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石井昌憲

石井昌憲
氏 名石井昌憲 (ISHII Shoken)
博士(理学)
職 位教授
E-Mail sishii@nict.go.jp
研究室HPhttp://www2.nict.go.jp/res/lidar/外部リンク

担当科目

  • 宇宙光計測工学特論(大学院)

研究内容

・ドップラー風ライダーに関する研究(図1)
全球規模で気象データが取得できる衛星観測の重要性はさらに増していますが、現在の衛星観測は温度や水蒸気に関連した観測が多くなっています。天気予報や台風予測の精度向上のために、地球全体で風の高度分布を望まれています。私たち研究室では、将来、宇宙から風の高度分布が得られる衛星搭載ドップラー風ライダーの実現を目指して光源、光検出技術、信号処理技術、データ解析アルゴリズム等の開発を行っています。また、独自に開発した衛星シミュレーターを使って、宇宙からの観測性能や天気予報への効果について研究を行っています。



図1 航空機搭載ドップラー風ライダーの風計測実証実験

・新しい光リモートセンシング技術のための研究(図2)
人為起源の温室効果ガスのうち、温暖化に最も大きな影響を与えている二酸化炭素の増加は、化石燃料の消費や森林伐採によるCO2の大気中への放出が、陸域生態系や海洋での吸収を上回っているからです。地球温暖化は雲生成や消滅あるいは降水過程にも深い関わり、集中豪雨による洪水、干ばつ、台風の大型化等のように、地域スケールから地球規模までその影響は計り知れません。温室効果ガスの空間的・時間的変動を知ることはとても大切ですが十分に理解されているとは言い難い状況です。私たちの研究室では、ドップラー風ライダーの技術を応用して、遠隔から温室効果ガス濃度を計測できる光センシング技術の研究を行っています。


図2 温室効果ガス濃度を計測用差分吸収ライダーの開発

・光リモートセンシングによる観測的研究(図3)
大きさが0.3-数μmのエアロゾルと呼ばれる大気微小粒子は大気中に存在しています。このエアロゾルは、砂漠や海から自然界から、あるいは人間活動用によってと様々な場所から発生しています。エアロゾルは、それ自身の光学的な特性によって太陽光を散乱・吸収し、大気中の放射収支に直接的に影響を与えます。また、水分を吸って雲の凝結核の役割も果たすことから、雲の発生を通して大気中の放射収支に間接的に影響を与えています。さらに、エアロゾル表面では化学反応がしばしば起こるので、大気化学変化において重要な役割を演じています。エアロゾルは非常に小さいことから吸い込むことで肺から体内に取り込まれることで健康被害についても懸念されています。私たちの研究室では、様々な役割を演じているエアロゾルを遠隔光計測技術を用いた観測的研究を行っています。


