「レーザセンシングする」を考えてみる
岩坂 泰信
一般社団法人環境創造研究センター（〒461‒0005 名古屋市東区東桜 2‒4‒1）

Consider the Target of Laser Sensing
Yasunobu IWASAKA
Center for Environmental Creative Studies, 2‒4‒1, Higasisakura, Higasiku, Nagoya, 461‒0005（Received December 17, 2019）
Atmospheric researches using Lidar engineering have been making lots of interesting and important contributions on meteorology and climate research, and we are from now asked to monitor more complicatedspace such as indoor environment, air of inside of natural forest and so on with the Lidar technique.

レーザに関する基礎的な理論が 1940 年代から急正体がある程度解っている大気中のものの代表は速に体系化され，1950 年代には爆発的に関連の実雲であろう．私が所属した礒野研究室は降水の研究験が増えてきた．これらの研究では旧ソヴィエットをしており，雲や降水を調べる上で，ライダーによ連邦の研究者によるものも多く，1960 年代に入る

る雲観測は，研究を大きく進歩させるのではなかろと，大学では，理科系の学生はロシア語も勉強せね

うかと思われていた．新米助手の仕事の一つとしばならぬといった風潮さえ生まれていた．1964 年て，「ライダーを作ってみよ」と言うことになり，「量子エレクトロニクスの分野に基本的な貢献をし，ライダーの勉強を始めた．

メーザ，レーザの原理に基づく発振器と増幅器を実

東北大学の稲葉文男（故人）教授を招いて講義を現した」として，タウンズ，バソフ，プロホロフ受けたり，九州大学の広野求和（故人）教授に気象（C.T. Townes, N.G. Basov, A.M. Prokhorov）にノーベ学会や地球電磁気学会の場でいろいろ教わったりしル物理学賞が授与された．

ながらライダー作りが始まった．当時，広野研究室

このノーベル賞の受賞に先立つ 1963 年，フィの助手だった藤原玄夫（その後，九州大学から福岡ヨッコとスムリン（G. Fiocco, L.D. Smullin）がネイ大学に移られ，福岡大学をライダーの有力な拠点にチャー誌にライダーによる大気計測を試みた結果をされた）には，細かい技術的なことの相談にも乗っ発表しているのである．そして，コリス（R.T.H.てもらいながらの作業が続いた．

Collis）が雲をターゲットにライダー観測を始めて1970 年代，80 年代はライダーで大気計測をしており，1965 年に科学誌サイエンスに結果の一部をいる者にとって，不思議で幸運な時であった．大き紹介している．この頃から，ライダーによる大気計な火山噴火が待っていたかのように起きたのであ測が世界のあちこちで試み始められる．私が大学院る．1974 年 10 月にグアテマラのフエゴ山（Fuegoでの修業を終え，名古屋大学の礒野教授（故人）のMountain）が大噴火をおこし成層圏まで大量の火山研究室の助手になって大気の勉強を始めた頃はそん灰を噴き上げたのである．こう書くとなんでもないな時代であった．1972 年には日本でレーザレーダ

ようだが，成層圏まで本当に吹き上がっているの研究会が発足した．

か？

44444444444444444がそもそも知りたいところなのである．そし大気中にレーザパルスを射出してみると，いろんて，火山噴煙がどのように成層圏を移動するのかになものから散乱光がやってくる．いろんなものと書ついては，いろいろな分野で関心がもたれていた．

いたが，そのほとんどは正体が不明である．この状「火山噴火によって大気中に撒き散らされた火山況は今でも変わらない．

灰が気候の変化を引き起こすことがあるのか？」と©2020 Laser Radar Society of Japan1

「レーザセンシングする」を考えてみる（岩坂 泰信）

いう問は，現在でも吟味するべき多様な側面を持つでいるものは，火山灰ばかりではない．さまざまな問いである．長期にわたって地球規模の気象に影響ガスがある．そのようなガスと火山灰はどんな関係を与えるような噴火については，噴煙が成層圏までにあるのかについては，いまだ明らかにはなってい達していることがポイントの一つと考えられていないが，その関係性を示唆する観測結果をもたらしる．対流圏にとどまっているとなると，降水によったのは，ライダー観測なのである．て比較的早く大気圏から洗い流されてしまい地球規模の気象変化につながりにくいという訳だ．

ライダーの観測からは，噴火後に急速に濃度の上昇が見られるが，その途中から偏光解消度が低下し気象学で成層圏がクローズアップされるように始めるのである．詳細は解らぬものの，水蒸気からなったのは 1970 年代である．とりわけ我が国では，水滴への変換が起きていることや，その変換過程が大気力学の伝統があり 1960 年代の中頃から成層圏噴煙中の極めて小さい火山灰粒子を核として生じての大気の動きに強い関心がもたれるようになっていいること，さらには，ある程度大きさが計測できるた．成層圏に吹き込まれた火山灰は，成層圏の大気程度の粒子の表面でガスから溶液への変換が起きて運動に応じた動きをするであろうから，火山灰の動いることもあろうと推定されている．噴煙に含まれきを詳細に観察すれば，成層圏の大気力学にとってている水蒸気が成層圏で水滴に変わり，初期の噴煙価値ある情報が得られると思われた．の粒子濃度を増加させていると思われる．水滴に変しかし，完成度の高い既存の学術集団が求める情報を簡単に提出できたわけではない．当時のライダー観測は，極めて初歩的な荒っぽいものであった．
ただ，そうは言っても，ライダーがキャッチした
火山噴煙の動きは，気象の研究者に成層圏や大気中のダスト等に関心を向けさせる大きな切っ掛けになったと思われる．

