・成層圏―対流圏間の力学的相互作用の研究

キーワード：成層圏―対流圏間交換、上部対流圏水蒸気、巻雲、熱帯対流圏界面遷移層、衛星リモートセンシング
2005.04.

・温室効果ガス観測技術衛星(GOSAT)の導出手法高度化に関する研究

キーワード：衛星リモートセンシング、温室効果気体
2005.04.

THz水蒸気同位体比測定衛星ミッション
2023.01, 代表者：芳村圭, 東京大学　大気海洋研究所, 東京大学、東京工業大学、東京大学、九州大学
水蒸気の同位体比（δ2H）は、水の相変化に明瞭な感度があるため大気水循環過程を理解することに使用されてきた。近年水蒸気同位体比の観測情報がデータ同化を通じて大気水循環過程を拘束できることが示され、大気状態の解析精度の向上、それを受けた気象予測精度の向上に寄与可能であることが示されてきている。これまでNadir観測では、近赤外FTS を用いて対流圏下層水蒸気同位体比を調べたSCIAMACHY やGOSAT、赤外FTSを用いた対流圏中層水蒸気同位体比を調べたTESやIASI があるが、対流圏上層のNadir 観測はされたことがない。本ミッ
ションでは、THz帯の波長を用いた対流圏上層の水蒸気同位体比の観測を行い、大気水循環過程のさらなる詳細理解を進め、実時間観測にも使用することで気象予測精度向上につなげることを目的とする。本ミッションで観測されるパラメータは、高度7km以高の水蒸気量[H2O]及び同位体水蒸気量[H2HO]であり、[H2HO]/[H2O]から同位体比δ2Hが求められる。対流圏上層の水蒸気同位体比は、対流セル内の上昇流でどれほどの凝結が生じたのかを示す良い指標であり、落下する雨滴からの再蒸発による同位体分別の影響を受ける下層中層の水蒸気同位体比と合わせ
て、大気中の水蒸気凝結・雨滴蒸発の正味の割合、すなわち降水効率が推計される。大気中の降水効率の大小は大気大循環に大きく影響する。.

テラヘルツ氷雲/水蒸気超小型衛星ミッション
2023.01, 代表者：江口菜穂, 九州大学　応用力学研究所, 九州大学、名古屋大学、東京工業大学、情報通信研究機構、東京大学、山口大学、東北大学、JAXA、JAMSTEC(海洋研究開発機構)
氷雲は、放射過程および成層圏に流入する水蒸気を介して気候形成に大きく影響し、時空間変動が大きいため全球規模での観測が必要不可欠である。しかしこれまでの衛星観測の測器、波長の限界から(例えば、受動型センサの場合、光学的に薄い雲は検出が難しい等)、その巨視的、微視的な動態の全貌は、いまだ把握されていない。
本ミッションはこれまで技術的にも科学的にも未開拓であるテラヘルツTHz帯の波長を用いて、対流圏中・上層に存在する氷雲内の微物理過程の詳細を明らかにすることを目的とする。本ミッションで導出するパラメーターは氷雲の有無、存在高度、雲内部の粒子サイズや粒子種(TBD)である。THz帯の特徴として、高度7㎞以高の数10～数100μmの粒子サイズの雲粒に感度がある。この粒子サイズ域は、従来の雲・雨レーダーやマイクロ波イメージャ(10～100GHz)にとっては比較的小さく、可視・赤外イメージャ観測にとっては粒径が大きすぎて見逃されている中間領域であり、雲粒子の成長を包括的に観測するには不可欠である。得られるデータによって、雲内に踏み込んだより詳細な微物理過程の把握だけでなく、雲周辺の水蒸気と併せて観測することで、雲内外の水蒸気フラックスを介した雲のライフサイクルを理解することが可能となる。
他方、小型衛星によるTHz帯の地球大気観測への技術開発により、これまでの高周波および低周波の狭間の未開拓な波長帯への測器技術の進展/応用だけでなく、これら既存の測器との統合的な衛星観測システムの構築に寄与することが期待される。.

