所属
宇宙地球環境研究所 附属飛翔体観測推進センター 教授
大学院担当
大学院環境学研究科
職名
教授
タカハシ ノブヒロ
髙橋 暢宏
TAKAHASHI Nobuhiro
学位 3
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博士（理学） （ 1994年3月 北海道大学 ）
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理学修士 （ 1990年3月 北海道大学 ）
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理学士 （ 1988年3月 北海道大学 ）
研究キーワード 2
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気象 レーダ
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人工衛星
研究分野 1
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自然科学一般 / 大気水圏科学 / 気象 レーダ 人工衛星観測
現在の研究課題とSDGs 2
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衛星搭載レーダを用いた降水推定と降水システムに関する研究
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マルチパラメータフェーズドアレイレーダ等の開発・活用による豪雨・竜巻予測情報の高度化と利活用に関する研究
経歴 2
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国立研究開発法人 情報通信研究機構 電磁波計測研究部 センシングシステム研究室 室長
2013年8月 - 2015年4月
国名：日本国
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独立行政法人 情報通信研究機構 経営企画部
2012年9月 - 2013年7月
国名：日本国
学歴 3
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北海道大学 理学研究科 地球物理学科
1990年4月 - 1994年3月
備考： 博士後期課程 博士（理学）
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北海道大学 地球科学研究科 気象学
1988年4月
国名： 日本国
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北海道大学 理学部 地球物理学科
1984年4月 - 1988年3月
国名： 日本国
所属学協会 4
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American Meteorological Society
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IEEE
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日本気象学会
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日本リモートセンシング学会
論文 46
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Evaluation of Effects on Dual-Frequency Precipitation Radar Observations Due to the Orbit Boost of the GPM Core Observatory
Takuji Kubota,Takeshi Masaki, Gennosuke Kikuchi, Masato Ito, Tomohiko Higashiuwatoko,Kaya Kanemaru,Nobuhiro Takahashi, Kousuke Yamamoto, Kinji Furukawa, Tmomi Nio
IGARSS2024 頁： 709 - 712 2024年7月
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Kubota, T; Masaki, T; Kikuchi, G; Ito, M; Higashiuwatoko, T; Kanemaru, K; Takahashi, N; Yamamoto, K; Furukawa, K; Nio, T
IGARSS 2024-2024 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM, IGARSS 2024 頁： 709 - 712 2024年
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Hirose, M; Okada, K; Kawaguchi, K; Takahashi, N
JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND OCEANIC TECHNOLOGY 40 巻 ( 8 ) 頁： 969 - 985 2023年8月
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Imai, R; Takahashi, N
REMOTE SENSING 14 巻 ( 21 ) 2022年11月
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Masaki, T; Furukawa, K; Iguchi, T; Kubota, T; Takahashi, N
2022 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM (IGARSS 2022) 頁： 7282 - 7285 2022年
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Twice-Daily Monsoon Precipitation Maxima in the Himalayas Driven by Land Surface Effects
Fujinami, H; Fujita, K; Takahashi, N; Sato, T; Kanamori, H; Sunako, S; Kayastha, RB
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES 126 巻 ( 13 ) 2021年7月
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Retrieval of Attenuation Profiles from the GPM Dual-frequency Radar Observations
Kobayashi, T; Nomura, M; Adachi, A; Sugimoto, S; Takahashi, N; Hirakuchi, H
JOURNAL OF THE METEOROLOGICAL SOCIETY OF JAPAN 99 巻 ( 3 ) 頁： 603 - 620 2021年6月
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The Precipitation Rate Retrieval Algorithms for the GPM Dual-frequency Precipitation Radar
Seto, S; Iguchi, T; Meneghini, R; Awaka, J; Kubota, T; Masaki, T; Takahashi, N
JOURNAL OF THE METEOROLOGICAL SOCIETY OF JAPAN 99 巻 ( 2 ) 頁： 205 - 237 2021年4月
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A FLEXIBLE AND STABLE METHOD FOR ESTIMATING THE VERTICAL PROFILE OF DSD PARAMETERS FOR GPM/DPR
Seto, S; Iguchi, T; Takahashi, N
2021 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM IGARSS 頁： 844 - 847 2021年
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Takahashi, N
IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING 58 巻 ( 8 ) 頁： 5729 - 5738 2020年8月
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Initial Observations for Precipitation Cores With X-Band Dual Polarized Phased Array Weather Radar
Kikuchi, H; Suezawa, T; Ushio, T; Takahashi, N; Hanado, H; Nakagawa, K; Osada, M; Maesaka, T; Iwanami, K; Yoshimi, K; Mizutani, F; Wada, M; Hobara, Y
IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING 58 巻 ( 5 ) 頁： 3657 - 3666 2020年5月
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A Feasibility Study on Wide Swath Observation by Spaceborne Precipitation Radar
Yamamoto, K; Kubota, T; Takahashi, N; Kanemaru, K; Masaki, T; Furukawa, K
IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING 13 巻 頁： 3047 - 3057 2020年
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PRELIMINARY ANALYSIS OF EXPERIMENTAL PRODUCT FOR THE NEW SCAN PATTERN OF GPM/DPR
Seto, S; Kubota, T; Masaki, T; Takahashi, N; Iguchi, T
IGARSS 2020 - 2020 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM 頁： 3593 - 3596 2020年
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Takahashi, N
ATMOSPHERE 10 巻 ( 12 ) 2019年12月
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Takahashi, N; Ushio, T; Nakagawa, K; Mizutani, F; Iwanami, K; Yamaji, A; Kawagoe, T; Osada, M; Ohta, T; Kawasaki, M
JOURNAL OF DISASTER RESEARCH 14 巻 ( 2 ) 頁： 235 - 247 2019年3月
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FEASIBILITY STUDY OF GPM/DPR WIDE SWATH OBSERVATION
Yamamoto, K; Furukawa, K; Takahashi, N; Kubota, T
2019 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM (IGARSS 2019) 頁： 4467 - 4469 2019年
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Analysis of the GPM/DPR Wide Swath Experiment Assuming Future Spaceborne Precipitation Radar
Yamamoto, K; Furukawa, K; Takahashi, N; Kubota, T; Oki, R; Kanemaru, K
SENSORS, SYSTEMS, AND NEXT-GENERATION SATELLITES XXII 10785 巻 2018年
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Takahashi, N
IGARSS 2018 - 2018 IEEE INTERNATIONAL GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING SYMPOSIUM 頁： 9308 - 9311 2018年
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Kikuchi, M; Okamoto, H; Sato, K; Suzuki, K; Cesana, G; Hagihara, Y; Takahashi, N; Hayasaka, T; Oki, R
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES 122 巻 ( 20 ) 頁： 11022 - 11044 2017年10月
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Surface echo characteristics derived from the wide swath experiment of the precipitation radar (PR) onboard Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite during its end of mission operation 査読有り
Takahashi, N.
IEEE Trans., Geo. and Remote Sens. 55 巻 ( 4 ) 頁： 1-6 2017年4月
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Surface Echo Characteristics Derived From the Wide Swath Experiment of the Precipitation Radar Onboard TRMM Satellite During Its End-of-Mission Operation
Takahashi Nobuhiro
IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING 55 巻 ( 4 ) 頁： 1988-1993 2017年4月
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Overview of the End-of-Mission Observation Experiment of the Precipitation Radar onboard Tropical Rainfall Measuring Mission Satellite 査読有り
Takahashi, N., H. Hanado, K. Nkamura, K. Kanemaru, T. Iguchi, K. Nakagawa, T. Nio, T. Kubota, R. Oki and N. Yoshida
IEEE Trans., Geo. and Remote Sens. 54 巻 ( 6 ) 頁： 3450-3459 2016年6月
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Simulation of EarthCARE Spaceborne Doppler Radar Products using Ground-based and Airborne Data: Effects of Aliasing and Non-Uniform Beam-filling 査読有り
Sy O., S. Tanelli, N. Takahashi, Y. Ohno, H. Horie, and P. Kollias
IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING 52 巻 ( 2 ) 頁： 1463-1479 2014年2月
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Polarimetric radar observation of the melting layer in a convective rainfall system during the rainy season over the East China Sea 査読有り
Shusse, Y., N. Takahashi, K. Nakagawa, S. Satoh, and T. Iguchi
Journal of applied meteorology and climatology 50 巻 ( 2 ) 頁： 354-367 2011年
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Characteristics of Polarimetric Radar Variables in Three Types of Rainfalls in a Baiu Front Event over the East China Sea 査読有り
Shusse, Y., K. Nakagawa, N. Takahashi, S. Satoh, and T. Iguchi
Journal of the Meteorological Society of Japan 87 巻 ( 5 ) 頁： 865-875 2009年
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GSMaP Passive Microwave Precipitation Retrieval Algorithm: Algorithm Description and Validation 査読有り
Aonashi, K. J. Awaka, M. Hirose, T. Kozu, T. Kubota, G. Liu, S. Shige, S. Kida, S. Seto and N. Takahashi
Journal of the Meteorological Society of Japan 87A 巻 頁： 119-136 2009年
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An Evaluation of Over-Land Rain Rate Estimates by GSMaP and GPROF Algorithms: The Role of Lower-Frequency Channels 査読有り
Seto, S., T. Kubota, T. Iguchi, N. Takahashi and T. Oki
Journal of the Meteorological Society of Japan 87A 巻 頁： 183-202 2009年
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A Kalman Filter Approach to the Global Satellite Mapping of Precipitation (GSMaP) from Combined Passive Microwave and Infrared Radiometric Data 査読有り
Ushio. T, K. Sasashige, T. Kubota, S. Shige, K. Okamoto, K. Aonashi, T. Inoue, N. Takahashi, T. Iguchi and M. Kachi
