゾル濃度は波長 532 nm の消散係数から径分布などの光学・微物理特性を推定すること変換されたものであり，各種類の混合比は偏光解消[Müller et al., 2019]についても今後の課題となってい度，ライダー比，後方散乱カラー比から決定された。

る。

4 月 13 日と 22 日の黄砂イベントでは約 0.1 mg/m3 の濃度が観測された。4 月 29 日には海塩粒子が卓越謝辞していた。この日はつくばにおいて強い南風が吹い本研究は，環境省・（独）環境再生保全機構の環ており，太平洋から海塩粒子が輸送されてきた可能境研究総合推進費（JPMEERF20205R01）により実施性がある。観測期間中はブラックカーボンの高濃度イした。

ベントがなかったが，4 月 3 日から 5 日の黄砂イベン
ト時に大気汚染粒子やブラックカーボンなどの微小参考文献

粒子と黄砂が混合して飛来してきたことを示唆していAnsmann A., Riebesell M., & Weitkamp C. (1990),

る。これまではラマン散乱ライダーで夜間のデータのMeasurement of atmospheric aerosol extinction profiles

み解析されていたが，HSRL の導入によって昼夜にwith a Raman lidar, Opt. Lett., 15(3), 746-748.

わたってエアロゾル濃度の鉛直分布を観測できるよう

Burton S. P. et al. (2012), Aerosol classification using airborneになったのは大きな進歩である。

HighSpectral

Resolution

Lidarmeasurements–

methodology and examples, Atmos. Meas. Tech., 5, 73-98.

5．まとめと今後の展望

Dai G. et al. (2024), Aerosol and cloud data processing and

本稿では，ライダー観測データからエアロゾルのタ

optical property retrieval algorithms for the spaceborne

イプを光学的に分離する手法について紹介し，分離

ACDL/DQ-1, Atmos. Meas. Tech., 17, 1879-1890.

するために必要なラマン散乱ライダー手法と高スペク

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原稿受領日: 2024 年 5 月 21 日
掲載受理日: 2024 年 6 月 10 日

著者所属：
1. 国立環境研究所地球システム領域
2. 情報通信研究機構電磁波研究所* 責任著者:
Yoshitaka Jin <jin.yoshitaka@nies.go.jp >7

総説 ―トピックス： 「大気の能動型リモートセンシング」―

Research Focus

Article No. 051A03

衛星搭載雲・降水レーダの最新動向
Recent trends of spaceborne cloud and precipitation radar
金丸佳矢 1 *私たちはその場に行かずに雨や雲の情報が把握できる世の中が当たり前となった。その実現に一役買っているのは，リモートセンシング技術である。本稿では，能動型リモートセンシングとしてレーダによる雲や降水観測の基本的仕組みを説明する。また，リモートセンシング技術の最たる例である，宇宙からのリモートセンシングとして雲や降水観測を実現する衛星搭載雲・降水レーダの最新の動向を紹介する。

１．はじめに所にまとめるとその面積はサッカーコートの半分ほど

宇宙から見ると漆黒の闇の中に青く輝く地球は水しかなく，雨量計 1 個が数 km 程度の空間代表性をの惑星ともよばれる。しかし地球上に存在する水のほ持っていたとしても地球表面に対する被覆率は 1%ほ

とんどは海水で，私たちが利用しやすい水資源は湖どに過ぎない[Kidd et al., 2017]。自然環境や紛争地

や河川のごく限られた表層の淡水でしかない。その域などによって人が立ち入ることが難しい場所もある

供給源のほとんどは陸上に降り注ぐ雨と雪（合わせてため，現地の観測だけでは限界がある。

降水と呼ぶ）なので，降水が少なければ水不足にな

こうした課題に応える計測手法として，遠くにあるるし，多ければ水災害が起きてしまう。そのため，水対象物の情報を把握するリモートセンシング技術が資源を適切に利用するには降水の地域分布を監視ある。その最たる例として宇宙からのリモートセンシン

することが欠かせない。また，降水現象は，地表付近

グが挙げられる。人工衛星に搭載された測器からのに多く分布する水蒸気が風によって上空に持ち上げ

観測の場合，地球表面を均質に繰り返し観測するこられ，凝結核をもとに水蒸気が凝結し雲粒が雨粒にとができるほぼ唯一の観測手段となる。

成長あるいは昇華して発生した氷晶が雪片に成長し筆者は宇宙から雨を把握する衛星搭載降水レー

落下する現象で，相変化を伴いつつエネルギーを鉛ダに関連する研究にこれまで取り組んできた。本稿

直方向に輸送する役割を持つ。降水量は潜熱量としでは，レーダ観測の基本的な仕組みとして降水強度て地球のエネルギー収支を理解する上で重要な要の推定方法 を簡単に説明する。 そして，衛星搭載降素の側面も持つ。

水レーダに加えて衛星搭載雲レーダの最近の動向

これらの背景もあり，降水量を正確に把握する試について紹介する。衛星ミッションにありがちであるが，みが長年続けられてきた。一番簡単かつ正確なのは，ミッション名，センサー名，機関名の略語が大量に発観測したい場所に雨量計を設置することである。しか生するため，略語一覧を最後にまとめている。

し，降水の時空間変動は大きく，ある程度の広さの分布を把握することを地上の雨量計だけで達成するのは容易ではない。世界中に配置された雨量計を一箇1大気化学研究 第 51 号 (2024)

図 1 左) 球形の降水粒子（温度 10℃）を仮定したときの粒径（mm）に対する後方散乱断面積（mm2）。周波数 5.34 GHz（波長 56mm）は紫線，13.6 GHz（波長 22 mm）は緑線，周波数 35.5 GHz（波長 8.4 mm）は青線，94.0 GHz（波長 3.2 mm）は橙色，をそれぞれ示す。右) 左)と同じだが，消散断面積（mm2）。

2．レーダによる雲・降水の観測のような小さな粒子を観測するためには，電波の性レーダ（RADAR）は RAdio Detecting And Ranging

質として後方散乱断面積が大きくなる高い周波数をの略語であり，電波を使って遠方にある対象物を探利用することが好まれる（ただし，測器開発の難易度

知および測距する装置のことを指す。レーダは自らもあがる）。一方で，降水粒子と電波の波長の大きさ

電波を照射し，その電波が対象物に衝突して発生すが同程度となると，後方散乱断面積は粒径に対してる散乱の一部（後方散乱）の強度を測る。電波は空大きく変動する。雨の大きさは数 mm 程度なので，そ

気中を光速で進むので，電波の送信した時刻から受の粒径に対して後方散乱断面積が単純に変動する

信した信号強度の遅延時間がその対象物までの距方が得られる情報の解釈が容易なので，雨の観測に離に換算することが出来る。また，ドップラー効果を

は低い周波数の利用が好まれる。また，伝わる電波

利用することで対象物の動きを測ることも出来る。

の強さは対象物までの伝搬経路中の媒質（雲や雨の量）によって減衰する。図 1 右は降水粒子の大きさに2.1 雲と降水に対する電波の性質

対する減衰の大きさ（消散断面積𝜎#$% ）を示す。電波

レーダを用いて雲や降水観測をする場合，実際にの波長に対して降水粒子が十分に小さい場合，消散観測する測定量は目的とする変数（例えば，雲水量

断面積は粒径の 3 乗に比例し，周波数が高くなるほや降水強度）ではない。図 1 左は Mie 理論から計算ど大きくなる。そのため，周波数の高い電波を用いるした球形の降水粒子の大きさに対する後方散乱の強と近くにある雲や降水を把握できても，その遠方にあさ（後方散乱断面積𝜎!" ）を示す。地上設置の気象レ