図3 地上設置型ライダーによる大気微粒子の観測

最近の発表論文

  1. H. Iwai, S. Ishii, S. Kawamura, E. Sato, and K. KusunokiY. Murayama, "Case study on convection initiation associated with an isolated convective storm developed over flat terrain during TOMACS," Submitted to Journal of the Meteorological Society of Japan (2017).
  2. S. Ishii, P. Baron, M. Aoki, K. Mizutani, M. Yasui, S. Ochiai, A. Sato, Y. Satoh, T. Kubota, Daisuke Sakaizawa, Riko Oki, K. Okamoto, Toshiyuki Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. T. Sekiyama, T. Maki, K. Yamashita, T. Nishizawa, M. Satoh, and T. Iwasaki, " Feasibility Study for Future Space-Borne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 1: Instrumental Overview for Global Wind Profile Observation," Submitted to Journal of the Meteorological Society of Japan (2017).
  3. P. Baron, S. Ishii, K. Okamoto, K. Gamo, K. Mizutani, C. Takahashi, T. Itabe, T. Iwasaki, T. Maki, R. Oki, S. Ochiai, D. Sakaizawa, M. Satoh, Y. Satoh, T. Tanaka, and M. Yasui, " Feasibility study for future spaceborne coherent Doppler Wind Lidar, Part 2: Measurement simulation algorithms and retrieval error characterization," Submitted to Journal of the Meteorological Society of Japan (2017).
  4. A. Sato, M. Aoki, S. Ishii, R. Otsuka, K. Mizutani, and S. Ochiai, “7.28-W, High-Energy, Conductively Cooled, Q-switched Tm,Ho:YLF Laser,” IEEE Photonics Technology Letters 29, 134-137 (2017).
  5. M. Aoki, H. Iwai, K. Nakagawa, S. Ishii, and K. Mizutani, “Measurements of rainfall velocity and raindrop size distribution using coherent Doppler lidar,” Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 39, 1946-1966 (2016).
  6. S. Nagano, M. Kumagai, Y. Li, T. Ido, S. Ishii, K. Mizutani, M. Aoki, and R. Otsuka, “Dissemination of optical-comb-based ultra-broadband frequency reference through a fiber network,” Opt. Exp., 24, 19167-19178 (2016).
  7. S. Ishii, K. Okamoto, P. Baron, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, K. Gamo, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki, “Measurement Performance Assessment of Future Space-Borne Doppler Wind Lidar for Numerical Weather Prediction,” SOLA 12, 55-59 (2016).
  8. K. Mizutani, T. Itabe, S. Ishii, M. Aoki, K. Asai, A. Sato, H. Fukuoka, T. Ishikawa, and K. Noda, “Diode-pumped 2-mu m pulse laser with noncomposite Tm,Ho:YLF rod conduction-cooled down to-80 degrees C,” Applied Optics 54, 7865-7869 (2015).
  9. A. Sato, S. Okubo, K. Asai, S. Ishii, K. Mizutani, and N. Sugimoto “Stable dual-wavelength Q-switched Nd:YAG laser using a two-step energy extraction technique,” Applied Optics 54, 3032-3042 (2015).
  10. G. Chen , X. Zhu , W Sha, T. Iwasaki, H. Seko, K. Saito, H. Iwai, and S. Ishii, “Toward Improved Forecasts of Sea-Breeze Horizontal Convective Rolls at Super High Resolutions. Part II: The Impacts of Land Use and Buildings,” Monthly Weather Review 143, 1873-1894 (2015).
  11. G. Chen , X. Zhu , W Sha, T. Iwasaki, H. Seko, K. Saito, H. Iwai, and S. Ishii, “Toward Improved Forecasts of Sea-Breeze Horizontal Convective Rolls at Super High Resolutions. Part I: Configuration and Verification of a Down-Scaling Simulation System (DS3),” Monthly Weather Review 143, 1849-1872 (2015).
  12. T. Kawabata, H. Iwai, H. Seko, S. Yoshinori, K. Saito, S. Ishii, and K. Mizutani, “Cloud-Resolving 4D-Var Assimilation of Doppler Wind Lidar Data on a Meso-Gamma-Scale Convective System,” Monthly Weather Review 142, 4484-4498 (2014).
  13. A. Sato, S. Okubo, K. Asai, S. Ishii, and K. Mizutani, “Energy extraction in dual-wavelength Q-switched laser with a common upper laser level,” Applied Physics B 117, 621-631 (2015)
  14. S. Ishii, M. Koyama, P. Baron, H. Iwai, K. Mizutani, T. Itabe, A. Sato, and K. Asai, "Ground-based integrated path coherent differential absorption lidar measurement of CO2: foothill target return," Atmospheric Measurement Techniques 6, 1359-1369 (2013).
  15. H. Iwai, S. Ishii, R. Oda, K. Mizutani, S. Sekizawa, and Y. Murayama, "Performance and Technique of Coherent 2-µm Differential Absorption and Wind Lidar for Wind Measurement," Journal of Atmospheric and Oceanic Technology 30, 429-449 (2013).

所属学会・学会活動

  1. 日本気象学会
  2. 日本リモートセンシング学会
  3. AGU
  4. JpGU