Journal of the Meteorological Society of Japan 87A 巻 頁： 137-151 2009年
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Characteristics of TRMM/PR System Noise and Their Application to the Rain Detection Algorithm 査読有り
N. Takahashi and T. Iguchi
IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing 46 巻 頁： 1697-1704 2008年
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Physical validation of microwave properties of winter precipitation over Sea of Japan 査読有り
Aonashi, K., T. Koike K. Muramoto, K. Imaoka, N. Takahashi, G. Liu , and Y. Noh
IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING 45 巻 ( 7 ) 頁： 2247-2258 2007年7月
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Global Precipitation Map using Satelliteborne Microwave Radiometers by the GSMaP Project : Production and Validation 査読有り
Kubota, T., S. Shige, H. Hashizume, K. Aonashi, N. Takahashi, S. Seto, M. Hirose, Y. N. Takayabu, T. Ushio, M. Kachi, and K. Okamoto
IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING 45 巻 ( 7 ) 頁： 2259-2275 2007年7月
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Estimation of path-integrated attenuation and its non-uniformity from TRMM/PR range profile data 査読有り
N. Takahashi, H. Hanado and T. Iguchi
IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing 44 巻 頁： 3276-3283 2006年
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Modeling of Bright Band Having a Smooth Connection to Snowfall for Observation of Rain from Space 査読有り
Jun AWAKA, Nobuhiro TAKAHASHI, Toshio IGUCHI
International Symposium on Antennas and Propagation— ISAP 2006 2006年
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Estimation and correction of beam mismatch of the precipitation radar after an orbit boost of the Tropical Rainfall Measuring Mission satellite 査読有り
N. Takahashi, and T. Iguchi
IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing 42 巻 頁： 2362-2369 2004年
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Study of quantization effects on rainfall rate estimation from GPM dual-frequency radar 査読有り
R. Mardiana, T. Iguchi, N. Takahashi and H. Hanado
IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters 42 巻 頁： 220-223 2004年
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A dual-frequency rain profiling method without the use of a surface reference technique 査読有り
R. Mardiana, T. Iguchi, N. Takahashi,
IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing 42 巻 頁： 2214-2225 2004年
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Four year result of external calibration for precipitation radar (PR) of the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite 査読有り
N. Takahashi, H. Kuroiwa, T. Kawanishi
IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing 41 巻 頁： 2398-2403 2003年
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Mesoscale and convective scale features of heavy rainfall events in late period of the Baiu season in July, 1988, Nagasaki prefecture 査読有り
N. Takahashi, H. Uyeda, K. Kikuchi, and K. Iwanami
Journal of the Meteorological Society of Japan 74 巻 頁： 539-561 1996年
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CRL airborne multiparameter precipitation radar (CAMPR): System description and preliminary results 査読有り
H. Kumagai, K. Nakamura, H. Hanado, K. Okamoto, N. Hosaka, N. Miyano, T. Kozu, N. Takahashi, T. Iguchi, and H. Miyauchi,
IEICE Trans. Com. E79-B 巻 頁： 770-778 1996年
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降雪機構からみた北海道の酸性雨 査読有り
泉 裕明、菊地勝弘、加藤禎博、高橋暢宏、上田 博、遊馬芳雄
天気 43 巻 頁： 147-158 1996年
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Evolution process and precipitation particles of an isolated echo observed with dual-polarization Doppler Radar near Sapporo on July 9, 1992 査読有り
N. Takahashi, H. Uyeda, and K. Kikuchi
Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series VII 10 巻 ( 1 ) 頁： 135-153 1996年
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Doppler radar observation of the structure and characteristics of tropical clouds during the TOGA-COARE IOP in Manus, Papua New Guinea -Three case studies on November 23 and December 16 査読有り
N. Takahashi and H. Uyeda
74 巻 頁： 427-442 1995年
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Doppler radar observations on the structure and characteristics of tropical clouds during TOGA-COARE IOP in Manus, Papua New Guinea Outline of the obervation 査読有り
H. Uyeda, Y. Asuma, N. Takahashi, S. Shimizu, O. Kikuchi, A. Kinoshita, S. Matsuoka, M. Katsumata, K. Takeuchi, T. Endoh, M. Ohi, S. Satoh, Y. Tachibana, T. Ushiyama, Y. Fujiyoshi, R. Shirooka, N. Nishi, T. Tomita, H. Ueda, T. Sueda, and A. Sumi
74 巻 頁： 415-426 1995年
