Research Projects

• フルリサーチ, Apr. 2020 - Mar. 2025, 大気浄化、公衆衛生および持続可能な農業を目指す学際研究：北インドの藁焼きの事例, 総合地球環境学研究所
• Jul. 2023 - Mar. 2024, A study of atmospheric environment with the SKYNET data, Center for Environmental Remote Sensing Chiba University, rm:presentations

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• Apr. 2023 - Mar. 2024, Retrieval and validation of cloud geometrical properties, Japan Aerospace Exploration Agency, rm:presentations

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Apr. 2015 - Mar. 2019, 15H02807, Optical properties and modofication of maritime aerosol over Western Pacific and Indian Ocean, Shiobara Masataka; HARA Keiichiro; YABUKI Masanori; KUJI Makoto, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, National Institute of Polar Research, 15730000, 12100000, 3630000, In order to investigate the optical properties of maritime aerosols over Western Pacific and Indian Oceans, comprehensive on-board aerosol observations have been conducted during the Antarctic cruises of R/V Shirase, using ship-board aureolemeter, ceilometer as remote-sensing instruments and optical particle counters and aerosol extinction monitor as an in-situ measurement system. Furthermore, installing the newly developed aureolemeter on the Korean icebreaking R/V Araon, aerosol remote-sensing observation was successfully performed in the Koran Antarctic Research Program cruising over the Pacific to Antarctic Oceans., kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2010 - 2012, 22510012, Retrieval of cloud top and bottom heights with earth observing satellite - global data analysis and validation, KUJI Makoto, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Nara Women's University, 1950000, 1500000, 450000, Satellite remote sensing data were analyzed so as to retrieve cloud top and bottom heights on a global basis. Comparing the retrieved results to the ground-based cloud radar observation around Japan, it turned out that the top height was consistent, but the bottom one was underestimated. This is attributable to the cloud inhomogeneity. It is confirmed that cloud bottom height was well correlated with the downward thermal radiation at surface., kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2007 - 2008, 19540462, Study on tropospheric ozone utilizing satellite data - analysis of the effects of ozone precursors and intrusion from the stratosphere -, HAYASHIDA Sachiko; KUJI Makoto; NOGUCHI Katsuyuki, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Nara Women's University, 4550000, 3500000, 1050000, 本研究課題では、東アジアを中心に集中的に大気微量成分の衛星データ解析を行い、オゾンとその前駆物質を高度別に調べ、アジア大陸から流出する汚染空気塊の影響を調べた。オゾンについては、オゾンゾンデのデータを衛星データと平行して解析した。また、赤外観測データを駆使することで、上部対流圏・対流圏界面付近におけるオゾン高度分布を解析し、成層圏オゾンの流入と人為起源のオゾンとの切り分けを行なうことを試みた。重要なオゾン前駆物質の一つであるNO_2の影響について詳細に解析し、北京や上海といった大都市では年々の増加傾向が停止しているのに対し、郊外の新興都市で増加傾向であることを明らかにした。, kaken

