1. エアロゾルの大気中での滞留時間は、対流圏内で“ (1) ”程度と短い。そのため、大気中での時空間分布は” (2) ”。また、エアロゾル粒子の大きさは、発生の仕方により、粒径が直径2μmより小さい“ (3) ”と、2μmより大きい“ (4) ”とに分かれて分布する。

2. 大気中を通過する光は空気分子やエアロゾル粒子が存在する層を通過する際に減衰を受ける。この減衰プロセスを“(2a) (5) ”と呼ぶ。(2a)は粒子による光の“(2b) (6) ”と“(2c) (7) ”の２つのプロセスで生じる。

3. 大気層中での光の伝達を表すのに必要となる粒子の光学的特性を3つ挙げよ。

解答） (8) 、 (9) 、 (10) .

4. 均質な媒質を通過する波長λの光が、単位体積分進む間に減衰した割合σλのことを ”(4a) (11) ”と呼ぶ。また、σλを光路長の分だけ積分した量のことを “(4b) (12) ”という。均質な媒質中を有限な光路sだけ進んだ光Iλ(s)は、s=0 での光の強さをIλ(0)、(4a)をσλとすると、Iλ (s*) = “ (13) ”と表され指数関数的に減衰する。このことを表した法則を“ (14) ”と呼ぶ。

6. 空気分子による散乱光の強さは、” (15) ”に反比例する。したがって、波長が” (16) ”光ほど強く散乱される。

7. 日中は空が青色に見えるが、夕方になると赤色に変化する。その理由を説明しなさい。 解答） 空気分子による光の散乱光強度は、波長の4乗に反比例する。日中は空が青いのは、レイリー散乱により太陽光の波長の短い青い光が強く散乱されそれが目に届くためである。夕方になると、太陽高度が下がり、光が大気層を通る際の光路が長くなる。そのため、波長の短い青色や緑色などの光は先に散乱され大気上層で減衰してしまい、大気下層には波長の長い赤色の光が残存して届くようになる。そのため地上の人には赤色に見えるようになる。

8. 標準気圧の時の波長0.45μmにおけるレイリー散乱の光学的厚さτをテキスト内の近似式を用いて計算せよ。また、その時の大気の透過率Tはいくらになるか。 解答： τ= 0.221 , T = 0.802 .

9. エアロゾルや雲による可視光域の散乱光の角度分布は、粒径の変化とともにどのような振る舞いを示すか答えよ。 解答） (17) . (散乱光分布の前後非対称性が増す)

10. エアロゾル・空気・雲の光学的厚さは、緯度帯で平均すると右下図のようになっている。この図をもとに、エアロゾルの光学的厚さの空間分布の特徴を空気，雲と比較しながら説明せよ。

解答）（例）エアロゾルの光学的厚さは北半球の中緯度帯で大きく、人為起源の粒子や森林火災などの自然起源の粒子によるものと考えられる。一方、人口や大陸の少ない南半球ではエアロゾル光学的厚さが空気分子より小さく，大気が非常に綺麗であることが分かる。またすべての緯度帯においてエアロゾルの光学的厚さは雲よりも1桁程度以上小さくなっている．

11. 「視程」は地表付近の大気混濁の程度を表す良い指標である。光が視程の距離を水平に進んだ時の大気層（水平方向）の光学的厚さτはどれくらいになるか、数値で答えよ。 解答） τ＝(18)

視程Sの公式 S =τ/σ total =τ/σM+σR