FTS小型衛星コンステレーションによる水蒸気・同位体・氷雲・放射収支観測ミッション
2022.01, 代表者：江口菜穂, 九州大学　応用力学研究所, 九州大学、東京工業大学、情報通信研究機構、東京大学、気象研究所、千葉大学、NOAA(アメリカ)
地球大気中における水蒸気および雲の全球規模での観測は、より定量的な放射収支の理解とそれを介した気候の維持と変動の理解を深めるだけでなく、特に上部対流圏の水蒸気と氷雲の情報を含めることで台風の予報精度が向上することが指摘されている。さらに、高頻度な水蒸気分布から導出された大気追跡風（Atmospheric Motion Vectors: AMV）や水蒸気同位体を入力値として用いることで数値予報精度の向上が報告されている。
このような背景から、本ミッションでは、対流圏と成層圏における水蒸気とその同位体並びに氷雲を高頻度で観測することで、地球放射収支の定量的な理解だけでなく、降水過程や大気上層擾乱の理解を介した気象災害に対する予報精度の向上を図ることを目的とする。
観測ではFourier-Transform Spectrometer (FTS) 小型機 (100kg級) を複数台 (将来的には40機) 用い、日本を含む東アジア域を連続的に観測することを目標とする。観測波長範囲は遠赤外域 (100～670 cm-1 ; 15～100 μm) で、分解能0.1 cm-1を想定している。また衛星は大気直下視で軌道傾斜角 38度、衛星高度200～300 km、鉛直分解能3 km、Swath 40 km程度を想定している。.

文部科学省科学技術人材育成費補助事業「ダイバーシティ研究環境実現イニシアティブ(先端型)」「ダイバーシティ・スーパーグローバル教員育成研修（SENTAN-Q）」
2020.01～2021.12, 代表者：九州大学, 九州大学, 九州大学
本研修では、優れた研究業績を有する将来有望な本学の女性および若手教員が、海外のトップレベルの研究者による本研修を受けることなどにより、国際的に通用する研究教育力を実践的に身につけることを目的とします。.

高層大気の化学・力学場の動態把握のためのFTS衛星観測ミッション
2019.12～2021.03, 代表者：江口菜穂, 九州大学応用力学研究所, 千葉大学、国立環境研究所、東京大学、北海道大学、海洋研究開発機構
本ミッションではFTS (Fourier-Transform Spectrometer) を用いて、近赤外から熱赤外域の波長(4～14 μm、分解能 0.02cm-1)の太陽掩蔽観測を実施する。本手法により中部対流圏から下部熱圏 (8～100 km) における多種類の大気微量成分 (同位体含む) と氷雲の高鉛直分解能 (1.5 km～ ) の観測が可能である。.

成層圏・中間圏の重力波変動に関する研究
2013.12, 代表者：Dr. Chihoko Yamashita, University of California, Barkley, University of California, Barkley (USA)
成層圏突然昇温(Sudden Stratospheric Warming; SSW)発生時に、中間圏、熱圏において重力波が発生することが知られているが、その発生源の特定や発生メカニズムは明らかにされていない。本研究ではそれらを明らかにするための衛星データ解析および数値モデル研究を実施している。.

成層圏南北循環（Brewer – Dobson Circulation）による成層圏、上部対流圏における大気微量成分分布への影響に関する研究
2013.12, 代表者：Dr. Rei Ueyama, NASA/AMS, NASA/AMS (USA)
成層圏の南北循環 (Brewer-Doboson Circulation; BDC) の季節内変動、経年変動に関する研究を主に客観解析データ、衛星観測データを利用して、実施している。.

成層圏微量気体成分の変動要因に関する研究
2008.12～2012.12, 代表者：Dr. Dong Wu, NASA/JPL, NASA/JPL (USA)
成層圏の微量気体成分の時空間変動に関する解析を行っている。主にEOF解析を用いて、季節内変動に着目した解析を実施している。.

衛星観測スペクトルデータからの二酸化炭素導出手法の比較解析 (先験値情報の影響評価)
2009.11～2010.12, 代表者：Drs. David Crisp, Denis O’Brien and Chris O’Dell, NASA/JPL, NASA/JPL(USA), Colorado State University (USA)
温室効果観測技術衛星GOSAT「いぶき」のアルゴリズム解析に必要な先験値情報の作成およびそれがリトリーバル値に与える影響評価を実施した。.

衛星観測スペクトルデータからのメタン量導出過程に必要な先験値情報の比較研究
2010.02, 代表者：Dr. Xiaozhen Xiong, National Oceanic and Atmospheric Administration, National Oceanic and Atmospheric Administration (USA)
温室効果観測技術衛星GOSAT「いぶき」のメタン、二酸化酸素の鉛直プロファイルデータの質の評価を行っている。主に他衛星、数値計算データをの比較検証である。.

温室効果気体の数値シミュレーション実験の比較研究
2008.09～2010.12, 代表者：Dr. Steven Pawson, New Zealand Forest Research Institute Limited., NASA/GSFC (USA), Goddard Earth Sciences & Technology Center (USA), University of Maryland, Baltimore County (USA)
温室効果ガス(主に二酸化炭素)の大気輸送モデル間 (GEOS-5, NIES TM) の比較検証を実施した。.

