九州大学 研究者情報
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岡本 創(おかもと はじめ) データ更新日:2019.06.29

教授 /  応用力学研究所 地球環境力学部門 大気物理分野


主な研究テーマ
宇宙航空研究開発機構 (JAXA)EarthCARE衛星 プロジェクトサイエンティスト
キーワード:衛星、EarthCARE, 雲レーダ、ドップラー、ライダ、雲、エアロゾル、放射収支、水収支、気候変動
2013.04~2016.12.
日本欧州共同衛星計画EarthCARE共同議長(co-chair)
キーワード:EarthCARE衛星計画
2013.07~2016.12.
(1) 衛星リモートセンシングによる雲とエアロゾルの研究
(2) レーザレーダによるエアロゾル全球分布の研究
(3)非球形粒子の光散乱過程
(4)雲粒子にレーダとライダによる多重散乱過程
キーワード:雲、エアロゾル、リモートセンシング、光散乱
2010.05~2012.03.
従事しているプロジェクト研究
ドップラーライダ搭載衛星ESA ADM-Aeolus国際検証サイエンスチームメンバー
2018.04~2020.12.
NASA ROSES Research Announcement NNH18ZDA001N-ESUSPI “EarthCARE’s Cloud, Convection and Precipitation Radar Products: algorithm development, product calibration and validation”
2018.10~2021.09, 代表者:Simone Tanelli, Jet Propulsion Laborator, U.S..
北極域研究推進プロジェクト(ArCS: Arctic Challenge for Sustainability) テーマ3:北極気候に関わる大気物質
2015.09~2020.03, 代表者:小池真, 東京大学, 日本
北極域における気候変動の要素である雲の変動解析を行う。衛星搭載レーダとライダを利用した北極域全域における雲解析と、ニーオールスンに設置された雲レーダとマイクロパルスライダの同時観測データ解析を実施し、マイクロ波放射計によって得られた海氷データとの対応の時間空間変動を解析する事で、雲が海氷に及ぼす影響、海氷が雲生成に及ぼす影響を評価する。解析には衛星と地上の雲域抽出アルゴリズム、雲の相(氷雲、水雲、混合層雲、降雨、降雪)の識別、雲微物理特性抽出アルゴリズムの開発を実施する。.
多重散乱ライダ・雲レーダの複合観測システムの構築と全球雲微物理特性解析
2013.04~2017.03, 代表者:岡本 創, 応用力学研究所, 九州大学
科研費 基盤研究A課題である。.
J-simulator (joint Simulator for Satellite Sensors)
2010.06~2015.12, 代表者:EarthCARE サイエンスチーム, 宇宙航空研究開発機構 , 日本
EarthCARE衛星搭載のマルチセンサ用シミュレータの開発.
EarthCARE/CPR高次アルゴリズム開発およびCPR/ATLID複合アルゴリズム開発
2010.05~2021.03, 代表者:岡本 創, 応用力学研究所, 宇宙航空研究開発機構 (JAXA)(日本)
EarthCARE搭載センサーであるCPRの単独使用データから、雲域検出、雲粒子タイプ識別、雲微物理量等のプロダクトを生成するアルゴリズムを開発、改良する。
地上・船舶搭載ドップラー雲レーダデータなど既存の観測データを用いた検証によりプロダクトの精度を確定する。
また衛星搭載ライダATLIDとCPRを複合利用するアルゴリズム開発をCPR単独の場合と同様に実施し、プロダクトの精度を確定する。さらに、衛星搭載イメージャーMSI、CPR, ATLIDを組み合わせた雲解析アルゴリズムを作成する。.
CloudSat-CALIPSO joint science team
2010.05~2020.05, 代表者:岡本 創, 応用力学研究所, ジェット推進研究所(米国)
2006年4月に打ち上げられた95GHz雲レーダ搭載のCloudSat衛星と、同時期に打ち上げられた可視と近赤外波長の2波長偏光のミーライダ搭載のCALIPSO衛星
を用いた雲とエアロゾル、気候に関するデータ解析とサイエンス全体に関する研究を行う。.
EarthCARE Joint Mission Advisory Group (JMAG)
2001.05~2021.05, 代表者:岡本 創, 応用力学研究所, ヨーロッパ航空宇宙局:ESA (EU)
ESAとJAXAの共同ミッション提案ミッションである、EarthCARE衛星計画に対して、現在気候変動気象予測に対して必要と考えられるサイエンスの課題をまとめ、それに対応した観測項目と、必要な観測精度の制定を行い、ミッション全体に対する助言を行う。.
EarthCARE mission CPR/CPR-ATLID JADE (Joint Algorithm Development Endeavor
2008.04~2015.03, 代表者:岡本 創, 応用力学研究所, 宇宙航空研究開発機構(日本)、ヨーロッパ航空宇宙局(欧州)
2013年打ち上げ予定の日欧共同衛星観測ミッションであるEarthCAREにおいて、日本側はドップラー機能搭載雲レーダを、ヨーロッパが、高分解能ライダと多波長イメージャー、放射計を担当する。この雲レーダ単独を用いたアルゴリズムを開発することで、雲と大気の運動の全球分布を求めることが目的である。また、雲レーダとライダを組み合わせた複合アルゴリズムの開発も行っており、雲とエアロゾルのより詳細な情報の取得を目指している。また、数値予報モデルや大気大循環モデルの検証にもこれらのデータが役立つと期待される。.
GRENE 北極気候変動研究事業 
2011.07~2016.03, 代表者:浮田 甚郎, 新潟大学自然科学系・理学部, 極地研究所(日本)
北極温暖化のメカニズムと全球気候への影響:大気プロセスの包括的研究を行う。北極域での衛星観測解析と、地上レーダ・ライダ観測の解析を実施する。.
研究業績
主要著書
1. 杉本 伸夫, 西澤 智明, 水谷耕平, 石井昌憲, 岡本 創, 林 真智, 佐藤 薫, 菊池 麻紀, 木村俊義, 気象研究ノート 第234号 「地球観測の将来計画に関わる世界動向の分析」 (編集 TF地球科学研究 高度化ワーキンググループ) 第6章 ライダ, 日本気象学会, 第234号、33-38, 2017.11.