換される過程では，水蒸気以外の硫黄酸化物や窒素酸化物も何らかの関与をしているであろう．
このような結果は，日本のライダーグループの大きな成果であるとともに，それ以上に，エアロゾルの見方について従来の見方を変えよという強いメッセージを出していたと思われてならない．
多くの分野では，大気中に放出された粒子状の物質については，粒子同志の衝突や併合は強く意識さ

ライダーの観測によれば，成層圏高度に吹き上げれていたが，粒子が周辺気体と反応（化学反応にとられた火山灰はおおよそ 15 km から 20 km 高度にどまらず粒子自身の変質なども含む）する可能性に分布し，火山灰の塊とでも言うべきものは，噴火直ついては極めて鈍感であった．

後は東西方向に相当の速さで拡散し 10 日から 2 週

このようにして，大気エアロゾルを見る視点は，間ほどで地球を一周しているように推定された．こ「浮かんでいる微小な物質」から「反応・変質しなの種の情報は，アメリカの NASA の研究グループがら浮かんでいる微小な物質」へと大きく変わってと並んで，日本のライダーグループが盛んに発信しいったのである．手の届かない遠い所を浮遊していており，世界的に見ても日本の活躍は充分自慢される大気エアロゾルをリモートセンシングする時，単てよいものだった．ただその頃から，NASA は人工に「○○ km 上空を拡散しています」だけでなく衛星による観測を構想しており，日本のライダー研「○○ km 上空を××反応しながら拡散しています」

究グループはまだそこまで構想する力が無かったのようにそこで何をしているのかを知ることが求め（もちろん，口では「これからは人工衛星に搭載すられる時代に入って来たと言えよう．

るライダーを」とは言うものの，それで終わってしまっていた）．

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おそらくレーザセンシングの対象物は，多くの場合直接手に取り観察できない物が多いだろう．手に火山噴火による地球規模変動の代表例と考えられ取ってみることが出来ない物について「どこにあるているものは，古生代末から中生代に代わる約 2 億のか」に加えて，「どんな状態なのか」を知る必要

5000 万年前の地球上に生じた大変動（生物の大量性は，極めて広い分野で生じているに違いない．そ絶滅，海洋の無酸素状態，等が起きている）であして，それらの疑問の先にある「どうしてそんな状る．こういった方面の研究者も，ライダーの観測結態なのか」や「どうしてそこにあるのか」などの新果に関心を寄せてた．

たに生まれてくる問いに応える必要性も生まれて来NASA は，1979 年 に SAGE と い う 人 工 衛 星 を使った成層圏探査計画を打ち出し，日本のライダーグループはこの衛星観測の地上検証実験（GroundTruth）に参加するようになる．
火山噴火直後に成層圏に入って行った噴煙が含ん

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よう．それをレーザセンシング出来るか？というのが，我々に新たに投げられた宿題でもあろう．
私のつたない研究を手がかりに，大気エアロゾルとりわけ成層圏エアロゾルを例にレーザセンシングする意味や貢献について考えてみたが，レーザセンレーザセンシング学会誌

第 1 巻第 1 号（2020）

シングが求められている分野は極めて広いのではなが無いのではなく，センシングするための付随的ないだろうか．分野によってその学術進展の程度に違技術が整備されていないからではないだろうか．そいはあるとは思うが，レーザセンシングする対象をのような空間で，大気とともに浮遊・移動している気体中に浮遊する微小物質（エアロゾル）に限った

粒子は何をしているのだろうか？

としても極めて多い．

る．

奥は深そうであ

例えば，各種構造物や各種建造物の内部や建造物昨年，レーザセンシング学会が組織され，そしての表層に浮遊するエアロゾルなどは，それらの安全学会誌が発行される段になった．そんな機会に，改管理の面からモニタリングされることが多い．病院

めて「ものをレーザセンシングすること」の意味を内と工場内を較べてみればわかるように，対象にな考えてみたが，どこかはっきりとは言えないが，るエアロゾルも対象空間によって大きく異なるに違レーザセンシングした結果がもたらす情報を読み解いない．森林内や呼吸気管内などは，生きものにくうちに，その先に隠れている情報もほしくなってよって作られた空間と言った趣がありセンシング対くる．当然，それに合わせたセンシング技術をまた象となる空間の構造が複雑な上に，そこに浮遊するまたひねりださねばならぬのだが，そんな良きサイエアロゾルについてはほとんどセンシングされていクルが生まれてくると少しサイエンスが進むのだろないではなかろうか．それは，センシングする必要う．

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