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• 若手研究(B), 2004 - 2006, 16710004, 地球観測衛星データを用いた、雲頂高度及び雲底高度の全球分布の導出, 久慈 誠, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 2400000, 2400000, 本研究では、酸素の吸収帯と熱赤外波長帯の情報を組み合わせ、雲頂高度と雲底高度を同時に推定する手法を、人工衛星観測データ(ADEOS-II/GLI)に適用する。また、その解析結果を、航空機やライダ等による現場観測キャンペーンが行われた期間・領域について、詳細に比較検証する。更に、それを踏まえて、最終的には雲頂高度と雲底高度の全球分布を導出する。
  昨年度までに、衛星データ解析結果が検証可能な領域に対して、詳細な解析を行った。すなわち、人工衛星ADEOS-IIによる観測と同期した現場観測が行われた期間・領域の衛星データを収集し、詳細な検証を行った。すると、本解析手法によって得られた結果は、現地観測と整合性があることが判った。また、本推定手法の適用限界について数値シミュレーションにより感度実験を行ってみたところ、光学的に薄い場合と粒径が小さい場合を除いて、対流圏全体の雲に対して適用可能である事が示されている。
  更に最終年度となる今年度は、これ迄の研究成果を踏まえて、ADEOS-II/GL1観測データを用いた全球解析を行った。そして、これ迄に得られた一連の結果を、2006年7月のアメリカ気象学会主催の国際放射シンポジウム、並びに2006年9月にスウェーデンで開催されたリモートセンシングの国際学会SPIEで発表を行った。これらの会合では、全球解析を行う場合、雲の種別を考慮した解析が必要であるという事が指摘された。具体的には、上層の氷雲のスクリーニングや雲の不均質性についての取り扱いをより精密にしないと、解析結果に大きな誤差を生じる可能性のあることが判った。現在、これらの指摘を踏まえて、再解析を進めている。
  本研究によって、酸素の吸収帯を用いた受動型リモートセンシングデータ解析から、雲頂高度と雲底高度の全球分布が得られることが示された。早急に、再解析結果を国際学術雑誌に論文として投稿する予定である。, kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, 2004 - 2005, 16030215, CLOUD-AEROSOL INTERACTION AND ITS INFLUENCES ON THE SURFACE RADIATION BUDGETS IN EAST ASIA., HAYASAKA Tadahiro; KUJI Makoto; KAWAMOTO Kazuaki, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, RESEARCH INSTITUTE FOR HUMANITY AND NATURE, 4000000, 4000000, In the present study, the comparison and analysis of surface shortwave irradiance over China were carried out by using pyranometer data, satellite-derived data, and parameterized data with meteorological factors. The new quality control method was developed to check the pyranometer data obtained for the past several decades. The application of the quality control method showed that the pyranometer data used in this study, which were obtained by the Chinese Meteorological Administration, were reliable for long-term trend analysis. The comparison of the pyranometer data with the satellite-derived data such as ISCCP-FD and GEWEX-SRB indicated systematic bias particularly in the urban and desert areas. It is suggested from radiative transfer calculations that the bias is ascribed to aerosols in the satellite-derived data even under the cloudy sky conditions.
  The surface shortwave irradiance pyranometer data analysis suggested a decreasing trend for the period 1960-1990. The decreasing trend may be ascribed to changes in optical thickness of aerosols and that of clouds while the cloud amount was decreasing in this period. It is also suggested that the surface shortwave irradiance appears to change from decrease to increase around 1990. It is consistent with the previous studies for the North America and Europe, that is, so-called "global dimming and brightening" phenomena. The study on this matter will be more important in the future climate studies., kaken

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• 特定領域研究, 2002 - 2003, 14048229, 東アジア域の雲・エアロゾル相互作用の解明とその放射収支への影響に関する研究, 早坂 忠裕; 河本 和明; 久慈 誠, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 総合地球環境学研究所, 4500000, 4500000, まず、東アジアにおける過去20年間のエアロゾルの変質を鮮明するために、文献の収集とレビューを行った。それによると、気候研究のためのエアロゾルの長期モニタリングには、エアロゾルの光学的厚さのデータが適していることがわかった。その値は、成都や重慶などの内陸の重工業都市や沿岸部で大きく、また、経年変化については、Luo et al.3)の1960〜1990年の解析結果からは、1980年過ぎまでは中国全体で増加傾向にあったが、その後1980年代はあまり変化していないように見えることが明らかとなった。
  次に東アジア域の雲の光学的厚さと雲粒有効半径について、AVHRRデータを用いて解析した。その結果、次のようなことが見いだされた。中国大陸上の水雲は過去20年間に、光学的厚さはあまり変化していないが雲粒有効半径は減少する傾向にある。また、光学的厚さの空間分布は、北部よりも南部の方が大きいが、これは対象とする雲を雲頂温度273K以上で選別したためと考えられる。雲粒有効半径は海域で大きく陸域で小さくなる傾向がある。
  さらに、人為起源エアロゾルの影響を調べるために、SO2の年間排出量と雲の光学的厚さ、雲粒有効半径、雲粒数濃度の年平均値の関係を調べた。それによると、SO2の排出量が多い場所では雲粒有効半径が小さいことが示唆された。また、1985年と1995年を比較すると、光学的厚さに関しては大きな違いは見られなかったが、雲粒有効半径では後者の方が領域平均で1μm程度小さく、雲粒数密度は増加するという結果が得られた。これは、SO2排出量全体が増加しているために、硫酸塩エアロゾル濃度が高くなり、その結果雲凝結核が増加して小さな雲粒の濃度が多くなったものと思われる。本研究では対象領域のエアロゾルを直接観測していないので、これらの因果関係については推測の部分も若干含まれるが、全般的には、いわゆるエアロゾルの間接効果を示唆するものと考えられる。, kaken

