中澤 哲夫 編, 中島 孝、中村 健治 著 (2016) 大気と雨の衛星観測

  • 中澤 哲夫 編, 中島 孝、中村 健治 著, 2016: 大気と雨の衛星観測 (気象学の新潮流 3)。朝倉書店, 165 pp. ISBN 978-4-254-16773-3.

2016年6月の新刊。気象学のうち、衛星による観測についての、大学学部専門課程の教科書といったレベルの入門書。

後半(第3・4章)は、レーダーを使った雨の観測の話題に集中している。TRMM (熱帯降雨観測衛星)について、衛星ミッションの設計、センサー、地球物理量(降雨強度など)を求めるアルゴリズム設計、データプロダクト作成、気象学的な解析にわたって紹介している。補足的にではあるがレーダーの基本も述べている。また、TRMMから発展した後継事業であるGPM (全球降水観測)についても、TRMMとのちがいを中心に紹介している。

この部分を書いている中村氏は、気象学の博士課程を出たあと、電波研・通信総研(今の情報通信研究機構の前身)でレーダーによる雨の観測技術の開発にかかわり、名古屋大学に移ってTRMMの気象学的成果を出す役割をしてきた人であり(現在は独協大学教授)、この主題を展望するのに最適な人だと思う。TRMMプロジェクトの人の動きなどについては寺門(2015)の本[読書メモ]があるが、そこに出てきた科学・技術の話題の中身がわかる。また、地球観測衛星ミッションの成功例がどんな部分からなっているかという観点でもおもしろいと思う。

前半(1・2章)は、広く、衛星によって大気の –具体的には、雲、エーロゾル、大気の気体成分濃度、地球放射収支の– 情報を得る方法を扱っている。陸上のエーロゾルの観測に偏光が使われること、気体成分の定量に周波数を非常に細かく分けて観測できるセンサーが使われること、雲粒の鉛直分布を見るのにライダー(レーザーレーダー)や雲レーダー(波長が短い電波によるレーダー)が使われることなどが紹介されている。

中島氏は、宇宙開発事業団(今のJAXAの前身)でADEOS-2 (みどり2号)などの地球観測衛星ミッションを担当し、東海大学に移ってリモートセンシングの教育とともに雲やエーロゾルに関する地球物理量推定のアルゴリズム開発や応用研究をしてきた人である。

中澤氏のかかわりかたは監修者というべきものだと思うので、この記事の表題で名まえを出すべきか、また「編」が適切か、迷った。ここではひとまず本自体の表紙や奥付の表現に合わせた。中澤氏は気象庁気象研究所で熱帯気象を研究してきた人で、TRMMには日本側プロジェクトサイエンティストをつとめるなど深くかかわっている。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。