る雲や降水の信号が減衰してしまい把握することがーダとしてよく利用されている電波の周波数（波長）と難しくなってしまう。これらの理由によって，降水（雲）して 5.34 GHz（56 mm），衛星搭載降水レーダとしてを把握する場合は低い（高い）周波数の電波が利用用いられている 13.6 GHz（22 mm）と 35.5 GHz（8.4されている。逆に言えば，電波の波長によって降水mm），衛星搭載雲レーダとして用いられる 94 GHz

粒子の粒径に対する応答が異なるため，複数の波長（3.2 mm）の場合を示す。電波の波長に対して降水を用いた観測をし，測定値の違いから降水粒子の粒粒子が十分に小さい場合，後方散乱断面積は粒径径に関する情報を推定し，雲や降水に関する物理量の 6 乗と周波数の 4 乗に比例する。そのため，雲粒の推定精度を向上させることも可能である。
2

大気化学研究 第 51 号 (2024)

図 2 全球降水観測計画 GPM の主衛星に搭載された二周波降水レーダ DPR が観測した 10 年間（2014 年 3 月から 2024 年
2 月）の地表面（観測可能な最低高度）降水量の分布（mm/30 日）。

2.2 雲や降水の定量的推定

降水強度𝑅（本稿では雨だけを考える）はレーダで雨や雲のように無数に存在する降水粒子(/%
𝑅 = ∑.01
𝐷.6 (𝑉4,. − 𝑤)

5を観測する場合，その測定値はレーダの性能で決ま(3)る観測体積中の後方散乱断面積の総和として表すこと表される。ここで𝑉4 は降水粒子の終端落下速度，とが出来て，（ここでは伝搬経路上にある雲や降水に

𝑤は大気の鉛直速度である。雨の終端落下速度は近よる減衰は無視し）等価レーダ反射因子𝑍& と呼ぶ:

似 的 に 粒 径 の 0.67 乗 に 比 例 す る の で [Atlas &Ulbrich, 1977]，大気の鉛直流速度をゼロとすると式'!

/%
𝑍& = " (')|$ ∑.01
𝜎!",.
( |*#

(1)

(3)は
𝑅∼

このとき𝜆は電波の波長，𝜋は円周率，3|𝐾2 (𝜆)|3 = |(𝑛2 − 1)/(𝑛2+ 2)|3 で𝑛2 は水の複素

7& (
5

6.59
%
∑/
.01 𝐷.

(4)と近似することが出来る。𝑎: は比例係数である。

誘電率，𝑁4 は雲や降水の総粒子数である。後方散乱以上のことから，レーダから得られる情報から降水

断面積は粒子の形状によっても大きさが変わる。ここ

強度を求めるには，降水粒子の大きさと個数に関すでは簡略化し，降水粒子は液相の球形粒子とし，電る情報（粒径分布）が必要となる。粒径分布の表現方

波の波長が降水粒子の粒径に対して十分大きいレ法は様々な式が提案されているが，ここでは修正ガーリー散乱を考える。その場合，先に述べた通り後方

ンマ分布を使って表現する:

散乱断面積は粒径の 6 乗に比例する。レーダ反射

𝑁(𝐷) = 𝑁; 𝐷< exp(−Λ𝐷)

因子𝑍は
/

%
𝑍 = ∑.01
𝐷.5(5)𝑁; ，Λ，𝜇は粒径分布を特徴づけるパラメータである。

(2)

粒径分布を仮定することで，その𝑛次のモーメント𝑚= はガンマ関数Γを用いてと定義される。𝐷は降水粒子の直径である。一方で，
3

大気化学研究 第 51 号 (2024)>

𝑚= = ∫;?(=@<@1)

𝐷= 𝑁(𝐷)𝑑𝐷 = 𝑁; A'()(*

レーダの観測値から雲や降水に関する量を把握す(6)

ることが可能となるが，地球規模でそれらを定量的に把握するとなると，粒径分布を特徴づけるパラメータとして表すことが出来る。レーダ反射因子は 6 次のモの地域依存性を把握する必要がある。現在運用中のーメント，降水強度は 3.67 次のモーメントに対応する衛星搭載降水レーダ（GPM 主衛星搭載の DPR）は，

ので両者は
1B

図 1 のように降水粒子の粒径と後方散乱断面積・消)(+𝑚5 = 𝑁; )(!.-+?(<@9))(+?(<@C.59))(!.-+)(+(𝑚6.59 ))(!.-+

散断面積の関係が電波の波長に依存することなどを(7)

利用し，降水の粒径分布の情報を推定しながら降水量を推定している[Seto et al. 2021]。図 2 は GPM 主と関連付けることが出来る。係数を簡便にすることで
𝑍 = 𝑎𝑅D

衛星に搭載された DPR が観測した 10 年間の地表面（観測可能な最低高度）観測の降水量を示す。DPR(8)は GPM 主衛星の軌道によって，緯度 65 度程度までが得られる。最後に，粒径分布のパラメータを現地観の範囲（地球表面の約 9 割）を観測している。レーダ

測などから求めることで𝑍-𝑅関係の係数が求まり，レの性能には限界があるため，高緯度で卓越する降雪ーダから得られる（等価）レーダ反射因子から降水強の多くの事例を DPR で観測することは難しいが度を求めることが可能となる。雲水量や雨水量は 3 次[Skofronick-Jackson et al., 2019]，地球規模で正確なのモーメントに該当するので，同じような手続きを繰り

降水量分布を把握することが可能となった。

返すことで推定が出来る。実際に推定を行うためには今回無視した伝搬経路中の雲や降水に伴う減衰の補正誤差や非レーリー散乱や複雑な粒子形状などを考慮する必要があり，様々な不確実性が存在する。

図 3 衛星搭載雲・降水レーダが関係する衛星ミッションの年表。OSCAR（Observing Systems Capability Analysis and Review
Tool, https://space.oscar.wmo.int/）を参考にした。なお，将来計画については，変更があり得る。カッコの中に示しているアルファベットは，Ku は 14 GHz 付近の周波数，Ka は 35 GHz 付近の周波数，W は 94 GHz 付近の周波数の電波を使っていることを示している。

4

大気化学研究 第 51 号 (2024)

3．最新の動向

球での雲とエアロゾルの観測は地球温暖化予測の不宇宙からの雲や降水のレーダ観測によって得られ確定性を減少させるためにもその重要性が指摘された科学的成果やその応用研究は多岐にわたる。限らてきており，より高い周波数の電波を用いたレーダにれた紙面や筆者の力で解説することは難しいので，よる宇宙からの雲観測の実現を目指す機運が高まっ

詳細は Battaglia et al. [2020]や Nakamura [2021]なた。結果的に，世界初のレーダによる宇宙からの雲

どをご参照いただきたい。本稿では技術寄りとなるが，観測は NASA が開発した CloudSat 衛星搭載の雲プ

岡本[2019]による解説から情報を更新しつつ，衛星

ロファイリングレーダ CPR と米国とフランスの共同ミッ

搭載雲・降水レーダの最新の動向について「高機能ションである CALIPSO 衛星に搭載されたライダー化」と「多様化」の視点から紹介する。

CALIOP によって実現された[Stephens et al., 2018]が，その後継とも言える衛星計画が今まさに始まろうとしている。それは，JAXA と ESA の日欧共同ミッションと3.1 高機能化
図 3 は衛星搭載雲・降水レーダが関係する衛星ミして開発が進める雲エアロゾル放射ミッションッションの年表を示す。もともと，日本はレーダ開発にEarthCARE [Illingworth et al., 2015; 菊池ら, 2019]でおける技術に強みがあり，日米共同ミッションとして始ある。EarthCARE 衛星に搭載される CPR は JAXA とまった熱帯降雨観測衛星 TRMM は，今の JAXA とNICT により共同開発され，CloudSat 衛星搭載のNICT が共同開発した降雨レーダ PR を TRMM 衛星