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• 若手研究(B), 2001 - 2002, 13780425, リモートセンシングデータを用いた、雲頂高度及び雲底高度の全球分布の導出, 久慈 誠, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 1500000, 1500000, 今年度は、次の二つの研究を実施する予定であった:(1)航空機観測データ解析・検証、(2)人工衛星データの収集・解析。
  まず、(1)については、これ迄に行った研究内容を、2002年6月に開催されたアメリカ気象学会主催のシンポジウムにおいて発表した。その結果、航空機搭載センサの場合、雲の多層構造に加えて、光が雲層において水平移流する効果についても考慮することが必要であることが判った。この議論を踏まえて、現在、再解析を進めている。
  一方、(2)については、約半年間運用された人工衛星ADEOS搭載のOCTSとPOLDERという、二つのセンサによる広域観測データを収集し、解析プログラムの作成を行った。全球解析に向けて、ヨーロッパ域のデータについて解析を進めた。ここで、複合センサ利用による観測手法による違いの問題が表面化してきた。すなわち、両センサの観測位置のずれ、更に、空間解像度の違いを取り込んだ解析を行うことが、予想外に複雑である事が分かった。この問題については現在、雲物理モデルによる数値シミュレーションを行い、整合性のあるモデルの開発を行うことで対応している。
  尚、本研究で開発しているアルゴリズムは、宇宙開発事業団が2002年12月に打ち上げを行った、人工衛星ADEOS-II搭載のGLIセンサによって観測される最新のデータにも、原理的に適用可能である。そのため、本研究成果は、今後も最新の地球観測データの解析に引き継がれてゆく。, kaken

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• Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 1995 - 1997, 07640589, Study on the stratospheric minor species related to ozone depletion using the satellite data, HAYASHIDA Sachiko; KUJI Makoto, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Nara Women's University, 2400000, 2400000, This research is to investigate the chemical processes destroying stratospheric ozone. We have analyzed the satellite data of stratospheric minor species and investigated the spatial distribution and the time evolution of them. In particular, we focused on the analysis of the stratosperic aerosol which is the key factor on ozone depletion through the heterogeneous reactions.
  Some significant satellite data sets have been collected and analyzed. The global data set of the total ozone observed with TOMS (Total Ozone mapping Spectrometer) have been analtzed to show the long term change in ozone. Stratospheric Aerosol measurements II (SAMII) and Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II (SAGE II) data were analyzed to understand the aerosol global climatology as well as the frequency of PSCs (Polar Stratospheric Clouds) occurrence.
  The four wave-length extinction coefficients at 1.02,0.525,0.453,0.385 micron for the stratospheric aerosols observed with SAGAII were analyzed. the time series of 11 year record from 1985 through 1995 shows the strong increases of the extinction in 1991 after the eruption Pinatubo (June 1991, Philippine). The wavelength dependence of the extinction coefficient also significantly changed after the eruption of Pinatubo, showing the existence of large particles.
  TOMS and Improved Lim Atomospheric Spectrometer (ILAS) board on Advanced Earth Observing Satellite (ADEOS) could obtain the data of high quality during the period of ADEOS operation. TOMS/ADEOS observed the record low level of total ozone over the Arctic in late March and early April 1997. The observed ozone loss over the Arctic can be characterized as the prolonged polar vortex and persisitency of cold temperature until early spring. Many PSCs had been observed with ILAS from January to March 1997. Most of the PSCs were seen well inside vortex and the active PSC occurrence have been observed in mid-January followed by the sporadic occurrence until early March., kaken