2. 高橋 暢宏, 岡本 創, 高薮 縁, 鈴木 健太郎, 大野 裕一, 可知 美佐子, 久保田 拓志, 沖 理子, 気象研究ノート 第234号 「地球観測の将来構想に関わる世界動向の分析」 (編集 TF地球科学研究高度化ワーキンググループ) 第5章 降雨・雲レーダ, 日本気象学会, 第234号、25-32, 2017.11.
3. 岡本 創, 佐藤 可織, 気象研究ノート 第231号 「人口降雨・降雪研究の最前線」 (編集 村上正隆、藤部文昭、石原正仁)  13.1  地上リモセンシナジー観測による雲物理量の推定, 気象研究ノート, 第231号 239−253, 2015.04.
4. 岡本 創, 気象ハンドブック第3版(編集 新田,野瀬,伊藤, 住), 46.5章 可視波長, 岡本 創, 849-851,朝倉出版, 2005. , 2010.10.
5. 岡本 創, 気象ハンドブック第3版(編集 新田,野瀬,伊藤, 住), 46.4章 レーダ, 岡本 創, 847-849,朝倉出版, 2005. , 2005.10.
6. 岡本 創、杉本伸夫, 気象研究ノート218号「エアロゾルの気候と大気環境への影響」第7章 アクティブセンシングで見るエアロゾルと雲 p.95-109, (中島映至、早坂忠裕(編集) 気象研究ノート218号「エアロゾルの気候と大気環境への影響」、日本気象学会、178pp. ) , 2008. , 日本気象学会, p.95-109,気象研究ノート218号, 2008.10.
主要原著論文
1. Sato Kaori, Okamoto Hajime, Takemura Toshihiko, Kumagai Hiroshi, Sugimoto Nobuo, Characterization of ice cloud properties obtained by shipborne radar/lidar over the tropical western Pacific Ocean for evaluation of an atmospheric general circulation model, J. Geophys. Res., 10.1029/2009JD012944, 115, 2010.08.
2. 萩原 雄一朗, Okamoto Hajime, Yoshida Ryo, Development of a combined CloudSat-CALIPSO cloud mask to show global cloud distribution, J. Geophys. Res., 10.1029/2009JD012344, 115, 2010.09.
3. Sato Kaori, Okamoto Hajime, Yamamoto, M. K., Fukao S., Kumagai Hiroshi, Ohno Yuichi, Horie Hiroaki, Abo M., 95-GHz Doppler radar and lidar synergy for simultaneous ice microphysics and in-cloud vertical air motion retrieval, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2008JD010222, 114, D03203, doi:10.1029/2008JD010222, 2009 , 2009.02.
4. Okamoto, H., T. Nishizawa, T. Takemura, K. Sato, H. Kumagai, Y. Ohno, N. Sugimoto, A. Shimizu, I. Matsui, and T. Nakajima, Vertical cloud properties in the tropical western Pacific Ocean: Validation of the CCSR/NIES/FRCGC GCM by shipborne radar and lidar, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2008JD009812, 113, D24213, doi:10.1029/2008JD009812, 2008. , 2008.10.
5. Nishizawa, T., H. Okamoto, T. Takemura, N. Sugimoto, I. Matsui, and A. Shimizu, Aerosol retrieval from two-wavelength backscatter and one-wavelength polarization lidar measurement taken during the MR01K02 cruise of the R/V Mirai and evaluation of a global aerosol transport model,, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2007JD009640,, 113, D21201, doi:10.1029/2007JD009640, 2008. , 2008.10.
6. S. Iwasaki, Y. Tsushima, R. Shirooka, R. Katsumata, K. Yoneyama, I. Matsui, A. Shimizu, N. Sugimoto, A. Kamei, H. Kuroiwa, H. Kumagai, Okamoto Hajime, Subvisual cirrus cloud observations using a 1064-nm lidar, a 95 GHz cloud radar, and radiosondes in the warm pool region, Geophys. Res. Lett., 10.1029/2003GL019377, 31, 9, 31, L09103, doi: 10.1029/2003GL019377, 2004. , 2004.05.
7. Okamoto Hajime, An algorithm for retrieval of cloud microphysics using 95-GHz cloud radar and lidar., J. Geophys. Res., doi:10.1029/2001JD0001225, 108(D7, 4226), doi:10.1029/2001JD0001225, 2003., 2003.10.
8. Okamoto, H, Information content of the 95-GHz cloud radar signals: Theoretical assessment of effects of nonsphericity and error evaluation of the discrete dipole approximation, J. Geophys. Res., 10.1029/2001JD001386, 107, D22, 107 (D22, 4628) , doi: 10.1029/2001JD001386, 2002. , 2002.11.
9. Iwasaki, S., and H. Okamoto, Analysis of the enhancement of backscattering by nonspherical particles with flat surfaces, Appl. Opt.,, 40(33), 6121-6129, 2001., 2001.10.
10. Horie, H., T. Iguchi, H. Hanado, H. Kuroiwa, H. Okamoto and H. Kumagai, Development of A 95-GHz airborne cloud profiling radar (SPIDER) -- Technical aspects --, IEICE Trans. Commun,, E83-B, 2010-2020, 2000. , 2000.10.
11. Murayama, T; Okamoto, H; Kaneyasu, N; Kamataki, H; Miura, K, Application of lidar depolarization measurement in the atmospheric boundary layer: Effects of dust and sea-salt particles, J. Geophys. Res., 104, D24, 31781-31792, 104, 31781-31792, 1999., 1999.12.
12. Lemke, H., H. Okamoto, and M. Quante, Comments on error analysis of backscatter from discrete dipole approximation for different ice particle shapes, Atmos. Res., 49, 189-197, 1998., 1998.10.