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Internal and meso-gamma scale structures of Baiu frontal rainbands observed at Shigaraki, Shiga Prefecture by using a Dual -Polarization Doppler radar 査読有り
N. takahashi, H. Uyeda, S. Shimizu, Y. Asuma, K. Kikuchi, T. Harimaya, A. Watanabe and M. D. Yamanaka
Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series VII 9 巻 ( 5 ) 頁： 481-508 1995年
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Doppler radar observations of orographic effects of isolated echoes during the Baiu season at Nagasaki Prececture, on July 14 and 15, 1998 査読有り
N. Takahashi, H. Uyeda, K. Kikuchi, and K. Iwanami
Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series VII 9 巻 ( 5 ) 頁： 463-479 1995年
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A Doppler radar observation on wave-like echoes generated in a strong vertical shear 査読有り
N. Takahashi, H. Uyeda, and K. Kikuchi,
Journal of the Meteorological Society of Japan 71 巻 頁： 357-365 1993年
書籍等出版物 3
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Advances in Weather Radar Volume 2: Precipitation science, scattering and processing algorithms 査読有り
Nobuhiro Takahashi, Tomoo Ushio, Fumihiko Mizutani, Hiroshi Hanado（ 担当： 分担執筆 , 範囲: Chapter 1）
The Institution of Engineering and Technology 2023年 （ ISBN:978-1-83953-624-3 ）
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Satellite Precipitation Measurement Vol.1 査読有り 国際共著
Christian D. Kummerow, Simone Tanelli, Nobuhiro Takahashi, Kinji Furukawa, Marian Klein and Vincenzo Levizzni （ 担当： 分担執筆 , 範囲: Chapter 6）
Springer 2020年 （ ISBN:978-3-030-24567-2 ）
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地球観測の将来構想に関わる世界動向の分析
下田陽久ほか17名（ 担当： 共著）
日本気象学会 2017年11月 （ ISBN:978-4-904129-17-3 ）
MISC 1
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The CRL airborne multiparameter precipitation radar (CAMPR) and the first observation results
N. Takahashi, H. Kumagai, H. Hanado, T. Kozu, and K. Okamoto
27th conference on radar meteorology 頁： 770-778 1995年
講演・口頭発表等 7
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Development of multi-parameter phased array weather radar and the early detection of torrential rainfall 国際会議
TAKAHASHI,N., T. USHIO, M. WADA, K. IWANAMI, A. YAMAJI, N. OHTA, M. OSADA, M. KAWASAKI, T. SHINODA, and T. OHTA
ERAD2016
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Early result of 90-degree yaw experiment during the TRMM end of mission descent 国際会議
Takahashi N., T. Iguchi, H. Hanado and K. Nakamura
ERAD2016
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Surface echo characteristics from TRMM/EOM experimental data 国際会議
Takahashi, N.
PMM2016
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Future precipitation measuring mission from space
Takahashi N., K. Furukawa, Y. Muraki, M. Kachi, and R. Oki
JpGU 2016
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Overview and preliminary results of end of mission experiments of the Tropical Rainfall Measuring Mission Satellite (TRMM) 国際会議
Takahashi, N., H. Hanado, T. Iguchi, K. Nakmura, K. Kanemaru, T. Nio, and R. Oki
37th Conference on Radar Meteorology
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Preliminary analysis of the TRMM end of mission experiment 国際会議
Takahashi, N., H. Hanado, T. Iguchi, K. Nakmura, K. Kanemaru, T. Nio, and R. Oki
PMM2015
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Scanning cloud profiling radar concept for ISS/JEM
Takahashi, N., H. Horie, H. Hanado, K. Nakagawa, and Y. Ohno
JpGU 2015
共同研究・競争的資金等の研究課題 1
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マルチパラメータフェーズドアレイレーダ等の開発・活用による豪雨・竜巻予測情報の高度化と利活用に関する研究
2014年10月 - 2019年3月
戦略的イノベーション創造プログラム
高橋 暢宏
資金種別：競争的資金
科研費 9
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研究課題/研究課題番号：24K07135 2024年4月 - 2027年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
高橋 暢宏
担当区分：研究代表者
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
最新の気象レーダであるマルチパラメータフェーズドアレイ気象レーダ（MP-PAWR）の鉛直観測に高周波レーダ（マイクロレインレーダ：MRR）の観測を加えることによる正確な粒径分布の推定に基づく大気鉛直流の推定手法の確立を目指す。大気鉛直流に注目したのは、今後打ち上げが実施される人工衛星搭載ドップラーレーダ観測に備えるものであり、正確な大気鉛直流推定は地球上の降水システムの発達プロセスや降水形成メカニズムの理解に大きく貢献できるほか、対流活動による水物質の鉛直輸送を定量的に把握することに繋げ、人工衛星搭載ドップラーレーダからの大気鉛直流推定の基礎を固める。
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地上観測・リモートセンシング・雲解像モデルを駆使したヒマラヤ降水系研究の新展開
研究課題/研究課題番号：23KK0064 2023年9月 - 2028年3月
科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(海外連携研究)
藤波 初木, 橋本 明弘, 広瀬 正史, 高橋 暢宏, 藤田 耕史, 佐藤 洋太
担当区分：研究分担者
山岳氷河と大河川の源流域を有するヒマラヤ山岳域の水循環は,流域に暮らす約8億人の水資源を維持するとともに地球規模の水循環にも大きな影響を及ぼす.しかし,通常の地上降水レーダによる観測が困難なヒマラヤ高標高域では,どのような降水システムで雨や雪がもたらされているのかが未だにわかっていない.本研究は,夏季ネパールヒマラヤの高標高域に展開する地上気象観測網,可搬型地上降水レーダおよび衛星搭載降水レーダを用いて,高標高域の降水システムの実態を明らかにする.また,現地観測と超高解像度(200m格子)雲解像モデルを用いて,ヒマラヤ高標高域の氷河流域の大気循環と降水システムの形成過程を明らかにする.
