大 気補 正 に 虫 け る エ ア ロ of m o sp ゾル の 役割 l R ol e A e r o $ ○】s 向井 苑生 in A t 1 o n o K o w a yo M k u k ai 3 4 1 a e - 4 1 - an , ･ , m u o r r e c ti o n k a i @ i rn ki n d aj . d lt a r u S Hi g - a s hi はじめに . C e ri c 佐 野 到 ( 近 畿 大 学 理 エ 学部) . 束大阪市小君 江3 S h 1 0 k s a れる a と . ･ 5 77 J , い . U ni v ) ( K i n ki a n o jp a c . p a an うの は ア エ , ゾ ロ が 大気 光 の 大 部分 を 占 め る 上 地 球規模 の 環 境 問 題 が ク れ る と共 に ロ ズ ア ? プさ ー 人 工 衛 星 に よ る継 続 的 で 稔 合 , 的 な 地 球観測 に 期待 が 集 ま 日 東も 遅 れ ば せ な が ら て っ る い 近年 . 年にM OS 1 R S 1 (ネよう 1 9 87 , ( 密 度 や 化 学組 成 性 は ロ ゾ ル 補 正 で あ る と も言 え る エ ア 割を考察 し 格 的 な 地 球観 測 プ ラ ム 技 術衛 星 D ir e cti o n 打ち 上 げに成功 タ を用 い て 残 念 な が ら 本 年6 月3 0 日 に 出す る ( み どり 衛 星) AD E O5 した . しか し , 機 能 を 停 止 し1 0 この トフ ッ ■ の ケ月 の 短 ォ ー 寿命 と な い 短 い 期間 に 得 ら れ た 貴重 な デ た っ 偏光 セ た こ こで . タを こ ー , ればならな を 含 む 大気 A D E OS . 衛星 の コ ア セ ン サ の つ サ f th ( o c e a n c o l o上 a n d T e m p e r a t u r e S c an n e r) と 呼 ばれ る 水色 走査計 で あ る 水色 走査計 は 可 る . 視 波長 域 デ 2 . L D ER th (P ● a r s 大気 エ ア ロ ゾル e . 衛星 に 搭載され D E OS E o R O L e fl a ri 2 ati o n an . e ct a n c e ) デ d ー 光学特 性 を 導 の 水色 セ サ で もある ン . 輝度値 だ け で は な く 偏雅 度 を 併 エ ゾル ロ ア 最後 に 得 られ た エ 選定 を モ デル の ア ロ ゾル モ デル 海洋 モ デ ル で の 多 重 散乱光計 - 算 に 基 づ くp o はO C T S d p 用 し た効率的な 示 す2) 一 ン 大気 補 正 . 大気 散 乱 光 に 占 め る 役 の P O L I) E R は . は . ためで ある 次にA , al i t y れ か ら の 地 球観測 の た め に 有効利 用 しな け い が 時 間 や場 て 変動 する 先ず エ ア ロ ゾル , 大 き さ) , 光学特 の っ - - そ , 所に よ 1 9 9 2 年 に はJ E ( も も衛星) 衛 星) を 打 ち 上 げ 1 9 9 6 年8 月 1 7 日 に は 本 , ル に よ る散乱 大 気補 正 画 像 を 荷介す LD ER . 長 特 性) ばク 暗 タ を基 に, ロ ロ フ ィ ル 濃度 . た だ し 陸や 掌 に歓 海の 情報を引 き 出す に は く行う た め に は 入 射太 陽光 の , ロ ゾ 非常 に 地 球 大気 一 い 1) こ の . 対 象衛 星 画 像 へ の ロ ゾル 効率的 な大 球大 気 中 に は 様 々 な そ の ア エ 時 空 間変動 も 激 し い ゾ ル と して W M O 案 し て い る 3) 地球 大気 モ デ エ 大 き く酸 素 や 窒素等 の 大気 分 子 は ほ ぼ 恒常的 に 分布 す る 海洋 モ デ ル で である . 分子 と 大気 エ テ ロ ゾ ル に 分 類 で き る 大気補 正 を 精度 良 . 確 か ら しさ は 大 気構 成粒 子 ルの , 地 球 大気 は 多 重散 乱 強度 を 正 確 に 計 算 しな け れ ぼ な ら な ル の , べ 大気光 と エ ア (例え 等) を 求 め よ う と す る 気補 正 が不 可 欠 で あ る の 海の色 の 違 い (波 か ら海洋表層部 の 成分 組 成 もの で あ る い ー . 