CPR よりも高感度に雲の検出が可能となる。また，に搭載することで，世界で初めての宇宙からのレー

EarthCARE 衛星搭載の CPR は宇宙からの雲・降水ダによる定量的な降水観測を実現した。TRMM の成観測としては世界初となるドップラー速度計測機能を功が，全球降水観測計画 GPM につながり，図 2 でもつ。CPR は宇宙から地表面に向けて鉛直下向きで説明したように二周波降水レーダ DPR による高精度観測を行うので，雲や雨の鉛直速度を測定することな地球規模の降水観測の実現につながっている。全が可能となる。落下速度の違いから両者を識別し，雲粒の大きさや雨量などの推定にも役立つことが期待
さ れ て い る 。 EarthCARE 衛 星 に は 大 気 ラ イ ダ ー
ATLID も搭載されていて，同時に搭載される他のセンサーのデータと合わせて解析することで，地球温暖化の予測精度向上につながることも期待されている 。 記 事 執 筆 時 に お い て は ， EarthCARE 衛 星 は2024 年 5 月に打ち上げられ，軌道上でセンサーの機
能確認が行われている。
衛星搭載雲レーダによる雲のドップラー速度計測
は EarthCARE によって実現される。衛星搭載降水レーダによる降水のドップラー速度計測も 2029 年ごろの実現に向けた動きが具体化している。日本国内では，2023 年 6 月に降水レーダ衛星ミッション PMM がJAXA でプロジェクト化された。PMM 衛星に搭載される予定の KuDPR は，DPR の性能限界によって見逃図 4 AOS ミッションにおける観測測器と参加機関について（https://aos.gsfc.nasa.gov/ 2024/05/20 閲覧）。

しが多かった高緯度の降雪も十分に検出が出来るよ5大気化学研究 第 51 号 (2024)

うに高感度化される。また，KuDPR は衛星搭載降水

つつ，INCUS と呼ばれる衛星ミッションが米国で立ちレーダとしては初めてのドップラー速度計測機能をも上がった[Haddad et al., 2022]。INCUS では 100 kg

ち，CPR では観測が難しい多量な雨をもたらす降水程度の小型衛星に降水レーダを搭載し，数十秒の時

雲内の雨と雪の区別や大気の鉛直速度の測定を目間差をもって 3 機のフォーメーションフライトを行う。そ指している。図 4 にあるように，PMM は米国が 2030

して，レーダ観測値の時間変化から対流活動に伴う年代に実現を目指して検討されている国際的な衛星

質量フラックスを求めることを目的としている。また，ミッション AOS に参画する前提で開発が進められて宇宙産業化の取り組みのひとつとして，米国民間気いる。AOS-Sky 衛星に搭載されるレーダもドップラー

象会社 Tomorrow.io が政府系機関から資金調達しな

速度計測機能を持つ予定であり，雲観測をターゲット

がら小型衛星搭載降水レーダの開発を進めているとしているが，使用する周波数はまだ決まっていない。

[Roy et al., 2023]。2023 年の 4 月と 6 月に実証機として Tomorrow-R1 & R2 が打ち上げられた。計画によると今後 2 年の間に 8 機の追加が予定されている。

3.2 多様化
レーダ開発は高い技術力を必要とするため，衛星

4．まとめ

搭載降水レーダの運用は世界に一台のみの期間が長らく続いた。ここに来て，そのような時代が終わりを

本稿では，能動型リモートセンシングとしてレーダ告げた。ひとつは，中国が進める衛星搭載の二周波による雲や降水観測の基本的仕組みを説明した。雲

降水レーダ PMR を搭載した衛星 FY-3G が，2023 年や降水に対してレーダが測定する量は把握したい量

4 月に打ち上げられたこと[Zhang et al., 2023]である。

（例えば，雲水量や降水強度）を直接観測するわけ

PMR は DPR とほぼ同じ（あるいは少し向上した）性ではない。粒径分布の情報を介することで，把握した能をもつ。これまで，PR/DPR は JAXA や NASA といい量の推定が可能となる。また，宇宙からの雲や降った宇宙開発機関が主導する TRMM/GPM の衛星

水観測を実現する衛星搭載雲・降水レーダの最新のに搭載されてきた。一方で，FY-3G は中国の気象現動向について，高機能化と多様化の視点で紹介した。

業機関である CMA と宇宙開発機関 NRSCC によっ

筆者の研究活動は TRMM/GPM といった国際的て開発された。したがって，これまで技術実証を含めな衛星ミッションによって実現した成果を享受する形た研究開発要素の高かった衛星搭載降水レーダが，で 実 施 し て き た 。 最 近 は PMM 立 ち 上 げ や

他国ではあるものの現業機関で運用されることになっEarthCARE に関わり始めており，息の長い衛星ミッシ

た点は興味深い事例と言える。

ョンの進展と自身の研究者人生が連動しながら進む，また，地球観測分野で世界的潮流となっている小

そんな幻想をつい最近まで持っていた。小型衛星の型衛星利用のひとつとして降水レーダを搭載する開開発にも触れたように，衛星ミッションの研究開発の発が米国を中心として民間企業も巻き込みながら進進む速度が増している。小型衛星に搭載された降水

められている。昨今，技術革新が著しい小型衛星のレーダが PR/DPR の観測を継続するのは性能として開発スピードとレーダ開発を連動させることで，大型現時点では難しい。しかし，少数の高性能大型レー衛星および高機能レーダを開発する衛星ミッションでダと性能が限られるが多数ある小型レーダは二者択

は難しいアジャイルな開発が可能となった。NASA は一ではなく，観測頻度や品質補正などの点で相補的2018 年に総重量約 10 kg の小型衛星搭載の降水レな関係性をもつ。これら多様性を活かした研究開発

ーダ RainCube によって，宇宙からの降水観測を技術が今後重要になってゆくだろう。

実証した[Peral et al., 2018]。この開発経験を生かし6大気化学研究 第 51 号 (2024)

謝辞

参考文献

本稿をまとめるにあたり，JAXA 降水観測ミッション

Atlas, D., & Ulbrich, C. W. (1977), Path- and Area-Integrated（PMM）分科会 後継ミッション検討グループ報告書

Rainfall Measurement by Microwave Attenuation in the 1–「将来の降水観測ミッションへの提案」を参考にした。

3 cm Band, Journal of Applied Meteorology and

また，DPR の降水量データは JAXA 地球観測衛星

Climatology,

データ提供システム（https://gportal.jaxa.jp/gpr/）から

https://doi.org/10.1175/1520-

入手した。

0450(1977)016<1322:PAAIRM>2.0.CO;2

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Battaglia, A. et al. (2020), Spaceborne cloud and precipitation

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radars: Status, challenges, and ways forward, Reviews of

AOS: Atmosphere Observing System

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ATLID: Atmospheric Lidar

Haddad Z.S. et al. (2022), Observation Strategy of the Incus

CMA: Chinese Meteorological Administration
CALOPSO:

Cloud–Aerosol

Lidar

and

Mission: Retrieving Vertical Mass Flux in Convective

InfraredUpdrafts from Low-Earth-Orbit Convoys of Miniaturized

Pathfinder Satellite Observations

Microwave Instruments, IGARSS 2022 - 2022 IEEECALIOP: Cloud–Aerosol Lidar with Orthogonal

International Geoscience and Remote Sensing Symposium,

Polarization

Kuala Lumpur, Malaysia, 6448-6451, https://doi.org/

CPR: Cloud Profiling Radar

10.1109/IGARSS46834.2022.9884264

DPR: Dual-frequency Precipitation Radar

Illingworth, A. J. et al. (2015), The EarthCARE Satellite: The

EarthCARE: Earth Cloud Aerosol and Radiation

Next Step Forward in Global Measurements of Clouds,

Explorer

Aerosols, Precipitation, and Radiation, Bulletin of the

ESA: European Space Agency

American Meteorological Society, 96(8), 1311-1332.