山岳氷河と大河川の源流域を有するヒマラヤ山岳域の水循環は,流域に暮らす約8億人の水資源を維持するとともに地球規模の水循環にも大きな影響を及ぼす.しかし,通常の地上降水レーダによる観測が困難なヒマラヤ高標高域では,どのような降水システムで雨や雪がもたらされているのかが未だにわかっていない.本研究は,夏季ネパールヒマラヤ東部のロールワリン地域の高標高域に展開する地上気象観測網,可搬型地上降水レーダ(マイクロレインレーダ)および衛星搭載降水レーダを用いて,高標高域の降水システムの実態を明らかにする.また,現地観測と超高解像度(200m格子)雲解像モデルを用いて,ヒマラヤ高標高域の氷河流域の大気循環と降水システムの形成過程を明らかにすることを目的としている.
本年度は1０月にネパールヒマラヤのロールワリン地域に展開している雨量計網のデータ取得とメンテナンスを行った. また, ネパールの研究協力者とネパールクンブ地域に既設のマイクロレインレーダの稼働状況とデータ取得状況及びロールワリン地域に導入予定のマイクロレインレーダの設置場所についての情報交換を行った.高解像度雲解像モデルを用いたロールワリン地域周辺の大気循環場の数値実験と解析を行った.12月には分担者および研究協力者を交えたキックオフワークショップを名古屋大学で開催し, これまでの研究のレビューや今後5年間で実施予定の研究内容および進捗状況などを共有した. 3月にはネパールで開催された国際ワークショップで分担者の数名が本研究課題に関する研究発表を行った.
雨量計のデータ取得およびメンテナンス, マイクロレインレーダの設置に関する情報収集, データ解析および数値モデル実験は順調に行われている. また,キックオフワークショップを実施されるなど概ね計画通りに実施することができた.
ポストモンスーン期にロールワリン地域の雨量計のデータ取得およびメンテナンスを定期的に実施する.2026年の暖候期にロールワリン地域のBeding(標高約3700 m)でマイクロレインレーダによる連続観測を実施予定とする.そのために,国内とネパールの研究者でマイクロレインレーダの設置と連続運用に関する技術的な検討を行い,2025年度までに日本国内で観測システムを構築する.衛星搭載降水レーダ(GPM-DPR)と雨量計データとのマッチング解析を実施する.数値モデル実験は現地気象データと比較しつつ解析し,初期結果をまとめる.これらの研究の進捗状況と結果は、定期的な会合を通して相互に確認しながら遂行する.また,AOGS,AGUおよびGEWEX/AsiAPEX等の国際会議での積極的な発表を通して,本研究課題をPRするとともに,海外の研究者と情報交換を行いながら実施する. -
研究課題/研究課題番号：22H00177 2022年4月 - 2025年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
重 尚一, 橋口 浩之, 篠田 太郎, 柴田 泰邦, 高橋 暢宏, 高薮 縁, 鈴木 賢士, 濱田 篤, 岩波 越, 村田 文絵
担当区分：研究分担者
「層状性降水＝弱い降水強度」という固定観念があるが、2018年7月西日本豪雨など、近年日本で多発している広域豪雨に大きく寄与している。層状性降水は対流圏中上層に広がる乱層雲内で雪片や霰といった固体降水粒子の成長によってもたらせるが、雪片、霰のいずれが卓越するのか、観測が難しいため統計的に分かっていない。本研究は、雪片と霰で落下速度が大きく異なることを利用して地上設置レーダのドップラー観測から判別し、層状性降水過程を解明する。
沖縄で2004年に実施されたKa帯ドップラーレーダーと400MHzウィンドプロファイラーの同時観測のデータを用いて予備調査を行った。その結果、400MHzウィンドプロファイラーから降水時の大気鉛直流を求めることは困難であることが判明し、あらためて50MHzの京都大学MUレーダーの利用の必要性を認識した。
利用を予定していた名古屋大学Ka帯偏波ドップラーレーダーが故障していることが判明し、代わりに名古屋大学X帯偏波ドップラーレーダーを利用することとした。2022年12月末に京都大学MUレーダー観測所に搬入し、2023年1月中旬に観測を開始した。また、地上付近の背の低い降水の観測に適したK帯のマイクロレインレーダーによる観測を2022年11月中旬に、地上設置型降水粒子撮像・重量計測システム（G-PIMMS）による降水粒子直接観測を2022年12月末に、それぞれ京都大学MUレーダー観測所で開始した。
MUレーダーを含めた全ての装置で観測できた2023年2月14-15日の降雪事例を解析した。MUレーダーによる大気鉛直流Wの観測とマイクロレインレーダ―による固体降水粒子のドップラー速度Vdおよび有効レーダー反射強度Zeの観測を利用し、固体降水粒子の終端落下速度Vt(=Vd-W)と有効レーダー反射強度Zeの関係Vt-Ze関係を利用した上空の固体降水粒子タイプの推定手法について検討を行った結果、地上のディスドロメーターによる粒径と落下速度から推定される固体降水粒子タイプと整合が見られた。また、2023年暖候期の降雨観測を実施した。
当初利用を予定していた名古屋大学Ka帯偏波レーダーが故障して利用できなくなったため。