6 は つ , の 6 つ ロ の に対 し ア エ を提 の 標準 モ デ ル 標準 モ デ ル ロ は 6 種類 の 成 分 ( 溶 存有 機物 ( w at e r s ol u b l e ; W S) 煤 塵 希 硫酸 海 塩( o c e an i c ; O C ) 火 山 灰) ア - 適合性 に 左右 さ 50 地 , , - , ゾ ル が浮遊 し 地 球大気 . 大気 . , - , , , か ら構 成 さ れ て 致密度 れる れ ゾ ロ ア エ る4 ) い 特性 は ル , 関数 a w M , 般 に はJ u n g e p 一 , d ifi e d G o am m 分布関 a , 規 曲線 幅 朗 ぎ 図 1 は 対 数正 規 分布 で 対 , となる - 代表的 な 海 洋型 , c) エ ゾル ア ロ ゾル バ ン ドと 呼ぶ 割 合 が 高く , 大 気 散乱 光 が デ , そ の 観測 デ 計算 に よ 囲2 は モ デ ル エ ア タ を用 ー て い エ て得られた っ エ ア , ゾル ロ 光学的 厚 さ が 大 の しか し . . よ う にま と め ら れ る 分子 散乱光 の 1) エ 2) ア エ , な 要素 で あ る 乗 で 減少 し 4 , る 割合 が 増 す ア ロ 事や ゾ . , 散乱 が 大気光 の 重 要 近 赤外 領域 は エ ア ロ ゾ ル ドと し て 有用 な こ と が わ か る ル バ ン ロ 占め - . 以上 よ り . 影響 は 波 長 の 地 球大 気 の 全 光学的厚 さ は 波 長 共 に 減 少 する ア 波長 変化 は 次 の . ゾ ル 成分 の ロ の . 大 気の 全光学的 厚 さ は J Tt o I t al Taer 6 ' T . g 表 さ れ る ( てg a s は 分 で as ま た . ア エ , 各 波長 に お け る . 分子 の 光 学 的厚 さ は L O 5) . l O 8 1之 . , り 求め る W TR A N よ ゾ ル の ロ 1 O c )＋3 . 子の 光学 的 厚 さ を 示 す) 1 O o 十1 1 e ＋0 . 光学的厚 さ は ⊂ . O W S B ･ L O W T R A N の 晴天 モ る も の を 採用 し い おける て い る ロ 図 2 で は 波長o こ の億で , の 一 . エ 割 合; h f o f al ra w s) , , H S T = e, . 示され る W S . 25 a . . a e r ｡ ア ロ エ を示 し , ロ O e ･ 1 l . - ゾル の エ ア ロ i OC 2 l l I とし . t! 0 ) 1 O e 3 . I J l l l l . 1 O . 図2 e ' 4 1 Oe 5 - . 1 金 光学 . O o - H S 8 1 Oe 3 - ･ 1 Oe 2 1 O e R a d lu s ･ . . - 1 1 Oe . ＋0 1 . Oe ＋1 (p m) 図で は点線 上 よ り順 に 海洋 型( ア , c ゾ ル の 光学 的 厚 さ の 成 層 圏 型( H S ) 型 方右軸 は O 4) 光学 的 ゾル の ロ ･ 遷 波長 が 長 く な る と 分子 成 分 の 寄与 が , 的厚 さ に お け る 型( ア エ 毒1 5 5 岬1 に 規 格化 し て 求 め る 減少 す る 事 が 分 か る で . 光 学的 厚 さ をo ゾ ルの 他 の 波長 で . 厚さ は より ア エ デ ル と し て 提案 さ れ て , o c) ゾ , ル で 園1 陸域 ある , 金光学 的厚 さ は 波長 と 共 に , ゾ ル の 光 学 的 厚 さ T a e r ｡ と 大 気 の 全 光学 的 厚 さ Ct . t al を 示す , ア ワ ゾ ル が 有効 に 作 エ 地 球大気 の 光学 的 厚 さ 散乱光成 分 を 取 り 出 せ る こ と で あ る ゾル 用す る た め タ に占める ー ゾ サ イ ズ 分 布 か ら 明 らか な , ても 減少 す る エ ゾ ル バ ン ロ ア エ . , っ 適す る 観測波長 帯 を . ド の 条件 は ロ 観測 に の ロ う に O C 型 で は 大 き な 粒 子 が 優勢 を 占 め 減少する た め . . ロ ア エ ど の 場合 で も 波 長 と 共 に 分子散 乱 光 成 分 が , ア 型では わ . き な まま で は な い か と推 測 で き る 溶存有機物( w 5 ) 成 層 圏 エ ア ロ ゾ ル の 希硫 酸( Ⅲs) に 対 す る 標準 サ イ ズ 分布 を 表 す エ o c , 般 に波長 に逆比 例 す 一 波 長 が 長く な 陸域 起 源 の , 方 一 . ■ ド 半径 ー パ ラメ タ ゾ ル で あ る 海塩 粒子( o ロ よ . こ こで . . と 村数正 ア 数 め 光学 的 厚 さ は る と言われ るが o w er - 数正 親 分布 関数 な どが 用 い られ ろ は 対 数正 規分 布を 採用 す る モ r ル 虚数 部 は 吸 収 を 表 す , る い ず か で は あ る が 増加傾 向 を 示 す , で与えら - 化学 組 成 は 複 素屈 折 率 に よ り 表 さ . サ イ ズ 分 布 関数 は l 化学組成ヤ 大 き さ , 形 状 等 の 光学 パ ラ メ タ 実数 部 は 屈 折 率 , と 共 に 減少 し て , 代 表的 な 分布 . 光学 的厚 さ は 波 長 - 51 - . エ ア ロ ゾ ル モ デ ル の サ イズ 1 0 1 . . 0 あ ら か じ め 用意 し た 幾 , 0 8 ロ ゾル サ ン プル を 基 に 0 ら ミ レ シ ョ ン 画像 シ ョ I 4 [: そこ で 一 匡】 . r . ュ ー o 4 i 0 4 シミ ュ 0 0 a ドで の 0 0 画像 に 適 し た i T l 細J . ' . 2 . . 0 5 0 6 . 0 . a v el B n かh W 7 0 8 . 0 . 9 . る h Lr71) 1 . レ ー ア エ , 得 られ た . ゾル バ ン ロ . 衛星 画 像 の 相 関 を 調 べ る こ と に よ り ア エ ゾ ル モ デ ル を 選定 で ロ き 前節 で は 海 塩 粒 子( O C ) あゃ い は 有 機物溶 0 8 存粒子( w s) 0 6 採用 し た が . . に従 0 4 ち 偏光散乱 シ を 作成 す る ン 画像 と ア エ . 0 団 重 , かの つ ■ 各々 の . か ら 成 る 均質粒 子 のみ 両者が , て 混 ざり 合 っ M a x w e ll て っ G - a m モ デル e る不均質 い を tt 混合別 エ ア ロ ゾ i 0 D 0 . 0 . 5 8 0 0 7 , W 0 . av L tl e tl g h . . ル 0 デ 0 g 8 b t n) fl , q ア エ 地 上 か ら 測 定 し た 大 気偏 光 , く 説 明 で き る 6) ゾ ル と して ロ O C , 従っ てサ . 塑 ン ア ロ ゾル エ 1 0 に W S 塑 が 混入 し た 不 均 質粒 子 0 8 の 0 光 が 散乱粒子 の 光学特性 を 強く 反 映 す る 事 E , J - . . 体積混 合 比 をf と す る) . 男 方が の タ をよ ー プル . . 団 塑 2 ( 混 入 物質 を 仮定 す る 偏 . 1 . * ■ ■ ● q ld 声 , 6 81 層 はよく知られて 0 4 . a 0 2 PO P D a (o 865 p . . )E R デ こ こ で はA DE OS / . m . ) を m る い タ の バ ン ド6 (0 67 p ー ア エ ゾル 選定バ ロ ) と8 ドと し て ン . 0 4 O 5 . 0 6 . O 7 . W , a v el e r[ P h (ll m ) 1 0 8 0 9 使用 す る . , 図 3 は1 9 9 6 年1 1 月 1 8 El に イ . 西岸 の ア ラ ビ ア 海 で 観測 さ れ たp 図2 T t .t a l ア エ fa は 全 光 学 的厚 さ を 示 し ロ は e ,. ゾル による , に占め る エ ア 割合 を示 す 各々 を 海 塩粒 子 図は モ デ ル( O C ) エ , ア ロ ゾ ル 陸域 モ デ ル ( W S) , 圏 モ デ ル( H 5 ) と し た 場 合 を 表 す エ ア エ ア ロ の . た ( ア ロ 上ア ロ , ア ロ エ 小 なの で d (r . B : f 0 2 (r ゾ ル 光 学特性 の 導出 - ･ , ュ 20 , o O 22 ･ ー = . o , シ - , ド) では 海か ら の 光 は 微 ー 52 ア ロ とが わか る 衛 星 か ら の 海洋 上 観測値 は ほ ぼ 大 気散 乱 光 の み で 占 め ら れ る と 考 え ら れ る , ゾ . - た ルでの 図3 . m い タ ー 偏 の ( 図3 モ デ ル A 点線が モ デ , ル 点線 は 観 . 