== 目次 ==
編者序文 /中澤
まえがき /中島
目次
1. 衛星観測のしくみ
– 1.1 概要
– 1.2 電磁波で大気を観る
– 1.3 大気の窓領域
– 1.4 放射伝達
– – 1.4.1 電磁波散乱理論
– – 1.4.2 放射伝達理論
– [コラム 1] 衛星観測シミュレーター
– 1.5 衛星の軌道
– – 1.5.1 気象観測で使われる2種類の軌道
– – 1.5.2 軌道を高等学校の物理で理解する
– [コラム 2] 衛星データの容量
– 1.6 気象学における衛星利用
2. 大気の衛星観測
– 2.1 イメージングセンサーで見た地球の姿
– – 2.1.1 概要
– – 2.1.2 気象研究におけるイメージングセンサーの役割
– – 2.1.3 台風の観測
– – 2.1.4 水害の観測
– – 2.1.5 エアロゾルの観測
– [コラム 3] 検知器の種類と感度波長範囲
– 2.2 大気の偏光観測
– – 2.2.1 概要
– – 2.2.2 いくつかの偏光状態
– – 2.2.3 偏光情報からわかる地球物理量
– – 2.2.4 POLDERとSGLI
– 2.3 高波長分解能分光器による大気観測
– – 2.3.1 概要
– – 2.3.2 吸収線
– – 2.3.3 高波長分解能センサー
– – 2.3.4 温度の鉛直分布の推定
– – – (1) 気温の鉛直構造
– – – (2) 重み関数を使った気温の推定
– – – (3) 観測例
– – 2.3.5 分子成分の鉛直積算量推定
– – – (1) 吸収線の強さと大気分子の濃度
– – – (2) 観測例
– [コラム 4] 処理レベルに応じたデータの名称
– 2.4 ライダーと雲レーダー
– – 2.4.1 概要
– – 2.4.2 能動型センサー
– – 2.4.3 ライダーによる大気観測
– – – (1) ライダー方程式の簡単な説明
– – – (2) レーザー発振器
– – – (3) ライダーにおける偏光の利用
– – 2.4.4 レーダーによる雲の観測
– – – (1) レーダー方程式の簡単な説明
– – – (2) 衛星搭載雲レーダーによる停滞前線の観測事例
– – – (3) 雲レーダーとライダーによる高精度な雲識別
– – – (4) 雲レーダーとライダーの複合解析による雲粒径の推定
– – – (5) 雲粒成長の観測
– 2.5 衛星による放射収支の測定
– – 2.5.1 概要
– – 2.5.2 放射平衡
– – – (1) 放射平衡温度の簡単な求め方
– – 2.5.3 放射の影響パラメータ
– – 2.5.4 衛星観測で放射収支を推定する
– – – (1) 広帯域放射計による観測
– – – (2) 推定物理量を元にした放射収支の計算
– [コラム 5] 紫外線が強いのは快晴時?
– 2.6 環境汚染、地球温暖化
– – 2.6.1 概要
– – 2.6.2 エアロゾル間接効果
– – 2.6.3 大気環境の観測
– – – (1) 黄砂観測
– – – (2) 火山噴火観測
– – – (3) アイスランドにおける火山噴火
– – – (4) 霧島山の噴火
– – – (5) 森林火災
– – 2.6.4 温暖化予測における雲の不確定性
– – – (1) 衛星データに現れたトゥーミー効果
– – – (2) 観測とモデルの比較
– – – (3) ハワイ諸島キラウェア火山が雲特性と放射に与えた影響
– – – (4) 航跡雲
– [コラム 6] 衛星データのフォーマット
3. 降水の衛星観測
– 3.1 概要
– 3.2 降水観測衛星と軌道
– – 3.2.1 概要
– – 3.2.2 軌道
– – [コラム 7] 衛星の軌道要素
– – 3.2.3 衛星
– – 3.2.4 衛星の寿命
– – [コラム 8] 衛星の打ち上げ
– – 3.2.5 衛星搭載降雨レーダー
– – 3.2.6 マイクロ波放射計
– – 3.2.7 アルゴリズム開発
– – – (1) 概要
– – – (2) レーダーによる降雨強度推定アルゴリズム
– – – (3) マイクロ波放射計による降雨強度推定アルゴリズム
– – – (4) 全球降水マップ
– 3.3 衛星観測による降水の特性
– – 3.3.1 概要
– – 3.3.2 世界の降水分布
– – 3.3.3 降水頂の分布
– – 3.3.4 熱帯の雨と温帯の雨
– – 3.3.5 陸上の雨と海上の雨
– – 3.3.6 台風
– – 3.3.7 潜熱放出
– – 3.3.8 中高緯度の低気圧
– – 3.3.9 降水の季節変動、年々変動
– – – (1) モンスーン
– – – (2) エルニーニョ
– – 3.3.10 地球温暖化と降水
– – [コラム 9] 雲と降水
– – [コラム 10] 平均の降水量
– – 3.3.11 「TRMM」の成果
– 3.4 レーダーとは何か
– – 3.4.1 概要
– – 3.4.2 レーダーの特徴
– – 3.4.3 レーダーの受信電力
– – 3.4.4 散乱断面積
– – 3.4.5 降雨減衰
– – [コラム 11] デシベル
– – 3.4.6 レーダー受信機の帯域と雑音レベル
– – 3.4.7 降雨強度とレーダー反射因子
– – – (1) 降雨減衰
– – – (2) ビーム充満率の影響
– – – (3) ミー散乱の影響
– – – (4) 上昇下降流の影響
– – – (5) 観測範囲外の不確定性
– – – (6) 多重散乱の影響
– – 3.4.8 降雪の観測
– – 3.4.9 レーダー信号の変動
– – 3.4.10 繰り返し周波数
– – 3.4.11 他のレーダー機能
– – [コラム 12] 周波数帯の呼び名
4. 衛星からの新しい降水観測
– 4.1 衛星観測と気象
– – 4.1.1 概要
– – 4.1.2 新しい静止気象衛星が拓く気象学
– 4.2 全球降水観測計画 (GPM)
– – 4.2.1 概要
– – 4.2.2 GPMの概要
– – 4.2.3 GPM主衛星と搭載センサー
– – – (1) 衛星と軌道
– – – (2) 二周波降水レーダー(DPR)の仕様
– – – (3) 二周波降水レーダーによる降水強度推定
– – – (4) GPMのデータ利用
– – 4.2.4 おわりに: 衛星による降水観測の将来
– [コラム 13] データ検索の方法
– [コラム 14] 平成9 (1997)年9月関東・東北豪雨【表題はこうなっているのだが、内容は平成27 (2015)年9月の豪雨の話題】
略語表
参考文献
あとがき /中村
索引

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