観測を継続するともに2023年暖候期の降雨観測事例を解析する。 -
航空機観測によるスーパー台風の力学的・熱力学的構造と強化プロセスの解明
研究課題/研究課題番号：21H04992 2021年7月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(S)
坪木 和久, 辻野 智紀, 伊藤 耕介, 山田 広幸, 堀之内 武, 篠田 太郎, 高橋 暢宏, 清水 慎吾, 大東 忠保, 南出 将志, 榎本 剛, 山口 宗彦
担当区分：研究分担者
台風は自然災害の最大要因であり、なかでも最強カテゴリーのスーパー台風は甚大な被害をもたらす。地球温暖化に伴い、日本本土へのスーパー台風の上陸が懸念されている。しかし台風強度の推定値と予測値の両方に大きな誤差があることが大きな問題となっている。その最大原因は台風が急速に発達する「急速強化」である。さらにそのとき眼の壁雲が二重となる構造がしばしばみられ、その力学的・熱力学的構造が未解明だからである。本研究課題では、スーパー台風が、なぜ、そしてどのように形成されるのか、それにおける急速強化と二重壁雲構造はどのような役割をしているのかを、航空機観測、地上観測、数値シミュレーションの三本柱で解明する。
航空機を用いて2022年9月16日と17日にスーパー台風Nanmadolのドロップゾンデ観測を実施し、スーパー台風になる前後の眼内部の暖気核の熱力学的構造を観測するとともに、二重壁雲の力学的・熱力学的構造を観測することができた。ドロップゾンデの観測データは、リアルタイムで気象庁および世界中の気象予報機関に送信され、数値予報モデルにデータ同化され、この台風の現業予報に利用された。さらにこの航空機観測では飛行経路上の温度等のデータを取得し、二重壁雲構造の暖気核の水平方向の広がりを観測した。
台風Nanmadolの航空機観測の実施時に、南大東島で高層気象観測を実施し、航空機が上空を飛行するときに同期観測を実施した。これによりドロップゾンデ観測データの検証を行った。航空機からのドロップゾンデなど台風中心のゾンデデータを用いて中心気圧と気温偏差の関係を調べ、両者に強い相関があることを明らかにした。
2022年5～8月に、米国・台湾・日本の国際共同観測を航空機観測と連携して実施した。与那国島では、気球による高層気象観測を連続して実施し、暖候期の台風発生環境を観測した。7月5日に台風Aereが太平洋から東シナ海を北上しときに与那国島地上観測と連携して航空機観測を実施した。
名古屋大学および気象庁の複数の数値大気モデルを用いて、スーパー台風の再現実験を実施した。その結果から、急速強化時に見られた角運動量輸送が急発達に重要であることをあきらかにした。また複数モデルの比較からNanmadol の急速強化の再現性はモデルの乱流過程によって大きく影響を受けることをあきらかにした。
ひまわり８号による30秒間隔の観測を用いて，台風の眼の中の風速の時間変換とその要因を明らかにした。また，低軌道衛星搭載合成開口レーダーによる地表風観測を検証に用いて，静止衛星の赤外画像から最大風速半径を推定する方法を開発した。
本研究課題はスーパー台風を対象とするので、観測対象として適切なスーパー台風が発生するかどうか、またそれが観測可能範囲に入るかどうかが最も懸念されていた。航空機観測は2～4年度目の3年間に実施を計画し、台風の状況よって実施できない場合は、航空機観測の予算を翌年度に繰り越すなどの対応で、研究の5年度目前半までに、スーパー台風を観測する計画であった。それが2年目の本年度にスーパー台風Nanmadolの観測により、スーパー台風の観測、急速強化過程の観測、二重壁雲構造の観測という当初目的の観測を達成することができた。特に申請時の計画になかったがヒアリングで審査委員から出された要望の、スーパー台風になる前の状態からの観測も実施することができたことは、想定以上の成果といえる。
これらにより申請書に示した研究のフレームワークと役割分担の実施項目として、「航空機観測」の各項目は達成できたことになる。また「地上観測」の与那国島における国際共同観測と南大東島での高層気象観測およびドロップゾンデ検証観測も実施した。「データ同化と予報実験」における多様な数値モデルを用いたシミュレーションとデータ同化、および「数値シミュレーション」と観測の連携も十分行われており、また、それぞれのモデルを用いた研究も進んでいる。主要な3つの研究目的の(i)「二重壁雲の暖気核構造の解明」と、(ii)「航空機観測により台風の直接測定を行い、精度の高い測定値を取得し、そのデータを高解像度の数値モデルに取り込み観測されたスーパー台風を再現する。その結果に基づき、眼の暖気核などの力学的・熱力学的構造と急速強化のプロセスをあきらかにする」はほぼ達成できており、未達成の(iii)「台風の進路と強度の予測を高精度化できることを示すこと」についても、それを達成するために必要なデータも得られている。
これらのことから上記の達成度と判断できる。
