講師自己紹介

• 菊地時夫
• 高知大学教育研究部自然科学系理学部門（理学部・大学院理学専攻）
• 1950年生・神奈川県出身
• 1973年 京都大学理学部（地球物理学）卒業
• 1979年 北海道大学大学院博士課程（単位習得）退学
• 1981年 北海道大学理学博士

自己紹介（続き）

• 1979年 高知大学理学部助手（物理学・地球物理学）
  • 物理学実験，流体力学，気象学など担当
• 1985年 日本南極地域観測隊・越冬
• 1990年 高知大学理学部情報科学科設立に参加
  • 1998年 -> 数理情報科学科情報科学コース
  • 2007年 -> 応用理学科情報科学コース
  • 画像処理論，情報ネットワーク論，情報社会と情報倫理など担当

地球環境情報学入門

• とりあえず、やってること
• 高知大学気象情報頁
  • 「頁」は「ページ」と読みます

雲が見えるわけ

• 太陽光のスペクトル
  • 色
• 赤外線
• 観測しているのは、「温度」

黒体放射の法則

• 熱伝達のひとつ ... 放射
  • 伝導・対流
• シュテファン・ボルツマンの法則
• I = σT⁴
  • 電磁波の強度 ... I
  • 黒体の温度 ... T
  • σ ... シュテファン・ボルツマンの定数 5.67 x 10^-8 W m^-2 K^-4

プランクの法則

• シュテファン・ボルツマンの法則の元
• I(ν, T) = (2 hν³/c²) * (1 / e^hν/kT - 1)
  • ν ... 周波数
  • h ... プランクの定数 6.62606896 × 10⁻³⁴ J s
  • k ... ボルツマンの係数 1.380 6504 × 10⁻²³ J K^-1
• グラフ
• 温度が高いほど、放射エネルギーが大きい

ウィーンの変移則

• グラフのピーク ... ある温度の電磁波の一番強いところ
• hc = 4.97λkT
• 6000 K (太陽) ... λ = 480 nm
• 290 K (= 17℃) ... λ = 10 μm

雲を見る

• 可視光線は 400 - 700 nm
• 10 μm ... いわゆる遠赤外線（熱赤外線）
  • IR1 ... 10.3 〜 11.3 μｍ
• 大気による熱赤外線の吸収
• ちょうど、10μm 付近は「大気の窓」になっている。

雲らしく見せる

• 赤外線なので、本当は何も見えない
• 白黒写真では、明るい = 白い o
• 赤外線写真だと、色を付けて見せたりする。 o
• 大気の温度分布 ... 高いほど気温が低い 0.6℃/100m
• 赤道直下 30℃ -> 10,000m ... -30℃
• そこで、白黒反転 o

その他の画像

• 可視光線
• 水蒸気
• スプリットチャンネル
• 短波長赤外

可視光線

• 0.55 〜 0.90 μm (550 〜 900 nm)
• 解像度が高い ... 赤道直下で 1km/pixel o (注意：特大画像)
• 夜は見えない
• 雪
• カルマン渦
• 飛行機雲

水蒸気

• 波長 6.5 〜 7.0 μm
• ほとんど、不透明（水蒸気） o
• 高度 5〜6000 m の大気の流れ
• 普通には見えない渦が見えることがある

スプリットチャンネル

• という名前の赤外線波長帯があるわけではない
• IR1 (10.3〜11.3μｍ) と IR2 (11.5〜12.5μｍ) の差を見る
• 雲の種別判別、黄砂

短波長赤外線

• IR4 (3.5〜4.0μｍ) o
• 夜は温度（ただし、大気吸収の影響大）
• 昼は太陽光の反射
• 雲の種類判別、霧
• 熱赤外（IR1）との差を見る

情報学の部分

• （気象衛星など）地球環境情報提供システムの構築
• インターネット
• データベース
• コミュニケーション（人間同士の通信）
  • 暗号通信
• CD 配布 とか、DVD 作ってみたりとか

若い人たちへのアドバイス

• 受験が全てではありません
• 受験で測るのは、「限られた時間に答えが分かっている問題を解く」能力
• 実社会（研究）では、「（今まで）答えが無い問題を根気よく解」こうとする
  • 方法は、調査／理論／実験／ etc. etc.
  • 興味を持つこと／おもしろいことを見つけること
• 時には、「つぶし」も大事

おまけ

• 地球は本当に二酸化炭素で温暖化してるんですか？
• つるかめ算
  • 頭 8, 足 26. 鶴と亀はそれぞれ何匹？
  • 「このあたりには、鶴なんていないよ！」
• 温暖化を見積もるには、方程式を解かなければいけません

もひとつおまけ

• 高知大学理学部では、推薦入試Iに「情報」枠を新設します。
• 特に、論理的思考を情報の分野で発揮できる人、にピッタリかも。