数値モデルの精度向上にむけた FTS の新技術開発と上部対流圏/下部成層圏の準連続観測パイロットミッションの提案
2013.11～2014.04, 代表者：江口菜穂, 九州大学(日本)
ISS搭載の中型ミッションへの応募プロポーザルの作成
FTS (Fourier-Transform Spectrometer) の新技術開発を通した極端現象と気候変動の予報/予測精度向上にむけた上部対流圏/下部成層圏の準連続観測パイロットミッション.

GOSAT データを用いた対流圏内力学過程及び成層圏対流圏間物質交換過程の研究
2009.09, 代表者：江口菜穂, 九州大学
GOSAT (Greenhouse gases Observing SATellite: 温室効果ガス観測技術衛星) の主センサである TANSO FTS (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation Fourier Transform Spectrometer) の熱赤外域 (Thermal InfraRed: TIR) スペクトルより、二酸化炭素とメタンの鉛直濃度プロファイルデータが導出され、Level 2 (L2) が公開されている。GOSATより導出された、自由対流圏では長寿命である二酸化炭素とメタンデータを用いて、対流圏から成層圏に至る成層圏-対流圏間交換過程を介した物質循環を明らかにすることを最終目的としている。.

GOSAT TANSO-FTS スペクトルからの巻雲情報導出とその時空間変動の解析
2009.09～2016.08, 代表者：江口菜穂, 九州大学
本研究課題は、温室効果観測技術衛星 GOSAT TANSO-FTS スペクトルデータを主に用いて、1) 巻雲の検出手法、2) 巻雲の物理量の導出手法の開発を行い、これら開発した手法を用いて、巻雲の物理量データを得て、3) 全球規模での巻雲の時空間変動の解明を目指す。現在、TANSO-FTS L1B Band 3 (SWIR) 及び Band 4 (TIR) データを用いて 1) の開発を行っている。.

GOSAT FTS-SWIRリトリーバルアルゴリズム開発
2005.04, 代表者：横田達也, 国立環境研究所, 国立環境研究所, JAXA, MOE, NASA/JPL
温室効果ガス観測技術衛星GOSATのスペクトルデータから物理量データ導出のリトリーバルアルゴリズム開発を実施している。主に観測データから導出された二酸化炭素およびメタンのカラム量（TANSO-FTS SWIR L2データ）における雲関連（絹雲）の状況を調査し、処理方法の妥当性を評価するとともに今後の手法改善に資する研究を実施している。.

主要著書

主要原著論文

1.	Nawo Eguchi and Yukio Yoshida, A high-level cloud detection method utilizing the GOSAT TANSO-FTS water vapor saturated band, Atmospheric Measurement Technique, 10.5194/amt-12-389-2019, 12, 1, 389-403, 2019.01, [URL].
2.	Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera, and Tomoe Nasuno, A global non-hydrostatic model study of a downward coupling through the tropical tropopause layer during a stratospheric sudden warming, Atmospheric Chemistry and Physics, 10.5194/acp-15-297-2015, 15, 1, 297-304, 2015.01, [URL].
3.	Yukio Yoshida, Yoshifumi Ota, Nawo Eguchi, Nobuyuki Kikuchi, Koji Nobuta, Ha Tran, Isamu Morino, and Tatsuya Yokota, Retrieval algorithm for CO2 and CH4 column abundances from short-wavelength infrared spectral observations by the Greenhouse gases observing satellite, Atmospheric Measurement Technique, 10.5194/amt-4-717-2011, 4, 4, 717-734, 2011.04, [URL].
4.	Nawo Eguchi, Ryu Saito, Tazu Saeki, Yumiko Nakatsuka, Dmitry Belikov, and Shamil Maksyutov, A priori covariance estimation for CO2 and CH4 retrievals, Journal of Geophysical Research-Atmosphere, 10.1029/2009JD013269, 115, D10, D10215 1-16, 2010.05, [URL], We derive the a priori covariance matrices of CO2 and CH4 for the retrieval of their profiles and columns from satellite spectral data. The monthly a priori covariance matrices of CO2 and CH4 at each grid cell (0.5° × 0.5°) on the globe are calculated using simulated data from the atmospheric tracer transport model. The a priori covariance matrix is defined as the sum of the bias and noise components, where the bias is obtained from the difference in seasonal cycle between simulated data and observation-based reference data, and the noise is defined as synoptic and interannual variations. The use of simulated data as well as observation-based reference data enables realistic variance and covariance values to be obtained for each temporal component. The seasonal bias is approximately 2 ppm for CO2 and 20 ppb for CH4. A large difference in synoptic variations is obtained between simulated and reference data over the source region, especially over land. The interannual variances derived from the reference data show maximum values (4 ppm2 for CO2 and 220 ppb2 for CH4) in northern midlatitudes. Global data sets of a priori covariance matrices for CO2 and CH4 are now available for the retrieval of concentrations using satellite spectral data. Furthermore, the data set has the potential to be applied in studies in other fields, including estimates of CO2 flux error using inverse modeling and planning for ground-based observation networks..
5.	Tatsuya Yokota, Yukio Yoshida, Nawo Eguchi, Yoshifumi Ota, Tomoaki Tanaka, Hiroshi Watanabe and Shamil Maksyutov, Global Concentrations of CO2 and CH4 Retrieved From GOSAT: First Preliminary Results, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 10.2151/sola.2009‒041, 5, 1, 160-163, 2009.10, [URL], The Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) was launched on January 23, 2009, to monitor global atmospheric levels of CO2 and CH4 from space. GOSAT started initial operation of its instruments after an initial satellite system check. Although the radiant data obtained by the GOSAT instruments are currently in the preliminary stages of calibration and validation, the spectral absorption features of CO2 and CH4 are clearly identifiable. An initial retrieval of these gaseous concentrations was performed for measurement scenes of cloud-free conditions over land. These results showed that column-averaged dry air mole fractions of both CO2 and CH4 in the northern hemisphere were higher than those in the southern hemisphere. These latitudinal differences agree with data obtained from groundbased sources and other satellite observations; however, the absolute values of the gaseous concentrations from GOSAT data seem to have been underestimated. Calibrations as well as validation should be conducted to improve the quality of GOSAT retrievals..

