前期 水曜日 ２講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 岩渕 弘信. 学期/Semester: 前期. 開講年度/Year: 2024. 科目ナンバリング/Course code/number: SGP-EPP633.
大学院理学研究科 大気海洋変動観測研究センター
気候物理学分野
大気放射学特論
Atmospheric Radiation
太陽からの放射と地球から出る赤外放射は、地球におけるエネルギー伝播の主要部分を担っており、エネルギー収支を支配的に決めている。大気と地表面の変化は大気放射過程を通してエネルギー収支と気候を変化させる。この授業では、大気放射過程の本質である空気分子や雲粒，エアロゾル，物体表面と放射の相互作用について学び、気候の形成と気候系における雲やエアロゾルの役割を理解することを目的とする。また、大気放射伝達の理論を理解し、宇宙や地上からの大気リモートセンシングの手法を学ぶ。
Solar radiation and thermal infrared radiation are main players to transport energy in the atmosphere-ocean-land system on the earth. Changes in the atmosphere and surface cause changes in the energy budget and climate through the atmospheric radiation process. In this class, we learn the principles of atmospheric radiation, including the definitions of physics of gaseous absorption, scattering by air molecules and small particles, interaction between radiation and materials, and radiative transfer. A goal is to understand the roles of cloud and aerosol in the climate system, and another goal is to understand the theory of atmospheric radiative transfer and the principle and methods for remote sensing of the atmosphere from space or surface.
1. 大気放射の基礎的概念と放射の散乱と吸収の機構、放射伝達理論を理解する。
2. 電磁波の計測による大気リモートセンシングの手法を習得する。
3. 地球の気候形成と変化の機構を理解する。
1. To understand fundamental concepts and physical principles of atmospheric radiation including scattering and absorption, and the atmospheric radiative transfer theory.
2. To obtain the methods for atmospheric remote sensing.
3. To understand the mechanisms of climate formation and change on the Earth.
大気放射の基礎である空気分子や微粒子による光の散乱、吸収、放射伝達、大気のリモートセンシング、地球の放射収支と気候について学習する。講義形式で基本事項を解説し、適宜最近の研究例を紹介する。散乱・放射伝達計算コード等を用いた実習を2回程度行う。これにより実践的な技術を習得する。レポートの提出を予定している。最終回にはレポートの内容に基づいた発表会を行う。
1. 放射の基礎概念と基本則
2. 気体による吸収
3. 大気微粒子による散乱
4. 大気光学
5. 平行平面大気における放射伝達
6. 三次元不均質大気における放射伝達
7. 大気のリモートセンシング
8. 放射収支と気候変動
9. 発表会
Lectures will be given on light scattering by molecules and particles, gaseous absorption, radiative transfer, atmospheric remote sensing, and earth radiation budget. Basically, lectures will be used to explain basic matters, and will introduce recent research as appropriate. Reports should be submitted. Practices using scattering and radiative transfer calculation codes will be made. In this way, students acquire practical skills. At the end, we will have a presentation based on the contents of the report.
1. Fundamentals and principles of radiation
2. Gaseous absorption
3. Light scattering by particles
4. Atmospheric optics
5. Radiative transfer in plane-parallel atmosphere
6. Radiative transfer in 3D inhomogeneous atmosphere
7. Remote sensing of atmosphere
8. Radiation budget and climate
9. Presentations
レポートとその内容に基づいた発表によって総合的に評価する。
Grading is evaluated by reports and a presentation based on the report.
適宜資料を配布する。次を参考書とする。
-浅野正二，2010: 大気放射学の基礎，朝倉書店
-Grant W. Petty: A First Course in Atmospheric Radiation（和訳本も有り）
-K. N. Liou: An Introduction to Atmospheric Radiation（和訳本も有り）
Lecture notes will be distributed at each lecture. For self study, referenced books are as follows:
-Grant W. Petty: A First Course in Atmospheric Radiation
-K. N. Liou: An Introduction to Atmospheric Radiation
参考書を読む。Grant W. PettyとK. N. Liouの本には、章末問題が設けられているので、それを解く。
講義資料の章末問題を解く（レポート課題の一部）。
Read the reference books. Solve exercises in each chapter of the reference books.
Solve exercises in each chapter of the lecture note.
オフィスアワー: 金曜日9時から12時 (物理系研究棟409号室)
連絡先: 岩渕 弘信 (hiroiwa@tohoku.ac.jp)
Office hour: Friday, 0900-1200 JST, Room 409 of the Physics Building
Contact: Hironobu Iwabuchi (hiroiwa@tohoku.ac.jp)