13. Okamoto, H; Xu, YL, Light scattering by irregular interplanetary dust particles, Earth, Planets and Space, 50, 6-7, 577-585, 1998.01.
14. Okamoto, H., S. Matsuura and Y. Kitamura, Remote sensing of cosmic dust : from planetary science to astronomy, 遊星人, 6, 352-360, 1997 , 1997.10.
15. Okamoto, H., A.Macke, M.Quante, E.Raschke, Modeling of backscattering by non-spherical ice particles for the interpretation of cloud radar signals at 94GHz., Contr. Atmos. Phys., 68, 319-334, 1995. , 1995.10, [URL].
16. Okamoto, H., Light scattering by clusters : the a1-term method, Optical Review, 2, 407-412, 1995., 1995.10.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. 岡本 創, 日欧共同衛星計画 EarthCARE:雲の動きを測る, パリティ, vol.29, No.01, 18-20, 2014.01.
2. 岡本 創、竹内延夫、竹村俊彦、沼口 敦、中島映至, エアロゾルモデルの現状と課題:次世代観測, 月刊海洋 32,309-314, 2000, 2000.10.
3. 岡本 創, 原始太陽系星雲の進化における放射の役割ーダストを中心として
The role of radiation on the evolution of the primitive solar nebular : dusty cocoon.
, 天気, 44, 1, 61-66, 1997.01.
主要学会発表等
1. Okamoto, Hajime, EarthCARE mission : move the global models to next levels, 7th JAPAN-EU workshop (第7回日EU気候変動研究ワークショップ), 2016.04.
2. Okamoto, Hajime, Sato Kaori, Takano, Toshiaki, Nishizawa,Tomoaki, Sugimoto, Nobuo, Jin, Yoshitaka, Development of multiple scattering polarization lidar to observe depolarization ratio of optically thick low- level clouds
, IRS2016, 2016.04.
3. Okamoto, Hajime, Sato Kaori, Hagihara, YuichiroYuichiro, Ishimoto, Hiroshi, Relationship between ice supersaturation and ice microphysics inferred from CloudSat, CALIPSO and AIRS
, IRS 2016, 2016.04.
4. Okamoto, Hajime, Sato Kaori, Ishimoto, H., Hagihara, Y., Global analysis of generation mechanism of ice microphysics inferred from space-borne active sensors and infrared sounder, AGU fall meeting , 2015.12.
5. Okamoto, Hajime, Sato Kaori, Hagihara, Y., Ishimoto, H., Borovoi, A., Konoshonkin, A., Kusutoba, N., Evaluation of retrieval algorithms for ice microphysics using CALIPSO/CloudSat and EarthCARE, 27th International Laser Radar Conference, 2015.07.
6. Okamoto, Hajime, Sato Kaori, Makino, T., Nishizawa, T., Jin, Y., Sugimoto, N., Shimizu, A., Depolarization ratio of clouds measured by multiple-field of view multiple scattering polarization lidar, 27th International Laser Radar Conference, 2015.07.
7. Okamoto, Hajime, Sato Kaori, Ishimoto, Hiroshi, Tanaka, Kenta, Global analysis of ice microphysics and ice super-saturation from CloudSat, CALIPSO and AIRS, 26th IUGG General Assembly, 2015.06.
8. Okamoto, Hajime, Development of level 2 algorithms for CPR, CPR-ATLID and CPR-ATLID-MSI, Joint PI meeting of Global Environment Observation Mission 2014, 2015.01.
9. Okamoto, Hajime, Sato, K., Hagihara, Yuichiro, Tanaka, Kenta, Ishimoto, Hiroshi, Makino, Toshiyuki, Nishizawa, Tomoaki, Sugimoto, Nobuo, Evaluation of ice cloud retrievals using CloudSat/CALIPSO/MODIS/AIRS and EarthCARE, AGU Fall Meeting, 2014.12.
10. 田中健太, 岡本 創, 佐藤 可織, 石元裕史, 衛星搭載雲レーダ・ライダ・赤外サウンダの複合利用による氷水量と過飽和度の解析, 気象学会秋季大会, 2014.10.
11. 牧野 利行, 岡本 創, 佐藤 可織, 田中健太, 西澤智明, 杉本伸夫, 松井一郎, 神 慶孝, 光学的に厚い下層雲の観測を目的とした多視野角・多重散乱ライダーの開発, 気象学会秋季大会, 2014.10.
12. 岡本 創, 日欧共同衛星計画 EarthCARE : 能動型センサが拓く雲研究の新展開, 国立大学共同利用・共同研究協議会, 2014.10.
13. 岡本 創, 佐藤 可織, 萩原 雄一朗, 衛星搭載アクティブセンサによる氷粒子の波長比と微物理特性の解析, 気象学会秋季大会, 2014.10.
14. Okamoto, Hajime, Satellite remote sensing of cloud properties and generation mechanism, GRENE-AWI workshop on Atmospheric Research 2014, 2014.10.
15. Okamoto, Hajime, Global analysis of cloud microphysics by space-borne active sensors from A-Train to EarthCARE, Tohoku-DLR Workshop, 2014.10.
16. Okamoto Hajime, EarthCARE science towards understanding nature of clouds, aerosols, radiation and cloud motion, EarthCARE Workshop 2014, 2014.09, すでに軌道上にあるCloudSat衛星、CALIPSO衛星等のA-train衛星群によって解析された結果と、現状の課題、EarthCARE衛星で期待されるプロダクト、そこから期待される新しいサイエンスに関するサマリーを行った。.
17. 岡本 創, 北極域における地上・衛星観測による雲物理特性解析, GRENE北極研究大気課題第3回全体会議, 2014.03.
18. Okamoto Hajime, JAXA science status 2013-2014, EarthCARE JMAG meeting, 2014.01.
19. 岡本 創, 佐藤 可織, 萩原 雄一朗, Development of level 2 algorithms for CPR, CPR-ATLID, and CPR-ATLID-MSI, Joint PI workshop of environment observation mission 2014, 2014.01.
