リモートセンシング⼯学（第４回 : ⼤気の放射）
⼩槻 峻司(shunji.kotsuki@chiba-u.jp)
千葉⼤学・環境リモートセンシング研究センター准教授

2020年度 千葉⼤学・⼯学部・情報⼯学コース ⼩槻担当④

各回の予定（⼩槻担当）• 第1回︓ガイダンス ＆ 天気予報とリモセン• 第2回︓⼤気の鉛直構造• 第3回︓⼤気の熱⼒学と降⽔過程• 第4回︓⼤気の放射• 第5回︓⼤気の運動• 第6回︓メソスケールの気象• 第7回︓気候の変動• 第8回︓数値天気予報の仕組みとデータ同化

５章︓⼤気における放射Why is the summer warm & the winter cold?

wikipedia

Three Radiation Laws
adopted from Y. Ogura (1984)

Spectral Radiance(1) Plank’s law

wavelength (μm)(2) Stefan–Boltzmann law

I  T4(3) Wien's displacement law m  2897 / TIf you understand radiation, then we can understand
http://faculty.icc.edu/easc111lab/labs/labi/prelab_i.html
ウィーンの変位則

the way to measurebody temperature

red Betelgeuse &white Sirius

wikipedia

wikipedia

sparseness of starts
wikipedia: cosmic
microwave backgroundthe way to measure
TCs by satellites

Solar Radiation Spectrum

doi: 10.13140/RG.2.2.23172.12161

Solar Radiation Spectrum

Visible lightreaches to groundO3 absorbs UV Stratosphere

Why molecules
absorb specificwavelength?

doi: 10.13140/RG.2.2.23172.12161

Observation of Visible Lights

Flame Reaction

Isaac Newton(1665)

wikipediaFe Can estimate (1) stars’ molecules,and (2) distance from the earth.

NaNatrium
O2

van Fraunhofer (1813)

O2

Solar and Earth Radiation Spectrums

Absorption
By CO2

Total absorption
http://www.ces.fau.edu/nasa/module-2/how-greenhouse-effect-works.php

The Earth Energy Balance w/o Atmosphere
EarthS0 1  A  r  4 r I2e2eA  0.3I  T 4
S0  1.37 10 W / m S032  5.67 10 W / m / K 
8I  240 W / m2 24

A: Albedo
re: the Earth’s radius (m)T  255( K )much lower than the real Earth (288K)

adopted from Y. Ogura (1984)

The Earth Energy Balance w/ Atmosphere
Simplistic 1-layer atmospheric model
100 %absorbed

Sunlight

a: atmosphere10 %absorbed
g: ground

0.1I E   Tg4  2 Ta4
Balance Eq. of atmosphere

0.9I E   T   T4a4gBalance Eq. of groundTa  255( K )Tg  299( K )close to the real Earth (288K)

adopted from Y. Ogura (1984)

Energy Balances of Planets
distancefrom theSun (AU)Incomingradiation(W/m2)

AlbedoRadiation
Temp. (K)

RealSurface
Temp. (K)

Surface
Pressure(1013hPa)

Venus

0.72

2.60 × 103

0.78

224

735

90

Earth

1.00

1.37 × 103

0.30

255

288

1Mars

1.52

0.58 × 103

0.16

216

230

0.006

Jupitar5.20

0.05 × 103

0.73

88

130

2

w/o atmosphere

w/ atmosphere

Energy Balances of the EarthKiehl and Trenberth (1997)

IPCC’s 5th Report (2013)

今⽇の雑談︓
⽣物と無⽣物の間

過去のパンデミック•

パンデミック– 炭疽、天然痘、エボラ、インフルエンザ、SARS (いっぱい)– ⼈間以外を宿主とするウィルスが変位• ヒト ヒト感染が可能になる時、危ない– ⼈が抗体を持たないから•インフルエンザ•

過去のインフルエンザ・パンデミック– B型︓ ヒトだけが宿主– A型︓ ヒトに感染するものは少なく、残りは⽔⿃– 1918年スペイン⾵邪（A型H1N1）• 世界中で5億⼈感染、死者5000万⼈– 1958年アジア⾵邪（A型H2N2）• 死者100万⼈以上– 1968年⾹港⾵邪（A型H3N2）• 死者50万⼈– 毎年発⽣するインフルエンザは、スペイン⾵邪・⾹港⾵邪の末裔•

なんでウィルスは変異しやすいの︖– （基本的に）⼀本鎖RNAだから、損傷しやすい＝突然変異しやすい– DNAは⼆本鎖であり、⼆本鎖の特性を使ってDNA修復が可能

⽣物と無⽣物の間• ⽣命とは何か︖– 定義︓

DNAによる⾃⼰複製• 情報量︓ ⼤腸菌4.6MB, ヒト3.6GB, ⼩⻨117.0GB• ただ、複製のタイミングをずらして、場合の数は爆発• 「全ての細胞は，崩壊と再構築を繰り返す．個体は，感覚としては実体として存在するように⾒えるが，分⼦の流れのみに着⽬すると，たまたまそこだけが密度が⾼い淀みにすぎないのだ．⽣命とは，その動的平衡状態の効果にすぎない」– では、ウィルス（RNA）は⽣命︖

http://www2.tba.t-com.ne.jp/
nakada/takashi/origlife/読書してみたい⼈ / 本を探している⼈向け

http://kotsuki-shunji.com/blog/
books-my-recommendations/今回の演習Radiation BalanceCEREShttps://ceres.larc.nasa.gov/

What you will see (1)SWin (day=1)

SWin (year)

SWout (day=1)

SWout (year)

LWout (day=1)

LWout (year)

What you will see (2)LW=LWout

SW=SWin – SWout(net)

Rnet=SW-LW講義は以上です。
プログラミング演習に取り組み、ソースコードを提出してください。
次回までに、教科書の６章︓⼤気の運動
７章︓⼤規模な⼤気の運動を読んできて下さい