2023年以降も当初研究計画に沿って研究を進める。特に8月下旬から9月下旬を観測期間として、台風の航空機観測を実施する。今後の航空機観測は台湾大学の実施する航空機観測と連携して、沖縄本島から南西諸島の南または南東海上で実施する。対象とする台風はできるだけ強い台風で、可能な限りスーパー台風をねらう。また、観測は2日間に2回のフライトを実施し、急速強化プロセスの観測をねらう。さらに可能であれば二重壁雲構造のスーパー台風の観測を行う。ただし、これは台風の発生・発達状況によるので、台風の状況によって観測の実施と中止を判断できるように、観測には十分な準備期間を設けて臨む。観測はこれまで実施してきたようにドロップゾンデによる観測を中心とし、フライトレベルのデータも同時に取得する。さらにドロップゾンデ観測データの検証のために南大東島での気球によるゾンデ観測を航空機の通過に同期して実施する。
航空機観測を実施したドロップゾンデ観測データおよびフライトレベルのデータの品質チェックを高度化し、データを整備するとともに、DOIを附して公開を検討する。これらのデータを解析して、台風の力学的・熱力学的構造をあきらかにする。特にスーパー台風Nanmadolについて、急速強化プロセスと二重壁雲構造に着目してこれらのデータの解析を進める。
スーパー台風Nanmadolについての、高解像度シミュレーションを実施し、ドロップゾンデ観測データ等と比較しつつ、急速強化プロセスと二重壁雲構造の特徴をあきらかにする。観測データを雲解像モデルCReSSに同化する方法を開発する。特に2022年に取得されたデータに対して、連続的にデータ同化を行い、予測インパクトを定量的に評価する。これらにより航空機で観測されたスーパー台風周辺の多点におけるデータを、台風の予報モデルに取り込み、台風の進路と強度の予測を高精度化できることを示す。 -
台風等に対する航空機搭載フェーズドアレイ気象レーダによる観測システムの構築
研究課題/研究課題番号：19K03973 2019年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
高橋 暢宏, 山田 広幸, 牛尾 知雄, 金田 幸恵
担当区分：研究代表者
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
日本に大きな災害をもたらす台風や線状降水帯などの降水システムの立体構造の観測を可能にする航空機搭載フェーズドアレイ気象レーダの開発を目指した、基礎研究を目的としている。台風の研究においては、その急発達のメカニズムの解明が喫緊の課題であるが、その１つのアプローチとして台風内部の立体的な構造の正確な把握が挙げられる。本研究では、フェーズドアレイ気象レーダを航空機に搭載するための基礎的な研究を行い、実現性を高める。また、効率的な航空機観測を目指して人工衛星等を用いた台風の発達フェーズに対応した降水構造についての解析も併せて実施する。実施にあたっては、レーダメーカや航空機運行会社の協力のもと実施する。
台風の発達メカニズム解明や予測性の向上が科学だけでなく防災の観点から求められている。本研究では、台風を立体的に観測しその構造を明らかにすることを最終の目標とし、台風の発達期における海上での航空機による観測の可能性を検討した。まず、最近のレーダ技術であるフェーズドアレイ気象レーダを航空機搭載に転用することを検討し、その利用可能性を示した。次に、航空機という移動体からのレーダ観測により実際にどの程度観測が実施できるかを示すために観測シミュレータを開発し、台風のシミュレーションデータをもとに観測シミュレーションを実施した。その結果、台風の眼の観測に限定した場合には十分立体観測が可能なことが示された。
わが国における台風観測は、海洋上においてはほぼ人工衛星観測に依存しているの現状であるが、より高精度な予測を行うためには、海洋上での航空機観測が必須になる。その手段の1つはドロップゾンデによる大気構造の観測であり、もう1つが台風の発達に伴って形成される降水の観測であり、本研究は後者について、現在の最新の技術による観測の可能性について、ハードウエアのフィージビリティ研究およびシミュレーションによる観測可能性について示したものであり、実現すれば台風研究に大きく貢献できる。 -
ヒマラヤ山岳域における複雑地形と大規模湿潤気流がもたらす降水変動メカニズムの解明
研究課題/研究課題番号：18KK0098 2018年10月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
藤波 初木, 佐藤 友徳, 平田 英隆, 高橋 暢宏, 藤田 耕史
担当区分：研究分担者
ヒマラヤ高標高域の降水変動とそのメカニズムを解明するため,ネパールヒマラヤ東部・ロールワリン地域に雨量計網(標高1000～5000m)を展開し,2019～2022年の１時間降水量データを取得した.また,衛星搭載降雨レーダ,雲解像モデルおよび大気再解析データを用いた総合的な研究を実施した.高標高域では,降水量に昼間と夜間の１日2回のピークがあり,昼間はヒマラヤ南斜面,夜間はインド半島規模の陸面過程による風系の日変化によることを明らかにした.高標高域に極端降水をもたらすメソスケールの降水システムは,モンスーン低気圧による斜面への水蒸気輸送の増加とヒマラヤ南斜面の加熱により発生することがわかった.