盛 り 上 が り( グ ラ ルモ デル : を 採 用 し た場 合 モ デルB が こ の フ 左 衛星画像 に対 と し て 適当 で な 輝 度備 に 関 し て は モ デ ル に よ畠明 . を m 結果 を 示 す ン ョ エ ン 波長 っ LD E R デ 3 4) p 1 する ゾル バ こ の プル . 偏 光皮 を 表 示 し た の が 2 5) L L を示 し . ン 鎖 線 が 不 均 質塑 , - レ ョ 実線 が P O . 下) る かの サ ンを行 ゾ い つ ゾル シ 測値 に は 見 ら れ な ドを 用 く ロ 球大 気 モ デ ゾ ル 特性 の 決定 に は 前 節 で 検討 し ル バ ン い , ア エ て地 ー y に 沿ら て 億) を 表 し の シミ エ - い レ ュ 図4 である . . ゾル を用 ロ 走査 線x f= 0 4 3 を探 す た め に 光散乱 シ ミ . 成層 , 衛 星 画像 を よ く 説 明 し う る モ デル o LD ER バ . ロ ゾ ル に よ る光学的厚さ の の この は てa e ro ド タ か ら 求 め た 偏 光皮( % ) を 表 す ー . 光学 的 厚 さ を 示 す 今光学 的厚 さ ド6 デ ン 地 球大気光 学 的 厚 さ の 波長変 化 ン エ ア ロ い こ ゾル らか な差異 は 見ら れ な い . po L D ER バ ン ン に基づ い て 上空 1 99 6 , タ の 角 度 変化 パ タ ー を 採用 す る 年1 1 月1 8 日 ア ラ ビ ア 海 偏光 デ . タが ー ア エ 選定 に 有用 な 辛が 確 認 で き た ル をデ ー ゾル ロ タ ー ベ ー ス に蓄 え る 衛 星 方位 角 を 計算 し 大気補 正 補 正 係数値 を デ た ら 検索 す る . 大 気補 正 画像 を 作 成 す る 1) 大気 エ ア ロ ゾル A を 使用 し M u nk 7) た 大気 , 海面 一 , 海洋シ ア ラ ビ ア 海 上 空 偏光度 19 9 6 1 ド6 デ 有 M od M od el 名0 e える m 8 . 0 670 . - a M G 20 % ( r 0 2 2 ll r n 0 20 ”T n d on . = . こ p m ) で ･ . . O . . = 2 5 p . 炉 3 n Fig . Trl ) IT n) 叫 邑 20 x 図4 4 図3 図5 Y X - o - n Y に沿 計算値( エ 計 算値( エ g th っ e sc an li D e X - Y i ･ た 偏光 度( 実線) エ P O L D ER バ ン ド1 画 像 ( : 大 気補 正 前) . ア ロ ゾル モ デ ル A) ( 鎖線) ア ロ ゾル モ デ ルB) ( 点線) ア ロ ゾ ル モ デ ル が 決ま る と む よ う な 地 球大気海洋 モ デ 重散 乱計算 を 行う , . . ル , そ れを 含 を作成 し , 多 多 重散乱計算 か ら 海 面 図5 上 向 き 光強度 と 地 球 大 気 表 面 上 向 き 光強度 の a 3 大気補 正 処 理 . デルとし の 規 格 化輝 大気 補正 処理 に よ り原 画像周 辺 部 に 40 p & う して 得 られ た 表 E) o x , 餌 % の C c ル 多重散乱 て 数億計 算 し 大 pTn ( 拝 /s e 見 られ る 大気 光が 除去 さ れ て い る . l A M G 40% - か . 00 FO L D ER Ob ス ー . タ ー ー 度 債 の 大気補 正 前 と 彼 の 画像 が 図 5 で あ る 右 下 に 高輝度 の サ ン ダ リ 少 タ パ タ ン が 見 年1 1 月1 8 日 に 観 測 さ れ た P O LD E R バ ン ･ ス テム での ド 1 (0 4 4 3 . ー タ に 乗 じて 海 は 完 全 拡散 モ 気 補 正 係 数を 求 め る P O L D ER バ ン ー ベ - と し て 不 均 質粒子 モ デ 問題 を 加 算倍 増法 を 用 い 図3 タ ー 海 面 は 風 速5 モ デル 一 衛 星 天 頂角 ･ こ の 値 を衛星 デ . 