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The Changing Academic Landscape

at Tokai University

T WAVEVol.11

雲を凝視する、その先に。

Beyond the Clouds


Beyond the Clouds


Beyond the Clouds

The Changing Academic Landscapeat Tokai University

T WAVE

T WAVE Vol.11 2

中島孝東海大学情報デザイン工学部情報システム学科准教授

Takashi NakajimaAssociate Professor, Network and Computer Engineering School of Information and Design Engineering


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T WAVE Vol.11 3

常に地球をマイルドに保つ雲

宇宙から見えるその動きに魅了され

　ものごとが漠然として、捉えどころのない様を「雲をつかむ」という。

しかしそんな「雲」を、あえて「つかもう」と挑む人がいる。東海大学情

報デザイン工学部情報システム学科の研究室。雲の衛星画像に囲ま

れたデスクの向こうで、笑顔で迎え入れてくれたのがその人だ。人当

たりが柔らかで、雲にたとえるのなら秋空に広がるヒツジ雲のよう

な穏やかさ。中島孝准教授は明晰な語り口の中にユーモアを交え、周

囲を明るく和ませてくれる。

　「子どもの頃は、さまざまな自然現象に興味がありましたし、実験

道具を改良することも好きでしたね。探究心から天体望遠鏡を親に

ねだって、夢中で夜空を見た記憶もあります。今、成果を示して、大学

に研究費をお願いするのと同じかもしれない（笑）」。

　学生時代は多様な現象を、根本から探る物理学に惹かれた。その中

でも、仮説、実験、検証の積み重ねにより、地球上のさまざまな現象を

解明する地球物理学が面白かったという。それが、現在の研究すべて

の礎になっているようだ。当初は地上から都市部の気候変動などを

研究していたが、リモートセンシング技術を使って宇宙から地球を

見る研究があることに探究心を刺激され、東京大学大学院へ。

　「人工衛星を利用して地球観測をすると、街や植生などの地表の変

化に興味を持つ人が多いのですが、私は変化の早い白い雲の動きが

一番面白かった。世界的に研究者も少なく、解明されていないことも

多いと知り、ならば自分が挑戦してやろうと思ったのです」。

　雲が果たす役割は大きい。地球が太陽の光で暖められると海水が

蒸発する。蒸発した水分は大気の流れに乗って、例えば陸地の上に移

動し、雲となって雨を降らせ真水を作る。これによって動植物は水の

恩恵を受け、生命を維持していけるのだ。このほか、雲は地球におけ

る熱の出入りをコントロールする機能も併せ持つ。ある雲は太陽の

光をさえぎって地球を冷やすのに、別の種類の雲は温室のガラスの

ように地表の熱が外に逃げるのを防ぐ。つまり、地球が暑くなり過ぎ

ず、寒くなり過ぎない、そんな絶妙な環境を雲は保っているのだ。

　「雲は意志を持つわけではないのに、物理的に非常に複雑な振る舞

いをしながら、常に地球をバランス良くマイルドに保つ役割を果た

しています。しかし、雲がどのように発生して成長していくのか、雲

の内部はどうなっているのか、まだ理解できていないことがたくさ

んあります。私が大学院に進む頃は、ちょうど地球温暖化が問題とな

っていた時期で、地球観測衛星が発達するに伴い、観測ターゲットと

して雲はとても有望だと感じたのです」。

A Man Fascinated with Clouds

as Seen from Space

　When listening to someone’s story that is hazy or elusive,

we compare it to “grabbing at a cloud.” But here is a person

who dares to grab at this ephemeral, shapeless, little-

understood mass suspended in the atmosphere. In a

laboratory at the Department of Network and Commuter

Engineering, School of Information and Design Engineering

in Tokai University, Associate Professor Takashi Nakajima

amiably greeted me with a warm smile from across a desk

surrounded by satellite images of clouds. Nakajima himself is

like a gentle altocumulus cloud in the autumn sky. Listening

to his clear narrative sprinkled with humor, I could easily

imagine the comfortable atmosphere he created for his

students.

