EarthCAREは大気中の粒子を詳細に分析する

アースケア（日本愛称　白龍）は大気ライダーを稼働させて南極、北米、大西洋とアフリカ上空の雲を含むエアロゾルを観測した。以下、機械翻訳。
EarthCAREは大気中の粒子を詳細に分析する
2024年8月21日
欧州宇宙機関/アプリケーション/地球を観察する/未来EO/アースケア
5月に打ち上げられたESAのEarthCARE衛星は、すでに3つの科学機器からの最初の画像が送信され、大きな話題となっている。現在、注目は、衛星の4つの機器の中で最も先進的な大気ライダーに集まっている。

この最先端のセンサーは、地球上のさまざまな地域にわたる大気エアロゾル（山火事、ほこり、海水のしぶきなどの自然発生源や、産業排出物や木材の燃焼などの人間の活動から発生する微粒子や液滴）と雲の詳細な 20km の高さの垂直プロファイルを捕捉しました。

この独自のライダーは、紫外線パルスを放射し、反射信号を分析することで、高度、厚さ、光学特性、物理的特性など、エアロゾルと雲の分布と特性を測定するために使用されます。

この装置は衛星の他の 3つの機器と連携して動作し、地球のエネルギーバランスにおけるエアロゾルと雲の役割を理解する上で極めて重要です。特に大気ライダーは、大気質の予測を向上させるために重要な情報を提供します。



南極上空の成層圏雲と重力波
ここで最初の画像は、8月 2日の大気ライダーから取得したもので、南極大陸上空の極成層圏雲のプロファイルを示しています。すべての画像に見られるように、下の灰色の帯は、EarthCARE のマルチスペクトル画像装置によって赤外線で撮影された対応する領域であり、これにより、すべての装置のデータに自然な視覚的コンテキストが与えられます。

極成層圏雲は、冬から春にかけての成層圏オゾン層の減少に大きく寄与しています。これらの雲は、成層圏のオゾン分子を活発に破壊する塩素フリーラジカルを生成する化学反応の表面として機能します。このプロセスは、南極上空の悪名高いオゾンホールの形成における重要な要因です。

中央右の雲のギザギザした形は、重力波によって生じたものと思われます。重力波は、空気が安定した空気の層に向かって上昇し、重力によって空気が引き下げられることで形成され、海の波紋のような波紋効果を生み出します。

これらの波はエネルギーと運動量を下層大気から上層大気に伝達し、気象パターンや一般的な大気循環に影響を与え、極成層圏雲の形成に影響を与えます。



北米上空のエアロゾルと嵐
2 枚目の画像は、8月 4日に撮影された北米上空の帯状の画像です。ここでは、熱帯暴風雨デビーがメキシコ湾上空ではっきりと見え、さらに北の大きな対流雲も見えます。これらの雲は光学的に非常に厚いため、マルチスペクトル イメージャー情報でわかるように、ライダーは雲頂の詳細を捉えますが、雲の下を見ることはできません。

さらに、プロファイルの中央部分には、印象的な赤いエアロゾルの層が見られます。これらのエアロゾルは、カナダのいくつかの地域で数週間にわたって燃え続けている森林火災から風によって運ばれてきました。

森林火災の煙は気候変動に複雑な役割を果たしており、気象パターンを乱し、地球温暖化を加速させるとともに、地表近くでは空気の質に影響を与える可能性がある、即時的および長期的な影響を及ぼします。

この濃い煙の層の下には、さまざまな発生源から発生した、より拡散した濃度のエアロゾルが存在します。



大西洋上のさまざまなエアロゾルと雲
3 枚目の画像は、8 月 3 日に大西洋中部で撮影されたもので、特に情報量が多い。このプロファイルには、高高度の巻雲、深い対流雲、低く薄い雲がすべて写っている。また、海からの塩水しぶきを含む海洋エアロゾルと、アフリカのサハラ砂漠から吹き飛ばされる厚い塵の層という 2 種類のエアロゾルも写っている。

熱帯地方におけるこれらの雲とエアロゾルの複雑な関係を理解することは、地球の気候とその変化を理解する上で不可欠です。



アフリカ上空のエアロゾル
最後の画像は、8月 2日に撮影されたアフリカ上空の帯状の画像です。高層対流雲とともに、ここで最も目立つ特徴は、バイオマス燃焼による非常に濃いエアロゾル層です。バイオマス燃焼は、この時期にアフリカ大陸の大部分でよく見られます。これらの火災は、主に森林や昨年の作物の生育を消し去り、農地を開墾するために発生します。

ESAの地球観測プログラムディレクター、シモネッタ・チェリ氏は、「EarthCAREの他の3つの機器からの最初の画像に続き、大気ライダーがいかにうまく機能しているかがわかるようになりました。機器が定期的な除染と較正のプロセスを経た後、大気ライダーからのこれらのプロファイルはまさに私たちが予想していた通りのものでした。」と語った。

「大気ライダーは、雲とエアロゾルの垂直分布に関するまったく新しい洞察をもたらし、他の機器と合わせて、地球のエネルギーバランスに関する新たな科学的理解を得る道筋を示してくれる。」

EarthCARE’s atmospheric lidar
EarthCARE の機器を検証するための継続的な取り組みの一環として、大規模なフィールド キャンペーンが現在本格的に開始されています。

ORCESTRAキャンペーンは、8 つの異なるサブ キャンペーンを組み合わせた国際的な取り組みで、さまざまな航空機、船舶、地上の機器から測定を行い、EarthCARE の測定結果と比較します。測定の多くは、EarthCARE が上空を通過するのと同時に行われるよう、慎重にタイミングが調整されています。さらに、NASA のARCSIXキャンペーンも、LIDAR とマルチスペクトル イメージャーを使用して EarthCARE の下を飛行しました。

キャンペーンの最新情報を確認するには、ESA のCampaign Earth ブログにアクセスしてください。