衛星 デ , 対応 す る 角 度 に 応 じ , モ デ 次に . 各 画 素庵 に 太 陽 天 頂角 タの ゾ ル と し て 不 均 質粒子 モ デ ル A ロ ア エ ド6 デ 比 を 大気補 正 係数 と し て 求め る . この b P O L D ER バ ン ド1 画像 ( : 大気補 正 後) 値 - 53 - . ■ . . 5 おわりに . P O L D E R デ A D E O SノP O L D B ￣ 外デ タ を用 ー 性を 導出 し デ ー て 大気 い サ で 得 られ た 近 赤 ン 耳セ ア エ ゾル ロ 得 ら れ た 結果 を 可 視波長水 色 , 大気補 正 処 理 に 応用 し た タの ゾ ル 特性 の 時筆問変動 を 解 明 す る 事 は 団 (N ある 本研 究 の . 部 は 宇宙 開 発 事業 一 A S D A P S P C 2 0 1 7 0) - や - たもの で ある 文 部省 科 学 研 援助 の 下 に 行 っ の . ロ ア エ . ので 究費補助 金 ( o 9 2 2 7 2 2 3) 光学 特 の も タ は C N E S か ら提 供 さ れ た ー 大 , ･ 参考文献 気補 正 用 だ け で は な く 大 気環境 や 気候 変動 を 探 る 重 要 な 手掛 か り と な る P O L D E R セ ンサ 長に 8 は ー 1) , 可 視及 び 近 赤外波 , の 観 測帯 を 持 ち 地 表 及 つ び 大気 に よ る 太 陽反 射光 強度 と 偏 光 を 測 る サ ー と して も 設 計さ れ て お り 0 56 5 岬1 . す る ･ 気エ アロ ゾ 城帯 は p 水色 セ ン , o 44 3 . , , . O 8 6 5 LL m 1 0 76 , ･ . ド分 子 吸 収補 正 用 バ ン - ? ･ と 陸域植 生 用 に ル 02 A 0 76 , 大 m 狭 る 大 き な 特 徴 で あ る 偏 光 観 測 時0 . hi as M B I S , m a r e m ot e f a e m s o ls rti e s o k ai u I S , プ ロ 0 865 p . , ■ ダ ク トセス ト 成分 ま で q Q , ンサ (2 4 2 看 で 行な わ れ m ー x , ー が 提供さ れ る U) レ ム , S , 一 of ri n g S i m c att e p p 4 8 7 49 1 画像形式 で ･ 進行 方向 に オ な が ら 観測 を 行う た め 回 観測 方 向 を 変 え た デ 同 , ー ー 一 , ン グ ル/ o L D B R セ ン ル マ . チ バ ー ラ 一 ス ペ ク アt = ゾ ル 層 の 同 定を 行 う 予 る エ 更に エ ア ロ o fo r C ZC S m R . e m o te . T T k a . m o s p h e ri c ati o n z d an At e o sci 1992 , d a shi m a A , e r o s ol s M e a s u r e m e nt s , O pt d an 1996 W て ( フ G ム 1 98 6 e r 4) , v ol . . . 3 , r dl e di ati o a e o r ol o gi W C P 112 ･ st ss n O rg a rl d a rd p u t a ti o n i z a ti o n m c o al c , an W M On D , N - o , , 24 , , . S h ettl e B P . e a e r o s ols th e e ff e c t al 1 9 79 an . th o p ti c , - , e v i o zL l A M A P cl o u for M n e v a e s s n a ry et R . . mi o m e , プし が) C o rld い ー , p r eli mi h ul ati o n s of of p o r R W F d . th lo w e r h ll mi d it y v a p e e . e r ti e s n n ri d el s f o r o phe at m o s a ti o n s A FG L , M , an d e ir re th o n T R 7 9 0 21 4 - - - , . ト ル 情報 を 出及 び . ッ a d i a ti o n at m o s p サ が 提 供す る い い タ R A 例 を 紹介 し 括用 し て な 3) 地 点 を 最大1 4 タ が得 ら れ 本 報 告 で は 初 期解析結果 の ま だp ー この フ レ . 