　“Even as a child, I was fascinated by natural phenomena,”

says Nakajima. “My favorite toy was a science kit and I was

eager to try real science tools. To satisfy my inquisitive mind,

I persuaded my parents to buy an astronomical telescope and

I spent hours looking up into the heavens. In a way, I am still

doing the same thing: showing the results of research and

asking the University for funding.”

　At school, Nakajima was interested in physics, particularly

geophysics, which clarifies various phenomena on the earth,

repeating the cycle of hypothesis, experiment, and

verification. This interest formed the foundation of his

current research. At first, Nakajima studied climate change in

urban areas based on ground observation. Then, he learned

about an approach for surveying the earth from space by

using remote-sensing technologies. With his inquisitive mind

stimulated, Nakajima decided to go to the Department of

Earth and Planetary Science, Graduate School of the

University of Tokyo.

　“When observing the earth through satellite images, people

usually become interested in long-term changes in towns,

vegetation and so on. For me, however, the rapidly changing

white clouds were the most exciting. In addition, there were

few researchers in this field and much to be solved, so I

decided to tackle this theme.”

　Clouds have an important role in the environment. As

sunlight warms the earth, seawater gradually vaporizes. The

water vapor moves, for example, above land along the air

stream, becomes clouds, pours down as rain, and provides

fresh water on the ground. Animals and plants use this water

to sustain their life. Clouds also play a part in controlling the

flow of heat into/out of the earth. Some clouds block the

sunlight and cool the earth while others are like the glass of a

greenhouse and prevent the heat of the ground surface from

radiating away. In other words, clouds prevent the earth

from becoming too hot or too cold and help maintain its


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T WAVE Vol.11 4

JAXA「みどりⅡ」衛星プロジェクトで

データ解析チームを指揮

　大学院から次のステップを探していた時、宇宙航空研究開発機構（当

時NASDA、現JAXA）が、大気リモートセンシングの研究者を募集し

ていた。迷わず名乗りを上げ、地球探査の情熱とキャリアをアピール。

研究開発職に就く。

　1994年から約11年、宇宙から地球を探るミッションのもと、主に

衛星搭載可視赤外センサの開発に従事。雲解析アルゴリズムの開発

をはじめ、衛星センサープロジェクトに関わる多くの研究とともに

マネジメントも手がけた。最も忘れられないのが「みどりⅡ（ADEOS

−Ⅱ）」衛星プロジェクトだという。先代の「みどり」衛星の故障（1997

年）、HⅡロケット8号機の打ち上げ失敗（1999年）の余波をかぶり、

99年に予定されていた打ち上げは2002年の晩秋に。この時、「みどり

Ⅱ」衛星搭載グローバル・イメージャ（GLI）プロジェクトにおけるデ

ータアルゴリズム開発チームのリーダーを務めていた。日本人スタ

ッフと海外から招聘された若手研究者で構成される国際色豊かなチ

ームを、英語力、マネジメント力も駆使しながらひとつにまとめた。

　「一連の『みどりⅡ』衛星プロジェクトは約10年という期間と相当

の費用をかけた巨大プロジェクトでした。当時の私は怖いもの知ら

ずの若造でしたが、それなりに重責を感じ、同時に覚悟もしていまし

た。それだけに打ち上げに成功し、GLIの初画像を目にした時の感動

は大きく、チームで喜びを分かち合いました」。

　全長約6ｍの「みどりⅡ」は、地球の800㎞上空で極軌道（北極から

南極までの軌道を1日に約14周）を描いた。定常観測運用できたのは

約8カ月間だったが、最先端のセンサが5つ搭載され、紫外線からマ

イクロ波領域までの波長によって、貴重なデータを得ることに成功

した。

　「みどりⅡ」から得られた科学成果のひとつに、センサの複合利用

がある。GLIと高性能マイクロ波放射計（AMSR）を複合的に用いる

ことで、雨となる雲粒の大きさを計測し、高緯度までの水雲の降水性

分布を明らかにした。それまでの先行研究では熱帯から中緯度にか

けてしかつかめなかったが、これにより南北緯度60度の高緯度まで

その範囲を拡張することに成功。この時のデータを活かし2009年に

論文としてまとめたものが、2011年に日本リモートセンシング学会

論文賞に輝いた。

delicate environment.