20. 岡本 創, EarthCARE衛星搭載雲レーダとライダによる雲物理特性プロダクト, 気象学会, 2013.11.
21. Okamoto Hajime, EarthCARE mission : Development of algorithms, The 3rd International Symposium of Atmospheric Light Scattering and Remote Sensing (ISALSaRS'13), 2013.07, [URL], JAXA and ESA joint mission, EarthCARE, will carry the four instruments in the same plat form. Among them, there are two next generation active instruments; 95GHz-Doppler radar (CPR) and 355 nm-high spectral resolution lidar (ATLID) and there are also multispectral imager with seven channels (MSI) and broad band radiometer (BBR). The EarthCARE is expected to start observations in late 2015.
The EarthCARE CPR and ATLID might be regarded as extended version of CloudSat 95GHz radar and CALIPSO lidar, respectively. The CPR has higher sensitivity than CloudSat radar and also has the first Doppler capability in space. The ATLID can provide robust profile of backscattering coefficient by the high spectral resolution mechanism. Due to these new features, more complete picture of clouds and aerosols will be obtained.
The CloudSat and CALIPSO have provided the vertical profiles of clouds and aerosols for more than six years. In order to retrieve detail information of cloud and aerosol microphysics, we have developed series of algorithms, e.g., cloud detection, cloud particle type classification, cloud microphysics, aerosol detection, aerosol types and aerosol extinctions algorithms (Hagihara et al., 2010, Yoshida et all.,2010, Okamoto et al, 2010, Sato and Okamoto 2011. The retrieved products from CloudSat and CALIPSO data have been distributed to many institutes and universities for the validation of the GCM and regional models.
The EarthCARE algorithms are developed using the heritage of the algorithms for the CloudSat and CALIPSO. We first review these algorithms and also demonstrated the retrieved cloud and aerosol products from CloudSat and CALIPSO. Some current limitations in the analyses are also discussed. Then we will show the improved algorithms for the EarthCARE and introduce plans of the new cloud and aerosol products.
Finally we describe new ground-based radar and lidar experiments towards the better understanding of the observed signals obtained from the spaceborne active sensors.
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22. Okamoto Hajime, JAXA science status 2013, EarthCARE Joint Mission Advisory Group meeting, 2013.07.
23. Okamoto Hajime, Sato Kaori, Hagihara Yuichiro, CPR-ATLID/CPR-ATLID-MSI products and algorithms, EarthCARE Joint Algorithm Development Endeavor meeting, 2013.07.
24. Okamoto Hajime, Sato Kaori, Hagihara Yuichiro, CPR-only level2a product for EarthCARE, EarthCARE Joint Algorithm Development Endeavor meeting, 2013.07.
25. Okamoto Hajime, Sato Kaori, Hagihara Yuichiro, Ishimoto Hiroshi, Ice particle type and microphysics in high latitudes by spaceborne active sensors : regional characteristic and annual variability , Davos-Atmosphere and Cryosphere Assembly, 2013(DACA-13) , 2013.07, We examined ice particle types and microphysics in high latitudes by using space-borne active sensors between 2006 and 2012. We developed series of algorithms to retrieve cloud properties by using 95GHz cloud radar on CloudSat and dual-wavelength polarization lidar on CALIPSO. By combining these information, the cloud particle types were classified as three-dimensional ice particles (3D-ice), horizontally oriented ice plates (2D-plate), water and solid and liquid precipitation. The fraction of 2D-plates was larger in high latitude regions than in other regions. Ice microphysics was also studied by combined use of radar reflectivity factor from CloudSat, and lidar backscattering coefficient and depolarization ration from CALIPSO. The vertical and latitudinal distribution of ice particle types and microphysics and their annual variability were also examined. The maximum altitude of clouds is about 10km in high latitudes and that for super cooled water is about 5km. IWC decreased as altitude decreased and zonal mean of the maximum IWC and effective radius were 0.05 g/m^3 and 150µm, respectively. The large particles >100µm were found below 5km in high latitude (>70 degrees north). Land-ocean differences were also noticeable. The IWC was smaller over ocean than over land and ice effective radius was larger over ocean. These properties were further analyzed in relation to temperature and water vapor amount as well as super saturation using ECMWF and AIRS data in order to reveal the formation mechanism of ice particles and its variability. .
26. Okamoto Hajime, Sato Kaori, Hagihara Yuichiro, CPR/CPR-ATLID/CPR-ATLID-MSI products and algorithms, EarthCARE science meeting, 2013.06.
27. 岡本 創, 衛星搭載アクティブセンサによる雲研究: 現状と今後の展開について, 気象学会, 2013.05.
28. 岡本 創, GRENE 雲放射チームの研究概要:衛星・地上設置型ドップラー雲レーダ・ライダ観測を利用した研究計画と北極プロジェクトにおける課題, GRENE北極研究大気課題第2回全体会議, 2013.03.
29. 岡本 創, ミリ波レーダ・ライダ・ウィンドプロファイラーによる、雲物理特性と鉛直流の研究
, 光・ミリ波・マイクロ波を用いた計測技術・解析モデルの開発と その応用に関する研究集会 , 2013.03, ミリ波レーダとライダの雲観測の歴史、特に初期から現在までの国内外の各研究機関における状況について
簡単に振り返った。次ぎに、理論的背景として、レーダ方程式、
ライダ方程式と、そこに現れる雲やエアロゾルの微物理特性との
関係について、実験室データや、航空機による現場観測データを紹介しながら、
解説した。
地上と船舶におけるミリ波レーダとライダによる雲同時観測と解析の結果を
紹介した。それらを発展させた形で、人工衛星に搭載されたこれらの測器のその
データの解析の現状について紹介した。さらに、雲度プロファイラを、ミリ波レーダによるドッ
プラー速度、ライダ観測との同時観測データと解析の状況、期待される事などについても述べた。
また、解析に必要な電磁波の散乱理論についても解説を行った。.
30. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Development of level 2 algorithms for CPR/CPR-ATLID/CPR-ATLID-MSI, EarthCARE PI workshop, 2013.01.
31. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Multi-year analysis of ice microphysics derived from CloudSat and CALIPSO, American Geophysical Union fall meeting 2012, 2012.12, [URL], We conducted multi-year analyses of ice microphysics using CloudSat and CALIPSO data. Inter-annual variability, land-ocean differences and seasonal changes of ice microphysical properties were reported for the observation periods from 2006 to 2009. CALIPSO changed the laser tilt angle from 0.3 degrees to 3 degrees off nadir direction on November 2007 and the zonal mean properties of backscattering coefficient and depolarization ratio were significantly decreased and increased, respectively, for low altitude after November 2007. This could be explained by the different backscattering behavior of horizontally oriented ice crystals for the different laser tilt angles.
On the other hand, inter-annual variability of zonal mean properties of reflectivity factor observed by CloudSat showed the very similar characteristics during the four years. In addition, the lidar observables were similar when the monthly mean properties were compared for different years before November 2007 and also the same was true for the comparisons after November 2007. These analyses of observables suggested that the inter-annual variability of zonal mean properties of ice microphysics could be considered to be similar. Application of the radar-lidar algorithm showed that the change of the laser tilt angle introduced the large gap between the ice microphysical properties before and after November 2007, if the proper treatment of the oriented ice crystals were not conducted in the retrievals. Global analysis of cloud particle types showed that the frequent occurrence of oriented ice crystals were identified in the temperature range between -10 to -20 degrees C. It is also noted that the significant overestimation of ice water content and significant underestimation of ice effective radius were found if the scattering properties of the horizontally oriented ice particles were not considered. Therefore it is highly demanded that the realistic ice orientation model is implemented in the look up tables used in the retrieval algorithm for CloudSat and CALIPSO.
We have tested several orientation models with various parameters such as Gauss distribution model (Sassen 1980) and Klett type distribution function (Klett 1985) to estimate the look up tables for the laser tilt angles of 0.3 and 3 degrees off nadir. And the best orientation model can be determined by minimizing the inter-annual variability of ice microphysics. The best model showed the inter-annual variability of ice microphysics are about 30% for the retrieved IWC and effective radius and about 60% for mass fraction of oriented ice particles in low altitude regions. And ice microphysics over land tended to be larger than the values over ocean and the differences between over land and ocean were much larger than the uncertainties that attributed to the ice particle orientation. The inter-relationship between IWC and effective radius turned out to be very consistent for different years and also for over land and ocean. The frequency distribution of IWC (and effective radius) was different over land and ocean.
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32. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Synergy level 2b products Japan, EarthCARE JADE meeting, 2012.11.
33. Okamoto Hajime, Teruyuki Nakajima, JAXA science status, EarthCARE Joint Mission Advisory Group meeting , 2012.11.
34. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Hirakata Maki, CPR level 2a products Japan, EarthCARE JADE meeting, 2012.11.
35. 岡本 創, 佐藤 可織, 萩原 雄一朗, アクティブセンサ搭載衛星の複数年のデータ解析に基づく雲微物理特性の検証法の提案, 日本気象学会 秋季大会, 2012.10,  2006年4月に打ち上げられた95GHz雲レーダ搭載のCloudSat衛星と, 2波長偏光ライダCALIOPを搭載したCALIPSO衛星を組み合わせによって, 氷粒子の微物理特性を抽出する手法の開発を行ってきた.
CloudSatとCALIPSOの双方で検出される雲の解析用アルゴリズムがまず開発され(Okamoto et al., 2010), これを元に, どちらかのセンサで検出される雲域にも適用可能な形に拡張された(Sato and Okamoto 2011).CALIOP観測では2007年11月以前には, レーザ光の角度が天底角0.3度で, そのあとの期間では天底角が3度に変更されている. この変更は水平面に配向した板状の氷粒子からの強い後方散乱(鏡面散乱)の影響を避けるために提案されたものである.この変更によって, どの程度板状氷粒子の影響を避けることができたのかは明らかではなく, また微物理特性の抽出精度も明らかになっていなかった.
 今回, ライダの天底角変更の前後を含むデータを用いて氷粒子微物理特性の全球解析を行うことによって,微物理量の不確定性を検証する手法について提案する.
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36. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Tomoaki Nishizawa, Development of Level 2 Algorithms for EarthCARE CPR/ATLID, International Radiation Symposium 2012, 2012.08, We develop algorithms that can be applied to EarthCARE Cloud Profiling Radar (CPR) and Atmospheric backscatter LIdar (ATLID) and discuss about the expected products. EarthCARE will carry CPR and ATLID and these combination corresponds to the CloudSat and CALIPSO for the A-train. Due to the similarities between the EarthCARE and the A-train, it will be possible to apply the similar types of algorithms that have been already developed and extensively used for the analyses of the A-train satellites and it is therefore expected to obtain the similar cloud products for the EarthCARE. On the other hand, there are some differences between the EarthCARE and A-train satellites, e.g., the EarthCRAE CPR has better sensitivity compared with the CloudSat. And Doppler capability of the EarthCARE-CPR is a new element and is expected to provide the better constraint for the retrievals of cloud/precipitation microphysics. And the vertical air motion and sedimentation velocity of cloud particles will be inferred. .
37. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Takuya Matsumoto, Anatoli Borovoi, Retrieved ice microphysics from CALIPSO and CloudSat and horizontally oriented ice plates , 26th International laser radar conference (ILRC), 2012.06, We improved the radar and lidar algorithm that can be applied to CloudSat and Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO) data to retrieve ice microphysics. The essential modification is the implementation of distribution of tilt angles of ice plates respect to the horizontal plane. We introduced the Gauss-type and Klett-type distribution functions in the improved version of the algorithm. The backscattering signatures in radar and lidar wavelengths were calculated for the same particle type and orientation by using the discrete dipole approximation and physical optics, respectively.
Introducing the distribution of orientations lead to the large reduction of lidar backscattering coefficient compared with that for perfectly oriented ice plates with same effective radius and mass but larger than that for spheres for the CALIPSO tilt angle of 0.3o.