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• 奨励研究(A), 1996 - 1996, 08740377, 人工衛星データの数値解析及び画像処理(雲粒の情報及び雲水量の導出), 久慈 誠, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奈良女子大学, 1000000, 1000000, 本年度はまず、カリフォルニア沖の海洋性層積雲を対象とした人工衛星NOAA/AVHRRデータを、磁気テープから読み取り、ワークステーションのハードディスクに蓄積し、データベース化を行った。
  また、それと並行して、過去にパソコン並びに大型汎用計算機上で開発した解析プログラムのインターフェイスを、ワークステーション用に調整し、数値解析を行った。以前は比較的小さな計算モジュールを多数回(マニュアルで)実行していたが、それらの計算モジュールを統合して少数回の実行(ジョブ)で計算できるように改善できた。結果として、数値計算プログラム全体のスループットが大幅に短縮できた。これは、今後予定している全球規模の大量の人工衛星データの解析においては、必要不可欠なことである。
  そして、この数値解析の結果得られた雲層の光学的厚さ、雲粒有効半径、そして、鉛直積算雲水量などの雲物理量を、パソコンのハードディスクに蓄積した。このパソコンに128MB程度のメモリを搭載した。これにより、数値計算の結果並びに、人工衛星データそのものを、カラーあるいはコンターマップなどのグラフィックスで表示し、画像処理することが可能となった。結果として、人工衛星データの特長の一つである、2次元的な描像を最大限に活用することできるようになった。
  最後に、解析結果の雲物理量を、トゥル-スである現場観測結果と比較してみたところ、妥当な結果であることがわかった。そのため、以前解析を行った日本近海の場合と併せて、人工衛星データから導出される雲物理量と現場観測とは良く一致することが確認され、解析アルゴリズムの妥当性がより確かなものとなった。今後は、過去の航空機の現場観測による研究例も参考にし、雲物理学的により詳細な考察を加えていく予定である。, kaken

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• 1993, リモートセンシングデータを用いた気候変動の研究, 0, 0, 0, Competitive research funding
• 1993, リモートセンシングデータ解析による雲・水蒸気・エアロゾルの研究, 科学研究費補助金, 0, 0, 0, Competitive research funding
• 1993, Study on climate variation with remote sensing data, 0, 0, 0, Competitive research funding
• 1993, Remote sensing data analysis of cloud, water vapor, and aerosol, Grant-in-Aid for Scientific Research, 0, 0, 0, Competitive research funding
• 大気環境リモートセンシング, 0, 0, 0, Competitive research funding
• Remote Sensing of Atmospheric Environment, 0, 0, 0, Competitive research funding
• フルリサーチ, Apr. 2024 - Mar. 2025, Coinvestigator, 大気浄化、公衆衛生および持続可能な農業を目指す学際研究：北インドの藁焼きの事例, 総合地球環境学研究所
• Apr. 2024, 202503, Principal investigator, 雲の幾何学的特徴量の推定と検証, 宇宙航空研究開発機構
• Jul. 2024 - Mar. 2025, Principal investigator, SKYNETデータを用いた大気環境の研究, 千葉大学環境リモートセンシング研究センター
• 共同研究, 2021 - 2021, JX-PSPC-530163, Principal investigator, 雲の幾何学的特徴量の推定と検証
• 共同研究, 2022 - 2022, JX-PSPC-544489, Principal investigator, 雲の幾何学的特徴量の推定と検証, JAXA
• 一般研究, 2021 - 2021, CJ21-30, Principal investigator, SKYNETデータを用いた大気環境の研究
• フルリサーチ, 2020 - 2024, Coinvestigator, 大気浄化、公衆衛生および持続可能な農業を目指す学際研究：北インドの藁焼きの事例
• 一般研究, 2022 - 2022, CJ22-28, Principal investigator, SKYNETデータを用いた大気環境の研究
• フルリサーチ, 2020 - 2024, Coinvestigator, 大気浄化、公衆衛生および持続可能な農業を目指す学際研究：北インドの藁焼きの事例
• フルリサーチ, 2020 - 2024, Coinvestigator, 大気浄化、公衆衛生および持続可能な農業を目指す学際研究：北インドの藁焼きの事例