GPM: Global Precipitation Measurement

https://doi.org/10.1175/BAMS-D-12-00227.1

INCUS: INvestigation of Convective UpdraftS

Kidd, C. et al. (2017), So, How Much of the Earth’s Surface Is

JAXA: Japan Aerospace Exploration Agency

Covered by Rain Gauges?, Bull. Amer. Meteor. Soc., 98, 69–

KuDPR: Ku-band Doppler Precipitation Radar

78, doi: 10.1175/BAMS-D-14-00283.1.

NASA:

National

Aeronautics

and

Space

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NRSCC: National Remote Sensing Center of China

巻, 3 号, p. 181-196, https://doi.org/10.11440/rssj.39.181

NICT:

National

InstituteofInformation

andNakamura, K. (2021), Progress from TRMM to GPM, JournalCommunications Technologyof the Meteorological Society of Japan. Ser. II, 99(3), p.

PMM: Precipitation Measuring Mission

697-729, https://doi.org/10.2151/jmsj.2021-035

PMR: Precipitation Measurement Radar

岡本 謙一 (2019), 衛星搭載降雨レーダ, 日本リモートセ

PR: Precipitation Radar

ンシング学会誌,

RainCube: Radar in a CubeSat

https://doi.org/10.11440/rssj.39.171

TRMM: Tropical Rainfall Measuring Mission

39 巻 , 3 号 , p. 171-180,

Peral E. et al. (2018), Radar Technologies for Earth Remote
Sensing From CubeSat Platforms, Proceedings of the IEEE,
106(3),

7404-418,

https://doi.org/

大気化学研究 第 51 号 (2024)

10.1109/JPROC.2018.2793179
Roy, R. J., J. Carswell, M. Sanchez-Barbetty, T. Maese & J.
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Software-Defined Ka-band Precipitation Radar in Space,2023 IEEE Radar Conference (RadarConf23), San Antonio,
TX,

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1-6,

https://doi.org/

10.1109/RadarConf2351548.2023.10149672
Seto, S. et al. (2021), The Precipitation Rate Retrieval
Algorithms for the GPM Dual-frequency Precipitation
Radar, Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser.
II, 99(2), 205-237, https://doi.org/10.2151/jmsj.2021-011
Skofronick-Jackson et al. (2019). Satellite Estimation of Falling
Snow: A Global Precipitation Measurement (GPM) Core
Observatory Perspective. Journal of Applied Meteorology
andClimatology,

58(7),

1429-1448.

https://doi.org/10.1175/JAMC-D-18-0124.1
Stephens, G. et al. (2018), CloudSat and CALIPSO within the
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Bull.

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Soc.,

99,

569–581,https://doi.org/10.1175/BAMS-D-16-0324.1.
Zhang, P. et al. (2023), FY-3G Satellite Instruments andPrecipitation Products: First Report of China’s Fengyun
RainfallMission

In-Orbit,

J

RemoteSens.,

3,https://doi.org/10.34133/remotesensing.0097.

原稿受領日: 2024 年 5 月 22 日
掲載受理日: 2024 年 6 月 12 日

著者所属：
1. 情報通信研究機構 電磁波研究所 電磁波伝搬
研究センター リモートセンシング研究室* 責任著者
Kaya Kanemaru <kanemaru@nict.go.jp>

8会員からのお知らせ

JpSAC news

Article No. 051N01

Taiwan-Japan Workshop on Atmospheric Physics andChemistry （台日大気物理・化学ワークショップ）
参加報告
猪俣 敏 1 *，佐藤 圭 1，坂本陽介 12024 年 5 月 16 日（木）・17 日（金）の 2 日間，台研究所の雲生成チャンバーの見学も行った。横浜市

湾台北市の中央研究院原子與分子科学研究所

立大学では，関本奏子准教授の研究室を訪問し，（Institute of Atomic and Molecular Sciences（IAMS）,

MS/MS を用いた SOA 成分の特定に関する研究を紹Academia Sinica）内において，中央研究院と IAMS介した。そして，その際の話し合いで，LIN 博士から主催の Taiwan-Japan Workshop on Atmospheric

日本の研究者を台湾に招待してワークショップを開Physics and Chemistry （TJWAPC 2024，台日大気

催したいとの申し出があり，それが実現して今回の開

物理・化学ワークショップ）が開催された。本ワークシ催となった。

ョップが対象とする研究テーマは以下の 3 つである。

日本からの参加者（招待講演者）の人選は日本側①一般的な大気物理・化学（ラボ実験，フィールド観世話人に任された。大気エアロゾルに関する研究で，測，チャンバー実験，モデルシミュレーションなど），

なるべく幅広い分野の研究が紹介できるように配慮し，②多相プロセス（二次有機エアロゾル（SOA）等の粒

また今後の研究交流も重要になると考え，若手研究

子生成及び成長における化学的作用など），③気相者の参加も考慮した。日本からの参加者のうち，シニ

化学物理（気相での化学反応性，反応速度，反応機

ア研究者は，秋元先生と我々日本側世話人の 3 名に構など）。日本から 14 名の研究者と博士課程の学生

加え，フィールド観測・健康影響の分野から，奥田知が招待講演者として参加した。全体では台湾側と併

明博士（慶応義塾大学・教授），藤谷雄二博士（国立せて，参加者は約 30 人であった。

環境研究所・主幹研究員），エアロゾル分析の分野

本ワークショップ開催のきっかけは，2023 年 1 月にから，河野七瀬博士（近畿大学・講師），飯沼賢輝博

遡る。秋元肇先生（国立環境研究所名誉研究員）が士（沖縄科学技術大学院大学・コアファシリティスペ

IAMS の外部評価委員として呼ばれた際，Jim Jr-Min

シャリスト），多相プロセス研究の分野から，江波進一

LIN 博士（IAMS 副所長兼国立台湾大学化学科教博士（筑波大学・教授），玄大雄博士（中央大学・准授）から SOA に関する日本での研究を学びたいとの教授），モデルシミュレーションの分野から，森野悠博