The effective radius and ice water content were similar between the improved and old algorithms. Mass fraction of oriented crystals to the total IWC became much larger in the improved algorithms when the specular reflection was observed.
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38. Okamoto Hajime, Sato Kaori, 萩原 雄一朗, Global Analyses of cloud Properties from CloudSat and CALIPSO and Development of the Level 2 Algorithms for EarthCARE, CloudSat-CALIPSO-EarthCARE joint workshop, 2012.06.
39. 岡本 創, 佐藤 可織, 萩原 雄一朗, 松本拓也, 黒木翔太, CloudSat-CALIPSOによる板状氷粒子の出現頻度について, 日本気象学会春季大会, 2012.05, 2006 年 4 月に打ち上げられた 95GHz 雲レーダ搭載の CloudSat 衛星と, 2 波長偏光ライダ CALIOP を搭載した CALIPSO 衛星を組み合わせることで, 氷粒子に関する詳 細な微物理特性が抽出されるようになった. ここ使用す る衛星用の解析アルゴリズムは, CloudSat 衛星から得ら れるレーダ反射因子と, CALIOP センサから得られる波長 532nm における後方散乱係数と偏光解消度の情報を利用 し、有効半径、氷水量そして全氷水量に対する板状氷粒 子の質量の割合を求めるものである(Okamoto et al., 2010, Sato and Okamoto 2011). CALIOP 観測では 2007 年 11 月以前には, レーザ光の角度が天底角 0.3 度であり, 非常に強い後方散乱係数と 0 に近い偏光解消度が観測さ れるいわゆる鏡面散乱の卓説した領域が気温-20 度から -10 度の間で 1 割程度の出現頻度で存在することが知ら れている(Yoshida et al., 2010). これらの物理特性を 示す氷粒子は, 理論計算や地上におけるスキャン型のラ イダ観測から, 平板状の粒子が水平面において, 偏りを 持って分布する配向状態にある場合に起きると考えられ ている(以後, 分散型 2D-plate と呼ぶ). しかし 2007 年 11 月に天底角が 3 度に変更されて以降のデータで 0.3 度 の時と同じ条件で粒子のタイプ識別を行ったところ, 板 状氷粒子の出現頻度は低下した(平形 2010 修士論文). こ れは 3 度の場合では後方散乱係数の値は平均的に減少し, また同時に偏光解消度の増加が観測されたことに起因す る.このようにレーザ光の入射角を変化するだけで観測 量は大きな変化を受けるため, 粒子散乱の形状と配向を 理論的に正しく評価することが,微物理特性の情報を抽 出する上で重要となる. 本研究では, 分散型 2D-plate の 後方散乱特性を理論的に求め, それに基づく参照テーブ ルを作成し, CloudSatとCALIPSOの同時解析から分散型 2D-plate の出現頻度を解析した結果について報告する..
40. Okamoto, H., K. Sato, Y. Hagihara, T. Takemura, T. Nishizawa , Development of radar and lidar simulator and its application to the evaluation of the cloud and aerosol microphysics in the AGCM, American Geophysical Union (AGU) fall meeting, 2011.12.
41. 岡本 創, 佐藤可織, 萩原雄一朗, 松本拓也, CloudSat-CALIPSOによる氷粒子の微物理特性: アルゴリズムの改良と微物理パラメータ間の関係, 日本気象学会, 2011.11.
42. 岡本 創, 気象学会賞記念受賞講演:アクティブセンサを用いた雲とエアロゾルの研究, 日本気象学会, 2011.05.
43. Hajime Okamoto, Kaori Sato and Yuichiro Hagihara, Global analysis of ice cloud microphysics from CloudSat and CALIPSO : size, shape and color ratio, The XXV international Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly: Earth on the Edge: Science for a Sustainable Planet, 2011.06.
44. Okamoto, H. and K. Sato, Global analysis of ice particle radius, particle type and color ratio using CloudSat and CALIPSO, CloudSat-CALIPSO science team meeting, 2011.06.
45. 岡本 創, 佐藤可織, 萩原雄一朗, CloudSat-CALIPSOによる氷粒子の後方散乱係数の 波長比, 偏光解消度と微物理特性の関係について, 日本気象学会, 2011.05.
46. 岡本 創, 気象学会賞受賞記念講演:アクティブセンサを用いた雲とエアロゾルの研究, 日本気象学会, 2011.05.
47. Okamoto, H., K. Sato and Y. Hagihara, Y. Ohno, T. Sakai and H. Ishimoto, Study of cloud microphysics using radar and lidar, JCSEPA international workshop, 2011.03.
48. Okamoto, H.K. Sato, Y. Hagihara, N. Sugimoto, T. Nishizawa, R. Yoshida, M. Hirakata, Aerosol and clouds as observed by active sensors, Joint workshop for EarthCARE/GPM/GCOM, cross cutting area Session: Sciences related with aerosols and the earth's radiation budget, 2010.12.
49. H. Okamoto, K. Sato, Y. Hagihara, R. Yoshida, M. Hirakata, SYnergy use of CPR and lidar to retrieve cloud microphysics, Joint workshop for EarthCARE/GPM/GCOM , 2010.12.
50. 岡本 創、佐藤可織、萩原雄一朗, CALIOPによる氷粒子の後方散乱係数の波長比の全球解析, 気象学会, 2010.10.
51. Okamoto H., K. Sato and Y. Hagihara, Development of synergy algorithms and products for CPR and ATLID on EarthCARE/Development of CPR algorithms and products, EarthCARE Joint Algorithm Development Endeavour-JADE third meeting, 2010.06.
52. Hajime Okamoto, Kaori Sato, Yuichiro Hagihara and Maki Hirakata, Global distribution of cloud particle phase, orientation and microphysics, Radiation, Clouds, Aerosols, and Climate workshop, 2010.08.