ヒマラヤ山脈の夏季降水は山岳氷河を涵養し,ガンジス川やブラマプトラ川などの大河川の水源となるなど,流域に住む数億人の人々の貴重な水資源となる.本研究は,その夏季降水の基本的な変動である日変化のメカニズムを初めて明らかにした.また,これまでわかっていなかった高標高域の豪雨発生のメカニズムも明らかにした.これらの解明は,南アジアの山岳氷河を含む水文気候の形成・維持過程の理解向上に大きく貢献する. -
研究課題/研究課題番号：17H02069 2017年4月 - 2021年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
牛尾 知雄, 丸田 章博, 楠 研一, 平林 晃, 岩波 越, 高橋 暢宏, 吉川 栄一
担当区分：研究分担者
本研究では，C帯フェーズドアレイレーダ実現に向けて，システム検討，グランドクラッタ除去，圧縮センシングによる空間分解能向上技術に取り組んできた．アンテナ形状の検討では，球型形状がサイドローブレベルの方位角，仰角依存性等の特性上最も優れていることがわかった．また，MMSE規範によるビーム形成の検討を行った結果，地面方向へのサイドローブレベルを，パラボラアンテナに比して数十dB低く抑えることができることがわかった．また，圧縮センシング技術の検討では，ビーム幅を数倍程度細くすることと同等の空間分解能向上を得ることができることが示された．
局地的な豪雨や竜巻など，地球温暖化や都市化の進行と共に，気象災害の防止に対する社会的な重要度は年々増している．本研究では，気象庁等での導入が期待されている次世代のC帯偏波フェーズドアレイ気象レーダの研究開発を行った．検討したレーダは，機械的な走査方法を一切用いない，マルチビームが可能な固定型のデジタルビームフォーミング技術を用いたフェーズドアレイレーダ方式であり，アレイ形状や信号処理，ビームスケジュール等のシステムシミュレーションを実施，その実現の可能性が示された． -
豪雨と暴風をもたらす台風の力学的・熱力学的・雲物理学的構造の量的解析
研究課題/研究課題番号：16H06311 2016年5月 - 2021年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(S)
坪木 和久, 伊藤 耕介, 山田 広幸, 中山 智喜, 篠田 太郎, 高橋 暢宏, 新垣 雄光, 大東 忠保, 山口 宗彦, 森 浩一, 松見 豊
担当区分：研究分担者
台風の強度推定値と予測には大きな誤差がある。この問題を解決するために航空機による台風の直接観測を実施した。まず、測定装置のドロップゾンデを新規に開発した。次にこれを用いて台風の最強カテゴリーであるスーパー台風を観測した。2017年台風21号、2018年24号について、高高度で眼への貫入観測を実施し、開発したドロップゾンデシステムを用いて中心気圧と最大風速の直接観測に成功した。その結果、台風強度を高精度に測定し、強度をコントロールする眼の力学的・熱力学的構造をあきらかにした。さらに眼の壁雲の外側でもドロップゾンデ観測を行い、これらのデータを予報モデルに取り込むことで予報が改善することを示した。
本研究の成果は、防災上の大きな問題である、非常に強い台風の強度推定値と予測値の大きな誤差を改善し、日本における自然災害の最大要因であり、台風の防災に大きく寄与するものである。地球上最強の気象である台風のうち、特に強いスーパー台風について、高高度で眼への貫入観測を行い、中心気圧と最大風速を高精度に測定し、台風強度をコントロールする眼の力学的・熱力学的構造をあきらかにすることは世界的にみて、台風などの熱帯低気圧についての重要な知見をもたらす。台風強度の高精度測定値は、地球温暖化に伴い激甚化が懸念されている台風の長期変動をあきらかにする基礎データとなる。 -
Ka帯雲レーダと地上観測を用いた氷晶－雪片変化過程の解析
研究課題/研究課題番号：16H04049 2016年4月 - 2019年3月
篠田 太郎
担当区分：研究分担者
走査型Ka帯偏波レーダを用いて、固体降水粒子の新しい観測手法の検討を行った。Ka帯レーダは従来の降水レーダに比べて波長が短いために、粒径の小さな雲粒や氷晶の観測が可能になると期待される。一方で、大粒径の粒子（雪片・霰）などの観測には適していないため、当初想定していた粒子判別法の適用には適さないことを明らかにした。また、偏波間位相差変化率KDPの極大領域を検出することで、多数の氷晶粒子が存在する領域を3次元的に検出することが可能であることを示した。KDP極大領域を時空間的に追跡することで、降水システム内部の氷晶粒子の生成過程と移流過程を追跡することが可能となると期待できる。
走査型Ka帯偏波レーダが出力する偏波間位相差変化率KDPを用いて、降水システム内部で氷晶粒子が数多く存在する領域を検出できることを明らかにした。この領域の時空間変化を追跡することで、氷晶粒子の生成領域やその後の移流過程の推定を行うことが可能である。最近、ジェット機が上層を飛行中に多量の氷晶粒子を吸い込んでエンジンが停止してしまう事故が発生した事例があり、レーダによってこのような領域の検出を行えれば、安全運航に有効な手法となる可能性がある。また、多量の氷晶粒子の存在は雲解像数値モデルでは表現されておらず、氷晶粒子の生成過程や雪片への変換過程の改修に必要な情報となる。
担当経験のある科目 (本学) 4
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レーダ気象学
2016
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水の環境学
2019
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大気水圏環境の科学
2016
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地球科学入門
2015