申し出があった。そして，2023 年 4 月 22 日から 27 日

士（国立環境研究所・室長）の計 11 名の参加となっにかけて，LIN 博士が博士課程の学生（Yen-Hsiu

た。学生・ポスドクとして，茅場聡子博士（筑波大学・

LIN 氏）とともに来日し，国立環境研究所と横浜市立梶野研で学位を 2024 年 3 月に取得。現在，国立環大学を訪問した。国立環境研究所では，佐藤からス

境研究所で JSPS 特別研究員），福山大輔氏（横浜市

モッグチャンバー装置やチャンバーを用いた研究内

立大学・関本研 D3），山本慎尋氏（北海道大学・廣容の紹介，猪俣からエアロゾル－放射－雲相互作用

川研 D2）の 3 名が参加した。
ワークショップ初日は，セッション A として，IAMS

に関する研究の紹介を行った。関連して気象庁気象1

大気化学研究 第 51 号 (2024)

所長の Ching-Ming WEI 博士による開会のあいさつ

LUO 博士（IAMS・アシスタント研究員）による新規手の後，1986 年のノーベル化学賞受賞者の Yuan-Tseh法によるラジカル反応の速度定数の決定手法に関す

LEE 先生の講演が予定されていたが，交通渋滞に巻る講演と，坂本によるペルオキシラジカルとエアロゾ

き込まれ到着が遅れるハプニングがあり，先に秋元

ルへの取り込みに関する講演があった。セッション D

先生が「Foci of Recent Atmospheric Chemistry andでは，Mao-Chang LIANG 博士（中央研究院地球科

Physics Research」というタイトルの基調講演を行った。

学研究所・研究員）による三酸素同位体を利用した

秋元先生の講演の最中に LEE 先生が到着され，秋オゾンとエアロゾルの不均一反応の研究，江波博士

元先生の講演に続いて，LEE 先生が講演された。

による水溶液の不均一性に関する講演があった。セ

LEE 先生は気候変動の危機に関して，今がまさにタッション E では， Chia-Cen WANG 博士（国立中山ーニングポイントであることを強調された。その後に，大学・教授）から，VUV 光電子分光を用いたエアロゾ

奥田博士のエアロゾルの毒性等に関する講演があり，

ル表面の特徴の探索の研究について，玄博士より，最初のセッションが終了した。コーヒーブレークの際エアロゾルのイオン強度の重要性や表面張力の研究に，記念撮影を行った（写真 1）。

についての講演があり，一日目を終了した。

続くセッション B では，藤谷博士からエアロゾルの二日目のセッション F は，河野博士のエアロゾル中

エージングの毒性に関する講演および LIN 博士と山の OH ラジカル前駆物質の量を見積もる手法の紹介，

本氏からクリーギー中間体が関わる反応についての

Li-Hao YOUNG 博士（中国医科大学・准教授）による講演があった。昼食後のセッション C では，Pei-Ling

MCM を用いたボックスモデルと観測データとの比較

写真 1 TJWAPC 2024 参加者のグループ写真。最前列左から Jim Jr-Min LIN 博士（IAMS 副所長）
，Pei-Ling LUO 博士（台湾側世話人代表），Ching-Ming WEI 博士（IAMS 所長），秋元肇博士，Yuan-Tseh LEE 博士，猪俣敏博士（日本側世話人代表），Jer-Lai KUO 博士（IAMS 副所長）。

2

大気化学研究 第 51 号 (2024)についての講演があった。セッション G では，Charles

さらに，感銘をうけたのは台湾側のもてなしであっ

C.-K. CHOU 博士（中央研究院環境変遷研究センタた。ワークショップ前夜は，日本料理店での歓迎会をー・研究員）による台湾での大気汚染物質の状況に開いてもらい，そこでは，IAMS で育てたぶどうを用いついての講演があり，続いて，猪俣から酸性既存粒た果実酒がふるまわれ，皆が堪能した。ワークショッ

子存在下での SOA 収率の増大について，福山氏か

プ一日目の夜は，台湾の伝統料理店に案内され，台ら酸化生成物の官能基の研究についての講演があ湾料理を堪能した。ワークショップ二日目の夜は，大った。

学内の部屋で，家庭料理をふるまっていただいた。

午後に入り，セッション H では，佐藤より，国立環境部屋の中の至るところで小さなグループができ，日本研究所のスモッグチャンバーを用いた芳香族炭化水と台湾の研究者同士の交流が親密に行われた場に

素の光酸化反応による環の開裂反応に関する研究なった。

について，森野博士より，モデルシミュレーションから

今後は，個別の共同研究や，台湾の学生・ポスドクの光化学オゾンや PM2.5 研究へのアプローチにつの日本側の受け入れや，逆に日本の学生・ポスドク

いて講演があった。セッション I では，飯沼博士によの台湾への留学・派遣などで，より一層研究交流がる，沖縄で台風通過後に BVOC の放出が増え，光化

深まり，関係性が強固になっていくことを期待してい学オゾンや PM2.5 も増える現象に関する考察についる。

て，Hui-Ming HUNG 博士（国立台湾大学・教授）か

謝辞

らは，可搬型の大気汚染物質計測機器の紹介および SO2 存在下での二次有機エアロゾル生成の影響

本ワークショップの台湾側の実行委員の皆さん，サに関しての講演があった。

ポートしていただいたスタッフ・学生の皆さん全員に最後のセッション J では，講演を予定していた Ta-

感謝を申し上げたい。特に，その中に日本人の高橋Chih HSIAO 博士（国立台湾大学・教授）が体調不良

開斗博士（IAMS・研究員，写真 1 の二列目の左からで講演がキャンセルになり，時間ができたため，国立

3 人目）がいらっしゃったのは非常に心強かった。

台湾大学の校史館の見学となった。国立台湾大学は，
1928 年（昭和 3 年）に帝国大学の 7 番目として開校されたものであり，キャンパス内では至るところでその著者所属：歴史を感じられた。しばしの“小旅行”の後，茅場博

1. 国立研究開発法人国立環境研究所士による 2050 年の将来予測に関する研究，Yu-* 責任著者:

Chieh TING 博士（国立台湾大学・助教）による光吸

Satoshi Inomata <ino@nies.go.jp>

収性エアロゾルに関する研究の講演で，本ワークショ
ップは終了した。
講演時間は，シニア研究者が 25 分発表＋15 分質疑の合計 40 分，学生・ポスドクが 20 分発表＋10 分
質疑の合計 30 分で，丁寧な説明ができる発表時間と議論を深めることができる十分な質疑時間が確保された時間割が組まれた。また，会場の雰囲気もお互いの研究を理解しようという姿勢での聴講，質疑が行われ，十分に有意義なワークショップとなった。

3

会員からのお知らせ

JpSAC news

Article No. 051N02

書評『雲の物理とエアロゾル 物理と化学の基礎から学ぶ』
持田 陸宏 1 *
書籍名：雲の物理とエアロゾル 物理と化学の基礎

扱う後半は，雲凝結核・氷晶核といったエアロゾルのから学ぶ

テーマから，水雲・氷雲の成長・降水過程まで取り上

近藤 豊・小池 真 著

げている。本書評の著者にとって不勉強のテーマもISBN978-4-13-062731-3

少なくないが，エアロゾルへの興味を出発点として，

東京大学出版会

雲・降水粒子の理解に進み易い印象を持った。

定価：本体価格 4,500 円＋税

本書の専門性や分量は，大学の研究室に加わった卒研生や大学院生が，大気エアロゾルや，エアロ近藤豊先生・小池真先生による上記の新刊が出版

ゾルと雲の関係を研究テーマとするにあたり，その基された。本書は，大気エアロゾルと雲・降水粒子を支礎となる知識を得る上で丁度良いと思われる。また，配する過程や，それを記述する物理や化学について