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

1.	江口菜穂, SPARC General Assembly 2018 参加報告, 日本大気化学会「大気化学研究」vol.40, 2019.01.

主要学会発表等

1.	Kunihiko Kodera, Nawo Eguchi, Beatriz M. Funatsu, Rei Ueyama, Chantal Claud, Influence of tropical lower stratospheric cooling on extreme deep convective activity and tropical cyclones, Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)16th Annual Meeting, 2019.07.
2.	江口 菜穂, 吉田 幸生, 染谷 有, 今須 良一, 濱田 篤, 井上豊志郎, GOSAT TANSO-FTSスペクトルから導出された巻雲の特徴について, 2016年度日本気象学会秋季大会, 2016.10.
3.	Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera, Rei Ueyama, Hisahiro Takashima, and Makoto Deushi, Rapid transport of carbon monoxide and water vapor from troposphere to stratosphere via tropical convection during stratospheric sudden warming, American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting 2015, 2015.12.
4.	Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera, Rei Ueyama, and Hisahiro Takashima, Rapid increase of carbon monoxide concentration in the tropical lower stratosphere during stratospheric sudden warming in January 2010, The 95th AMS Annual Meeting, 2015.01.
5.	Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera, and Tomoe Nasuno, Downward coupling process through TTL during a stratospheric sudden warming: a case study using a global non-hydrostatic model, SPARC General Assembly 2014, 2014.01.
6.	Toshihiko Hirooka, Chihiro Iida, and Nawo Eguchi, Circulation changes in the mesosphere during sudden warming events, The 12th Scientific Assembly of IAGA, 2013.08.
7.	Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera, and Tomoe Nasuno, Impact of abrupt stratospheric dynamical change on Tropical Tropopause Layer, US/Japan TTL joint workshop, 2012.10.
8.	Nawo Eguchi, Kunihiko Kodera and Tomoe Nasuno, Stratospheric sudden warming impact on the tropical troposphere seen in NICAM simulation, Workshop on Stratospheric Sudden Warming and its Role in Weather and Climate Variation, 2012.02.
9.	Nawo Eguchi, Tadahiro Hayasaka, and Masahiro Sawada, Characteristics of “YAMASE” Cloud : A case study of summer 2003, Fifth Korea-Japan-China Joint Conference on Meteorology, 2011.10.
10.	江口 菜穂, 吉田 幸生, 森野 勇, 佐伯 田鶴, Shamil Maksyutov, 横田 達也, 渡辺 宏, カラム平均濃度 XCO2, XCH4 の季節・経年変化, 第17 回大気気化学討論会, 2011.10.
11.	Nawo Eguchi, Yukio Yoshida, Isamu Morino, Nobuhiro Kikuchi, Tazu Saeki, Makoto Inoue, Osamu Uchino, Shamil Maksyutov, Hiroshi Watanabe, and Tatsuya Yokota, Seasonal variations of greenhouse gas column-averaged dry air mole fractions retrieved from SWIR spectra of GOSAT TANSO-FTS, The IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), 2011.07.

所属学会名

学協会役員等への就任

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況

学術論文等の審査

海外渡航状況, 海外での教育研究歴