53. 岡本 創、熊岡直紀、西澤智明、杉本伸夫、平形麻紀, CALIOPの赤外チャンネルの校正と氷粒子による後方散乱の波長の比, 日本気象学会春季大会, 2010.05.
54. Hajime Okamoto, Kaori Sato, Yuichiro Hagihara, Naoki Kumaoka, Maki Hirakata, Tomoaki Nishizawa and Nobuo Sugimoto , Global analysis of ice microphysics from CloudSat and CALIPSO: calibration of 1064nm channel, color ratio and ice microphysics , 13th conference on atmospheric radiation/13th conference on cloud physics, American Meteorological Society Meeting , 2010.06.
55. Hajime Okamoto, Naoki Kumaoka, Tomoaki Nishizawa, Nobuo Sugimoto and Yuichiro Hagihara, CALIBRATION OF 1064NM CHANNEL AND RETRIEVAL OF AEROSOL EXTINCTION , 25th International laser radar conference , 2010.07.
56. Hajime Okamoto, Kaori Sato, Yuichiro Hagihara and Maki Hirakata, Ice microphysics from CloudSat and CALIOP : Analysis of oriented crystlas, 25th International laser radar conference, 2010.07.
特許出願・取得
特許出願件数  0件
特許登録件数  1件
学会活動
所属学会名
日本惑星科学会
米国地球物理学連合
米国気象学会
日本気象学会
学協会役員等への就任
2013.04~2019.03, JAXA-EarthCAREミッション, プロジェクトサイエンティスト.
2013.07~2019.03, EarthCARE mission, co-chair.
2013.01~2019.03, 国際気象学・大気科学協会 国際放射委員会 ( International Association of Meteorology and Atmospheric Sciences, International Radiation Commission; IAMAS-IRC), 運営委員.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2018.04.08~2018.04.13, European Geophysical Union, 座長(chairman).
2016.04.19~2016.04.19, IRS 2016, 座長(Chairmanship).
2016.01.18~2016.01.19, EarthCARE PI workshop, 座長(Chairmanship).
2015.11.13~2016.11.14, EarthCARE 24th JMAG, 座長(Chairmanship).
2015.01.12~2015.01.13, EarthCARE PI workshop, 座長(Chairmanship).
2014.05.22~2015.05.22, 気象学会春季大会, 座長(Chairmanship).
2014.09.16~2014.09.16, EarthCARE Joint Mission Advisory Group Meeting, 座長(Chairmanship).
2014.01.23~2014.01.24, EarthCARE Joint Mission Advisory Group Meeting, 座長(Chairmanship).
2014.01.14~2014.01.14, Joint PI Workshop of environment observation mission 2014, 座長(Chairmanship).
2014.11.21~2014.11.21, 気象学会秋季大会, 座長(Chairmanship).
2013.07.17~2013.07.18, EarthCARE Joint MIssion Advisory Group meeting , 座長(Chairmanship).
2013.07.15~2010.07.16, EarthCARE Joint Algorithm Development Endeavour (JADE) meeting, 座長(Chairmanship).
2013.01.31~2013.01.31, EarhCARE PI成果報告会, 座長(Chairmanship).
2013.01.31~2013.01.31, EarhCARE PI成果報告会, 座長(Chairmanship).
2012.11.26~2012.11.30, EarthCARE-JMAG/JADE, 座長(Chairmanship).
2012.06.18~2012.06.22, CloudSat-CALIPSO-EarthCARE joint workshop , 座長(Chairmanship).
2010.08.20~2010.08.21, Radiation, Clouds, Aerosols and Climate workshop, 座長(Chairmanship).
2010.06.08~2010.06.09, EarthCARE Joint Algorithm Development Endeavour (JADE) workshop, 座長(Chairmanship).
2002.04.01~2010.03.31, 日本気象学会 天気, 地区編集委員.
2002.04.01~2010.03.31, 日本気象学会, 仙台支部 幹事.
学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況
2018.04~2020.03, Progress in Earth and Planetary Science, 国際, 編集委員.
2010.08~2014.03, SOLA 編集委員, 国際, 編集委員.
2002.04~2010.03, 天気 地区編集員, 国内, 編集委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2018年度   20    25 
2015年度      
2014年度 17    24 
2013年度 14    20 
2012年度   20    27 
2011年度      
2010年度    
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
American Geophysical Union (AGU) , UnitedStatesofAmerica, 2014.12~2014.12.
DACA-13, IAMAS, ESA-ESTEC, Switzerland, Netherlands, 2013.07~2013.07.
AGU fall meeting, UnitedStatesofAmerica, 2012.12~2012.12.
Freie Universität , Germany, 2012.08~2012.08.
Institut of Oceanografique, France, 2012.03~2012.06.
American Geophysical Union (AGU) fall meeting カリフォルニア、サンフランシシコ, UnitedStatesofAmerica, 2011.12~2011.12.
2011 International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly オーストラリア、メルボルン, Australia, 2011.06~2011.06.
カナダモントリオール・マクギル大学, Canada, 2011.06~2011.06.
International Laser Radar Conferfence, Russia, 2010.07~2010.07.
American Meteorological Society, UnitedStatesofAmerica, 2010.06~2010.07.
外国人研究者等の受入れ状況
2015.11~2015.11, 2週間未満, 応用力学研究所, Russia, 学内資金.
2014.11~2014.11, 2週間未満, 応用力学研究所, Russia, 学内資金.
2013.07~2013.07, 2週間未満, City College of New York, CUNY, UnitedStatesofAmerica, .
2012.04~2012.04, 2週間未満, ワイオミング大学, UnitedStatesofAmerica, 外国政府・外国研究機関・国際機関.
2011.10~2011.12, 1ヶ月以上, 応用力学研究所, Russia, 学内資金.
2008.04~2009.03, 1ヶ月以上, 東北大学, Ukraine, 文部科学省.
受賞
平成30年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞 (研究部門) , 文部科学省, 2018.04.
第32回レーザセンシングシンポジウム ベストポスター賞  , レーザセンシングシンポジウム, 2014.09.