一方で，本書の内容に関わる先端的テーマに取り組

体系的に解説している。大気化学の視点に基づくエむ研究者にとっても，自身の専門的知識を確認し，まアロゾル研究の目的・背景の多くには，エアロゾルのた周辺分野の理解を深める上で，頼りになる解説書

気候影響が関係しているであろう。本書は，エアロゾ

である。個人的には，担当している大気エアロゾル科

ル，雲・降水粒子のそれぞれの理解のみならず，気学の授業の内容と共通点が多いことから，当授業の候影響にも関係の深いエアロゾルと雲・降水を結び

参考資料のひとつとして活用したいと思う。

付ける理解を養う構成になっている。私を含め，両者

大気エアロゾルと雲・降水過程を繋ぐ知見は今なの関係を理解してエアロゾル研究に取り組みたい諸お限られており，この解決の重要性が広く受け入れら氏にとって，大いに助けになる一冊が登場した。

れることに疑いは無い。しかし，エアロゾルの放射影

本書の前半は，大気の構造などの導入的な説明

響に関する研究が進む一方で，雲・降水の形成を通の後，エアロゾルの運動や粒径分布，また，その種した水循環・気象現象への影響を理解するための分

別や生成過程，特性等について解説している。分子野間連携は活発とは言い難い。本書には著者らの主運動や核生成，吸湿特性といった熱力学が関わる張が前面に出ている訳ではないが，現役・次世代の諸々のテーマを扱っており，物理化学に馴染みの少研究者に対して，これらの連携を後押しするメッセー

ない初学者にとっては，耳学問や論文読みだけではジも本書に込められていると私は受け止めている。

エアロゾルの理解に達し得ないという強いメッセージを受け取るかもしれない。高次の含酸素有機化合物の核生成への関わりなど，新規性のあるテーマにも著者所属：触れており，大気エアロゾルについて過去に教科書

1. 名古屋大学宇宙地球環境研究所で学んだ者にとっても，最新のエアロゾル研究を理解* 責任著者:するための要点を確かめることができる。雲の物理を

Michihiro Mochida <mochida@isee.nagoya-u.ac.jp>

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Article No. 051N03

第 29 回大気化学討論会のお知らせ
山地一代 1 *，定永靖宗 2，河野七瀬 3，坂本陽介 4，八代尚 4，池田恒平 4，中島英彰 4，関谷高志 5，竹谷文一 5，中山智喜 6，持田陸宏 7，角皆潤 7，
内田里沙 8，齋藤尚子 9
第 29 回大気化学討論会を 2024 年 10 月 9 日～
11 日に兵庫県神戸市で開催いたします。対面での口頭発表およびポスター発表を実施予定です。また，
10 月 10 日午後には，富岳見学会や懇親会などを計画中です。「港町・神戸」にて，日頃の研究成果のご発表や活発な議論を行って頂けますよう，準備を進めています。皆様のご参加をお待ちしております。
緑豊かな六甲の山々と穏やかな瀬戸内海に抱かれた「港町・神戸」を感じながら，熱い議論や自由な研究交流ができる機会となればと考えています。

主催： 日本大気化学会, 名古屋大学宇宙地球環境研究所（ISEE）
共催： 神戸大学大学院海事科学研究科への入構手続きが必要なため，事前に参加希望者を会場： 神戸大学 統合研究拠点コンベンションホー

募らせて頂く予定です。

ル（兵庫県神戸市ポートアイランド内）
日程： 2024 年 10 月 9 日（水）午後（12:30 頃）から 11

詳細は以下の第 29 回大気化学討論会 Web サイトで

日（金）午後（16:00 頃）までの予定

ご確認ください。

開催形式： 対面開催の予定（対面で活発な議論を

https://jpsac.org/symposium/29th_touronkai_2024/行っていただくために原則現地のみの開催を予定していますが，やむを得ない事情で現地開催までのスケジュール予定

参加ができない方のために口頭発表のみのリ申込方法・参加費の詳細公開： 7 月上旬

アルタイム映像配信を検討しています。）

講演・参加申込受付開始： 7 月上旬

懇親会： 10 月 10 日（木）夕方に神戸市中心部（三ノ講演申込および予稿原稿送付〆切： 8 月中旬

宮駅周辺）にて開催予定です。

参加申込・参加費振込〆切： 9 月中旬

保育支援: 討論会開催期間中に保育支援を実施し講演プログラム公開： 9 月中旬ます。
宿泊・交通： 各自で手配頂けますよう，お願いします。

講演および参加の申込は第 29 回大気化学討論会

お早めの宿泊・交通（航空券等）の確保をごWeb サイトで受け付ける予定です。7 月以降に WEB

検討下さい。

サイトで内容をご確認の上，講演申込，参加登録お「富岳」見学（オプション）: 10 月 10 日（木）午後に，討よび振込をお願いします。

論会会場に隣接する理化学研究所計算科学＊1 講演発表は会員のみ可能です。

研究センターにて，スーパーコンピュータ「富＊2 当日参加の申し込みはございません。期日ま岳」の見学ツアーを予定しています。研究所

でに参加申込・振込をよろしくお願いします。
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大気化学研究 第 51 号 (2024)

問合せ先：〒658-0022 神戸市東灘区深江南町 5 丁
目 1-1 神戸大学大学院海事科学研究科 第 29 回大気化学討論会事務局<meeting2024-jpsac ＠jpsac.org>
大会実行委員会（LOC）： 山地一代（代表，神戸大学）・定永靖宗（大阪公立大学）・河野七瀬（近畿大学）・坂本陽介・八代尚・池田恒平・中島英彰（国立環境研究所）・関谷高志・竹谷文一（海洋研究開発機構）・中山智喜（長崎大学）・持田陸宏・角皆潤（名古屋大学）・内田里沙（日本自動車研究所）・齋藤尚子（千葉大学）
プログラム委員： 中山智喜（主担当，長崎大学）・石戸谷重之（産業技術総合研究所）・入江仁士（千葉大学）・江波進一（筑波大学）
著者所属：
1. 神戸大学
2. 大阪公立大学
3. 近畿大学
4. 国立環境研究所
5. 海洋研究開発機構
6. 長崎大学
7. 名古屋大学
8. 日本自動車研究所
9. 千葉大学* 責任著者:
Kazuyo Yamaji <kazuyo@maritime.kobe-u.ac.jp>2

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Article No. 051N04

2024 年度日本大気化学会奨励賞
日本大気化学会では日本の大気化学分野の発展を担う若手研究者を奨励するため，奨励賞を授与しています。第20回（2024年度）奨励賞は2024年5月27日より受賞候補者の募集を行い，7月12日に募集を締
め切りました。
ただいま選考作業が進められておりますが，8月中旬に受賞者を決定し，10月9日より神戸で開催される第29回大気化学討論会において授与式ならびに記念講演を行う予定です。
過去の受賞者および大気化学会奨励賞に関する細則については，日本大気化学会HP：
https://jpsac.org/activity/prize/jpsac-incentive-award/
https://jpsac.org/about/rule/
をご参照ください。
日本大気化学会
表彰推薦委員長（日本大気化学会運営委員会）

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Article No. 051N05

第２回日本大気化学会論文賞の選考結果について
受賞論文：Degradation of PAHs during long range

長くしていることを示した。

transport based on simultaneous measurements at

このように本論文の研究は，通常の観測結果だけ

Tuoji Island, China, and at Fukue Island and Capeでは得られない科学的知見をPAHsの分解過程に対Hedo, Japan, Environmental Pollution, 260, 113906,

して導いている点で，オリジナリティ，クオリティともに

doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113906, 2020.