1 C D ア レイ 度 に 2 次元 デ 画像) が 測 定 さ れ る v e1 甲第 3 画 素) を 受光 繁 子 と し て 用 274 ただ けで マ ル チ ア - G a n O p ti c al : g d fr o v e . ￣ a い 通常 の セ . 次 元C 2 _ 写 真撮 影 の よ う に ー クス パ ラメ タ 設計 と 異 な り の 標 準 Le , ra m s an ･ P ol a ri o n ri e . g ati o n s ed a s e n s ln d d a s u c o r r e cti o n c 1 L M . h e ri p p 8 1 8 8 24 , S , i st v e 30 , . ･ T , K , o sp m C Olo r - 0 670 At , o a n . ■I E E E ag ery m In 44 3 ･ . 2) . ほ 水蒸 気 量 測 定 の た め 古 手設 定 さ れ て m k a S , S e n si n g o 9 10 , I i , は 叫 T T p r? pe 0 49 0 , k ai u oce 弧 帯 で 海 洋植物 色 素濃度 分 布 を 測 定 主 と し て0 6 7 0 . ･ M ゾ ル 特性 の 5) 導 K ei z n ･ W 1 . - . w y . n 0 G al 1 e r y s e rs G eo G u id e p b y si c s , R ep E P S h ettl e . , d ･ U M A 54 , J II C h e t 定で あ 1 ys F X , L W , . G P , . J E A S el b y I I . L to L ab , H Ab . . Ai r Cl o u F - , re 1988 u on gh . , , , o rc e A FB ansc o m A F G L T R 88 0 1 7 7 - , . An d e r s . S A , 7 o w tra n or at o ry I . . . 6) C yl e k P C di u e 5106 7) C e ph o So c D S 色z h m d e , m a r a ct e R e ･ W ･ of of v ol , , ･ ･ 44 ･ B 27 o g c ne o us e pp 5 0 9 8 , - ･ , of m Op t . , M ･ au d pp 598 615 G ･ fr o lg itt e r I ･ c v ol ra n s s u rf a c e s e a su n s F , a n e a s u r er n e nt s . 一 . ri sti c s M , e d P O L D ER e ･ o m p p 83 8 朗 0 19 5 4 , A B ri , e ･ o n I C B , mi B r6 . . s si o n : M , e o sc . , i . 19 9 4 R e ri u . . Le e 2: ro y an d , I n st r u m e nt bj ti v e s , s ci e n tifi c - , v ol , ･ h h ' th T 32 v th IE E E ･ o sit e d nk M . ps P Y a ri e Th p n es s e r ha o ･ c A ･ o m D i el e c t ri , . t o g r ap h s es c A P gh o u r C a nd . v a st a v a . P hy s ･ 19 8 3 o 又, C th 8) , m V S ri of o n st a n t M d a n . , m ot e o e c S elW i n g , . 1 55 -
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