ADEOS Earth View

’99 / 9TOMS データによる陸域の吸収性エァロソルの日毎変化
Daily Image of Absorbing Aerosols over Land from TOMS Data
6040652043021-20Fig.1 Aerosol Index
ADEOS TOMS[JUN 28, 1997 Orbit 4494]

Aerosol Index-10-30-401030

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Provided by NASDA/NASA-GSFC
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TOMS データによる陸域の吸収性エァロソルの日毎変化
Daily Image of Absorbing Aerosols over Land from TOMS Data
砂漠埃や野火煙は、TOMS の測定する紫外光の波長を吸収する。この波長の散乱光は、空気分子からのレイリー散乱（*1）とエァロソル粒子からのミー散乱（*2）に大きく影響される。エァロソル指数（AI）は、観測値と同等の表面反射率及び測定条件で純分子大気に対するモデル計算結果と観測値との差として定義される（Hsu 他，1996、Herman 他，1997）。エァロソ
ルが存在すれば、散乱光の放射輝度とその波長依存性の双方が影響される。エァロソル指数は、エァロソル屈折率、粒径分布及び層の高さが他の測定からわかれば、光学的厚さにより説明できる（Torres 他，1998）。紫外域でのエァロソルの検出方法は、レイリー散乱が強いので、可視近赤外域でのエァロソル測定とは基本的に異なっている。また、紫外域では地上反射率は可視域に比べてはるかに小さく変化がほとんどない。その結果、OCTS や POLDER によるエァロソルの導出は、表面の反射率が推定できる海洋に限られるのに対して、TOMS によれば陸上のエァロソル雲を画像化できる。
TOMS による地域エァロソルのマッピングの可能性は、図 1 で示される。サハラの厚い砂埃雲が、1997
年 6 月 28 日に西部及び北部アフリカ上空に形成され、西風によって南部イタリアやインド洋まで運ばれているのがわかる。典型的な場合では、サハラの砂埃雲は、亜熱帯性の偏東風によって頻繁に大西洋からカリブ海、そして南アメリカまで運ばれる。画像中北半球の砂埃雲に加え、中央アフリカの赤道の南に吸収性雲が発生しているのが見える。これらの雲は、農業燃焼による煙霧が赤道付近の偏東風によって大西洋上に運ばれたものである。
エァロソルの水平分布に関する衛星データは、気候変動を評価をする上で重要である。エァロソルは、地球のエネルギー収支に影響を与え、二酸化炭素の温室効果による温暖化を和らげる働きがある。
*1 レイリー散乱：入射光の波長に比べて十分小さい粒子による光の散乱。散乱光の強度は波長の 4 乗に逆比例する。
*2 ミー散乱：入射光の波長と同程度の粒径を持つ粒子よって生じる光の散乱。

Desert dust and smoke from fires absorb at the UV wavelengths
used by TOMS. These wavelengths are strongly affected byRayleigh scattering (*1) from air molecules and Mie scattering(*2) from aerosols. An Aerosol Index (AI) is defined as thedifference between the observations and model calculations froma pure molecular atmosphere with the same surface reflectivity
and measurement conditions (Hsu et al., 1996, Herman, et al.,1997). Both the radiance and the spectral dependence of theradiance are affected if aerosols are present. The Index can beinterpreted in terms of optical depth if the index of refraction,
particle size distribution, and the height of the aerosol layer are
known from other measurements (Torres, et al., 1998). The UV
aerosol detection method is fundamentally different from aerosol
measurements at visible and near IR wavelengths due to theexistence of a strong Rayleigh scattering signature at the shorter
wavelengths. In addition, the ground reflectivity is much lower
and less variable in the UV compared with that at the longer
wavelengths. As a result it is possible to image the aerosol clouds
over land with TOMS, while the OCTS and POLDER aerosol
retrievals are limited to the oceans where the surface reflectivityis more predictable.
This ability to map aerosols over land with TOMS is illustrated in
the Fig. 1. Thick clouds of Saharan dust are formed over westernand northern Africa on this day (June 28, 1997) and carried bywesterly winds to southern Italy and the Indian Ocean. Moretypically, the Saharan dust clouds are frequently carried in
subtropical easterly winds over the Atlantic Ocean to theCaribbean Sea and South America. In addition to the dust clouds
in the northern hemisphere of the image, other absorbing clouds
are observed to originate in the south of the equator in central
Africa. These are known to be clouds of smoke from agricultural
burning that are carried out over the Atlantic Ocean by theequatorial easterly winds.
Satellite data on the horizontal distribution of aerosols areimportant to an assessment of climate change. Aerosols impact
the energy budget of the Earth and moderate the extent ofwarming due to the carbon dioxide greenhouse effect.
*1 Rayleigh scattering: Light scattering by molecules or particles
of much smaller size than the wavelength of the incident light.
The scattered intensity is inversely proportional to the fourth
power of the wavelength.
*2 Mie scattering: Light scattering by spherical particles of any
size relative to the wavelength of the incident light.
Literature:Herman, J. R., P. K. Bhartia, O. Torres, N. C. Hsu, C. J. Seftor,and E. Celarier, Global distribution of UV-absorbing aerosols from
Nimbus-7 TOMS data, J. Geophys. Res., Vol. 102, pp. 1691116922, 1997.
Hsu, N. C., J. R. Herman, P. K. Bhartia, C .J. Seftor, O. Torres, A.
M. Thompson, J. F. Gleason, T. F. Eck, and B. N. Holben,
Detection of biomass burning smoke from TOMS instruments,Geophys. Res. Lett., Vol. 23, pp. 745-748, 1996.
Torres, O., P. K. Bhartia, J. R. Herman, Z. Ahmad, and J.
Gleason, Derivation of aerosol properties from satellite
measurements of backscattered ultraviolet radiation: Theoreticalbasis, J. Geophys. Res., Vol. 103, pp. 17099-17110, 1998.