高い研究であると判断できる。本論文のPAHs 研究
成果を基に，都市域においてオゾン濃度の増加にも

著者：Shimada, K., Nohchi, M., Yang, X. (責任著者),かかわらず，PAHs の分解が促進されない理由を

Sugiyama, T., Miura, K., Takami, A., Sato, K., Chen,

SOA コーティングから説明したさらなる研究成果も得

X., Kato, S., Kajii, Y., Meng, F., and Hatakeyama, S.

られている（Shimada et al. 2022）。PAHsの分解過程を
SOAコーティングと関係づけ，さらにSOAの発生源の受賞理由 ：多環芳香族炭化水素（PAHs）は，微小粒違いがPAHsの分解寿命に影響するという重要な知子状物質PM2.5の中でも毒性が高いと考えられている。

見を独自の観測・解析などから見出したことは，広く

しかしながら，中国から日本に越境輸送されるPAHs

大気科学へインパクトを与え，国際評価も高い国際の起源に対する議論は分かれており，輸送に伴う分共著論文であると評価できる。これらの高い評価は被解過程も含めた理解が必要である。本論文では中国

引用数の多さからも裏付けられている。また，PM2.5の

砣磯（Tuoji）島，長崎福江島，沖縄辺戸岬の3か所に

健康影響の観点からも，毒性が懸念されるPAHsの発

お い て PAHs の 同 時 観 測 を 行 い ， 数 値 モ デ ル

生源対策等に本論文の成果が寄与することも期待で

SPRINTARSおよびバックトラジェクトリーを用いて，こきる。以上の理由により，日本大気化学会は本論文

れら3か所に共通する空気塊を特定することで，中国に同賞を授与する。

から長距離輸送される空気塊中のPAHs の分解過程を定量化した。その結果，PAHsの一種であるベン（日本大気化学会運営委員会）

ゾ[a]ピレンの寿命は，大気中でのオゾンによる分解から予想される寿命よりもはるかに長いことを見出した 。 ま た こ の こ と を ， PAHs が 二 次 有 機 エ ア ロ ゾ ル（SOA）によってコーティングされ，気体オゾンとの接触が妨げられて分解反応が遅くなったことで説明した。
さらに，PAHsをコーティングしているSOAの発生源について，Tuoji島では自動車排出ガスが大きく寄与す
るのに対して，辺戸岬では石炭燃焼の寄与が大きい
ことを，多変量解析PMFを通して明らかにした。この解析から自動車排出ガス起源に比べて石炭燃焼起源のSOA の粘性が高いことが示唆され，結果としてオゾンによる分解からPAHsを保護し，PAHsの寿命を1

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Article No. 051N06

JpGU 2024 「大気化学」セッション開催報告
入江仁士 1*，中山智喜 2，石戸谷重之 3，江波進一 4
日 本 地 球 惑 星 科 学 連 合 （ JpGU ） 2024 年 大 会（JpGU- Meeting 2024）は，2024 年 5 月 26 日から 5
月 31 日に昨年と同じくハイブリッド形式（幕張メッセ会場＋オンライン）での開催となりました。大気化学セッ
ションには，45 件の投稿（口頭 25 件（うち招待講演 2件），ポスター20 件）があり，5 月 27 日に口頭セッショ
ン 4 コマ（1 コマ 90 分; ポスターフラッシュトーク含む）とポスターセッションを１コマ実施しました。
口頭発表セッションの現地会場では 40~50 名，オンライン会場には 20 名以上の参加があり，活発な議

図 1 現地での口頭発表の様子

論が繰り広げられました。大気化学セッションでは、
大気化学の周辺・境界領域や近年特に注目されている分野の研究者による招待講演を設けています。
今回は、精力的に研究を進められている 2 名の研究者による招待講演を実施しました。荒木健太郎博士（気象庁気象研究所）には，「気象庁地上マイクロ波
放射計観測網による気象監視・予測技術高度化の研究」，鈴木香寿恵博士（明治大学）には，「極域におけるデータ駆動型大気中微量物質輸送モデルの構築」というタイトルでご講演頂きました。

図 2 現地でのポスター発表の様子

口頭発表セッション終了後には別会場でポスター発表が行われ，こちらも参加者が多く，非常に活発な議論が繰り広げられました。

著者所属：

今回の JpGU はハイブリッド形式での開催ではあり

1. 千葉大学 環境リモートセンシング研究センター

ましたが，口頭発表・ポスターフラッシュトークともに、

2. 長崎大学 環境科学部

全員が現地で発表を行いました。日本大気化学会の3. 産業技術総合研究所 環境創生研究部門

原動力のひとつである研究者間の熱気のある議論を

4. 筑波大学 数理物質系化学域

欲する姿勢の表れではないかと感じました。

* 責任著者:

当セッションにご参加頂いた皆様，開催にご協力

Hitoshi Irie

頂いた皆様に深く感謝申し上げます。来年度の大気<hitoshi.irie@chiba-u. jp>

化学セッションにも是非ご投稿頂き，一層盛り上げて
いただけますよう，よろしくお願い申し上げます。

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Article No. 051N07

日本大気化学会会員集会プログラム
日時：2024 年 5 月 27 日（月）12:30–13:00
場所：幕張メッセ1) 金谷会長より挨拶
2) 会計・会員報告
3) 賛助会員のご紹介
4) JpGU2024 での大気化学セッションの開催状況
5) 日本大気化学会奨励賞の募集
6) 学会誌「大気化学研究」について
7) 男女共同参画・人材育成委員会の活動
8) 第 29 回大気化学討論会の準備状況
9) 学会役員選挙の制度改善に向けた選挙制度の一部変更について
日本大気化学会論文賞授与式（日本大気化学会 運営委員会）

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Article No. 051N08

第 35, 36 回日本大気化学会運営委員会議事録
第 35 回日本大気化学会運営委員会

定である。

日時：2024 年 2 月 6 日（木）09:30－12:35

5） 学会ウェブサイトの管理について

場所：WEB 会議による開催

情報広報担当の江波委員より，学会ウェブサイトの出席者：石島健太郎, 石戸谷重之, 岩本洋子, 江波

管理について報告があった。次年度のウェブサイト運進一, 大畑祥, 金谷有剛, 坂本陽介, 竹谷文一,

営については，契約料は増額するものの現業者に継中山智喜, 町田敏暢, 宮﨑雄三 （以上，運営委員），

続委託することが了承された。

山地一代（第 29 回討論会 LOC, 運営委員外）

直近に発生したウェブサイトの不具合（HP を閲覧

欠席者：入江仁士, 江口菜穂

できない事象）について報告された。ウェブサイトに（敬称略, 50 音順）

不具合が起きた場合の迅速な通知を業者側に要求することが提案され，リスク管理について議論がなさ

1） 議事録確認れた。
6） 論文賞の選定について

第 34 回運営委員会の議事録について確認がなされた。

表彰担当の町田委員より，論文賞の選考結果に

2） 会計・会員報告

ついて報告がなされた。運営委員会で諮った結果，会計・会員幹事の竹谷委員より会員の入退会およ

選考委員会で選ばれた論文に論文賞を授与すること

び会費未納者の状況について報告がなされた。

が決定した。
7） JpGU2024 における若手支援企画について

能登半島地震への対応として，被災した会員の年会費免除について周知を行った。災害対応の継続

男女共同参画人材育成担当の中山委員より，的な実施については規約の改正を伴うため継続審

JpGU2024 会期中の若手支援企画について報告が議とする。

なされた。大気化学セッションが開催される 5/27 の夜

3） 大気化学研究誌についてに懇親会を開催予定である。

編集担当の大畑委員より，「大気化学研究」第 50

JpGU 会場での学会ブース設置は人の常駐の観号の発行について報告がなされた。今号より学会ウ点から困難であるため，パンフレットの設置についてェブサイトに掲載されている PDF の目次から，各記事