日本気象学会賞, 日本気象学会, 2011.05.
第26回レーザセンシングシンポジウム ベストポスター賞, 第26回レーザセンシングシンポジウム, 2008.09.
国際電波連合 URSI Young Scientist Award, 国際電波連合 International Union of Radio Science URSI , 1999.08.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2017年度~2021年度, 基盤研究(S), 代表, 次世代型アクティブセンサ搭載衛星の複合解析による雲微物理特性・鉛直流研究.
2017年度~2020年度, 基盤研究(A), 代表, 全球雲・エアロゾル微物理特性解明のための次世代型アクティブセンサシステム.
2013年度~2016年度, 基盤研究(A), 代表, 多重散乱ライダ・雲レーダの複合観測システムの構築と全球雲微物理特性解析.
2010年度~2012年度, 基盤研究(B), 代表, 衛星搭載アクティブセンサーによる雲微物理特性導出とその生成機構の解明.
2007年度~2009年度, 基盤研究(B), 代表, 衛星搭載雲レーダー・ライダー・赤外サウンダーを用いた上層雲生成・消滅機構
の研究.
2002年度~2004年度, 若手研究(A), 代表, アクティブセンサによる雲・エアロゾルの物理特性導出とそれらの相互作用の解明.
2015年度~2017年度, 基盤研究(B), 分担, 衛星搭載アクティブ・パッシブセンサーデータの複合利用による全球エアロゾル解析.
2011年度~2013年度, 基盤研究(B), 分担, 気候変化予測の不確実性低減に向けて:気候モデルと衛星データの融合的アプローチ.
2005年度~2007年度, 基盤研究(A), 分担, ヤマセ雲の形成・変質機構の解明と数値モデル化の研究
A study on the cloud formation and modification processes and numerical modeling of YAMASE clouds.
2004年度~2006年度, 基盤研究(B), 分担, 熱帯域上部対流圏における巻雲の観測的研究
Observational study on cirriform clouds in the tropical upper troposphere.
2002年度~2005年度, 基盤研究(A), 分担, 詳細観測・多重モデルによる北極層雲の生成・維持機構の解明とその気候へのインパクト
Formation and maintenance mechanisms of the Arctic stratus cloud studied by observations and models, and its impact to the Arctic climate system.
2001年度~2003年度, 基盤研究(B), 分担, リモートセンシングによる氷晶雲の物理特性と放射特性の観測研究
REMOTE SENSING OF MICROPHYSICAL AND RADIATIVE PROPERTIES OF ICE CLOUDS.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2015年度~2020年度, ArCS, 分担, 北極域研究推進プロジェクト(ArCS: Arctic Challenge for Sustainability).
2011年度~2015年度, グリーン・ネットワーク・オブ・エクセレンス(GRENE)事業 国立極地研究所, 分担, 北極気候変動分野「急変する北極気候システム及び、その全球的な影響の総合的解明」.
2012年度~2019年度, 雲エアロゾル放射ミッション(EARTHCARE) 宇宙航空研究開発機構, RA (Research Announcement), 代表, Development of level 2 algorithms for CPR, CPR-ATLID and CPR-ATLID-MSI.
2000年度~2002年度, 海洋開発及び地球科学技術調査研究促進費 「地球環境遠隔探査技術等の研究」(科学技術庁), 代表, 雲レーダ・ライダ・マイクロ波放射計を用いた雲微物理量の導出.
2006年度~2010年度, 科学技術振興調整費 (文部科学省), 分担, 渇水対策のための人工降雨・降雪に関する総合的研究.
2001年度~2005年度, 地球環境研究総合推進費B-4 , 分担, 雲レーダによる雲観測手法高度化とシナジーアルゴリズムの研究.
2000年度~2004年度, 科学技術振興事業団(CREST)戦略的基礎研究課題, 分担, アジア域の粒子環境の変動についての研究(Asian atmospheric particle environment change studies 9APEX)(代表 中島映至).
共同研究、受託研究(競争的資金を除く)の受入状況
2016.04~2017.03, 代表, EarthCAREのCPR単体、CPR-ATLID複合、CPR-ATLID-MSI複合高次アルゴリズムの開発(その2).
2011.04~2012.03, 代表, EarthCARE/CPRを用いた高次プロダクト導出アルゴリズム開発およびCPRとATLIDを用いた高次複合プロダクト導出アルゴリズム開発.
2010.05~2011.03, 代表, EarthCARE/CPRアルゴリズム開発およびCPR/ATLID複合アルゴリズムの開発.
学内資金・基金等への採択状況
2012年度~2013年度, 共同利用研究, 連携, ウィンドプロファイラの鉛直流測定を活用した雲・降水の定量的測定 (Quantitative retrieval of cloud and precipitation properties using vertical wind profiles measured by wind profiler radars).
2012年度~2012年度, 共同利用研究, 連携, 全球気候モデルとアクティブセンサ搭載衛星計測データを用いた雲‐放射‐力学相互作用過程の研究(Study on cloud-radiation-dynamics feedback processes using a global climate model and satellite data).
2012年度~2013年度, 共同利用研究, 連携, 地上ライダーネットワークおよび衛星搭載ライダーデータを用いたエアロゾル光学特性の時間空間変動研究(study on spatial and temporal variation of aerosol optical properties using ground-based lidar network data and space-borne lidar data).
2011年度~2011年度, 応用力学研究所共同利用研究 一般研究 , 分担, 23特1-7
全球気候モデルと衛星計測データを用いた雲‐放射‐力学相互作用過程の研究代表 渡部雅浩.
2011年度~2011年度, 応用力学研究所共同利用研究 一般研究 , 分担, 23特1-6
地上型および衛星搭載ライダを用いたエアロゾル消散係数の時間空間変動特性の解析 代表 西澤智明.

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pure2017年10月2日から、「九州大学研究者情報」を補完するデータベースとして、Elsevier社の「Pure」による研究業績の公開を開始しました。
 
 
九州大学知的財産本部「九州大学Seeds集」