プログラム委員・広報委員と連携しすすめる。

にリンク貼られることになった。学会ウェブサイトからも

8） 選挙制度の改善について記事タイトルが見えると良いという意見があった。学

選挙制度担当の宮﨑委員より，JpSAC 役員選挙

会誌の校閲については，準委員が増加したこともあり，制度の改善案について説明がなされた。2019 年実

外部委託はせずに委員会内で実施している旨，報施の選挙方法に関する web アンケートの結果および告された。

前期からの引継ぎ資料を元に，1）「立候補・推薦制

4） JpGU2024 準備状況度」の導入，2）役員名簿記載順の変更，3）選挙結果

プログラム担当の石戸谷委員より，JpGU2024 におの情報開示，4）電子化後の投票率低下，についてける大気化学セッションへの投稿状況と招待講演者

改善案が提示された。提示された改善案に関して運の確定について報告がなされた。会員集会は大気化

営委員会内で反対意見は無かったが，2 月末まで意学セッション開催日（5/27）の昼休憩中に実施する予見収集期間を設けることとした。今後は，2024 年春頃
1大気化学研究 第 51 号 (2024)2）会計・会員の状況に会員への説明を行い，2024 夏までに会員アンケー
トを実施する予定である。その後，2024 年 8 月頃の会計・会員幹事の竹谷委員より会員の入退会およ運営委員会で決議，2024 年末までを目処に選挙シ

び会費未納者の状況について報告がなされた。
4/16 に会計監査を実施し，2023 年度の収支報告

ステムに変更を反映する。
9） 2024 年度第 29 回大気化学討論会についてについて問題が無かったことが報告された。能登半

討論会 LOC の山地会員より，会場の決定につい

島地震被災会員の支援については 3/31 時点で申して報告がなされた。2024 秋は大気化学関連の様々込みが無かった旨が報告された。

な国際会議が開催されるため，主要な会議を避ける

3）大気化学研究誌について

ような日程を 2 月末までに決定し，会員にアナウンス

編集担当の大畑委員より，「大気化学研究」第 51を実施することが提案了承された。保育施設の確保

号の編集状況について報告がなされた。

が困難になるため，土曜日を含めない日程とする。

4）選挙制度の改善について

10） iCACGP-IGAC2024 （マレーシア）への若手発

選挙制度担当の宮﨑委員より，JpSAC 役員選挙

表参加者への参加登録費サポートについて

制度の改善に向けた今後の進め方について提案が金谷会長より，学生会員を対象とした参加登録費あった。JpGU 期間中の会員集会にて告知を行い，サポートの提案があった。申請から採用までのルー

ML にて改善案の詳細を説明した後，7 月中旬を目

ルを明確化した後に会員に周知することが了承され処に会員アンケートにより意見収集することが了承さた。要旨の投稿締切は現時点では 4 月末となっていれた。アンケートの結果を受けて，次回の運営委員る。

会で改善案の再検討と決議を行う予定である。

11） その他

5）男女共同参画・人材育成委員会の活動についてなし

男女共同参画人材育成担当の江口委員より，討以上論会における若手支援について提案があった。進学のモチベーションに繋がるような支援策であれば良いという意見があった。具体的な支援策については

第 36 回日本大気化学会運営委員会

継続審議とした。

日時：2024 年 5 月 17 日（木）09:30－12:10

JpGU 会場で配布予定の学会パンフレットの準備

場所：WEB 会議による開催

状況について確認がなされた。

出席者：石島健太郎, 石戸谷重之, 岩本洋子, 江口

6）2024 年度第 29 回大気化学討論会について
討論会 LOC の山地会員より，第 29 回大気化学討菜穂, 大畑祥, 金谷有剛, 竹谷文一, 中山智喜,
町田敏暢, 宮﨑雄三 （以上，運営委員），

論会を 10/9-11 に神戸大学統合研究拠点コンベンシ

山地一代（第 29 回討論会 LOC, 運営委員外）

ョンホールホールで開催することが報告された。6 月

欠席者：入江仁士, 江波進一, 坂本陽介

上旬に討論会ウェブサイトを開設し，7 月上旬発表申（敬称略, 50 音順）

し込みを開始する予定である。発表申し込み締め切
りは 8 月中旬，参加申し込み締め切りは 9 月中旬，

1）議事録確認

参加費は例年通りの予定である。江口委員より，討論第 35 回運営委員会の議事録について確認がなさ

会中の女性会員集会について提案があった。要旨れた。

集について，PDF 版を参加者に配布し，印刷物の配布は希望者のみとすることが提案された。

2

大気化学研究 第 51 号 (2024)

7）JpGU2024 準備状況
プログラム担当の中山委員より，JpGU2024 における大気化学セッションの準備状況について報告があった。発表件数は 45 件で，4 コマの口頭セッションとポスターセッションがある。会場での LAN の接続方法について確認がなされた。
8）会員集会の資料案について副会長の岩本委員より，JpGU2024 会期中の会員集会および論文賞表彰式で用いるスライド資料について，各委員会より資料を提出して欲しい旨が伝えられた。会員集会のオンライン配信はせず，後日資料の PDF 版をパスワード付きで会員に配布することが了承された。
9）その他
金谷会長より，日本学術振興会の育志賞について説明があった。今年は会員から応募がないため学会から推薦できなかったが，活動として重要なので今後も続けていきたい。iCACGP-IGAC2024 大会は約520 件の要旨投稿があったことが報告された。オンラ
イン参加も可能なので，是非 iCACGP-IGAC2024 大会に参加してほしい。
以上（日本大気化学会 運営委員会）

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大気化学研究 第 51 号 (2024)

編集後記
今号では，トピックスとして「大気の能動型リモートセンシング」をテーマに CO2 ライダー，エアロゾルライダー，雲・降水レー
ダーに関する 3 編の総説記事を掲載しました。大気の構成成分であるガスや粒子を対象に赤外，可視，マイクロ波を用いた能動型観測について，最新の知見を交えて解説していただきました。執筆，並びにレビューを引き受けていただいた皆様に感謝いたします。対象，波長帯の観点からも上記テーマの記事としてバランスの良い構成になったと思っています。先日打ち上げが成功した EarthCARE に関連したトピックでもあります。日本語で分量も多くないので，ぜひ，これまでリモートセンシングに馴染みのなかった方やこれらを研究対象にしてこなかった方にも手に取ってもらい，これらのデータにも興味を持ってもらえればと思います。(YS)

大気化学研究 第51号 （2024年7月23日 発行）
編集兼発行： 日本大気化学会
編集委員： 大畑祥（共同編集長），坂本陽介（共同編集長），上田紗也子，佐伯田鶴，染谷有
連絡先： 〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター 日本大気化学会事務局
電話： 03-5389-6237
FAX： 03-3368-2822
電子メール： jpsac-post@as.bunken.co.jp
ホームページ： https://jpsac.org/publications/aacr/《本誌掲載著作物の転載を希望される方へ》
本誌に掲載された著作物を転載される場合は，上記までご連絡ください。無断での二次使用や勝手な加工はお控えください。