　“Needless to say, clouds do not have a mind of their own,

but they do show extremely complex behavior and serve to

keep the environment well-balanced and mild. There are

many things about clouds yet to be understood, such as their

birth, growth, and internal structure. Just as I was entering

graduate school, the global warming issue was emerging.

Considering the improved performance of earth survey

satellites, it seemed to me that clouds were a promising target

for observation.”

At the Helm of the Data Analysis Team,

JAXA Midori II Project

　Just when Nakajima was exploring his options after

graduate school, the National Space Development Agency of

Japan (NASDA, currently Japan Aerospace Exploration

Agency: JAXA) was recruiting researchers for atmospheric

remote sensing. He applied for a slot without hesitation.

During the interview, his career and zeal for earth exploration

came across, and he was hired for the position in research

and development.

　Starting in 1994, Nakajima worked for about 11 years

mainly on the development of visible and infrared sensors for

satellites under the mission of earth exploration from space.

In addition to numerous studies related to the satellite sensor

project, including the development of the satellite data

analysis algorithms, Nakajima was also involved in managing

several projects. He remembers the Midori II (ADEOS-II)

project as one of the most impressive assignments. The

breakdown of Midori I (1997) and the launch failure of the H-

II launch vehicle No. 8 (1999) delayed the launch of Midori II

from 1999 to the end of autumn in 2002. Nakajima was the

leader of the data algorithm development team for the Global

Imager (GLI) aboard the Midori II. This was an international

team composed of Japanese staff and young researchers

invited from overseas, and Nakajima was to achieve the goal

by using his English communication skills and management

techniques.

　“Midori II was a mega project that required as long as ten

years and substantial funds. Although I was still green and

naively unafraid of anything at that time, I still felt the weight

of this huge responsibility and had to prepare myself for all

possible outcomes. Thus, the successful launch of the satellite

and subsequent first transmission of images from GLI was

quite a triumph and I shared my jubilation with the team

members.”

　Midori II, a 6-m long satellite, revolved on a polar orbit 800

km above the earth (about 14 cycles a day from the North

Pole to the South Pole). During about eight months of steady

observation, the satellite sent important data through its five


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雲の奥行や内部構造の情報を得るべく、

レーダー観測のトップを走る米国へ

留学を果たす

　JAXAでの「みどりⅡ」プロジェクトが一段落した2005年、宇宙工

学に力を入れ、宇宙情報センターや情報技術センターなど、衛星から

の地球環境調査ができる施設が充実していた東海大学の教員募集が

あり、大学へとキャリアの場を移す。

　東海大学情報デザイン工学部情報システム学科の准教授に赴任以

来、教育に力を入れるとともに、移籍後も良好な関係を保っている

JAXAとの共同研究の枠組みを利用することで、「みどりⅡ」衛星プ

ロジェクトで得た成果を基に研究を続け、いくつもの論文を手がけた。

しかし、「みどりⅡ」での観測で抱いたひとつの大きな謎は、当時まだ

解明に至っていなかった。

　「雲を構成する雲粒の大きさを測定するのに3つの波長帯が利用で

きるのですが、雲粒の粒径（半径）が波長帯ごとにいずれも違う値を

示したのです〔図：1参照〕。おそらく雲粒の状況が雲の頂上付近と内

部では異なるという仮説は立てられたのですが、それを観測で確認

する手段がなかったのです」。

　そこで、これまでの水平方向の広がりに加えて雲の奥行きや内部

情報を得ることができれば、雲粒の状況やその生成段階をしっかり

見極めることができると感じるように。さらに、雲粒の生成にはエア

ロゾル（大気中に浮遊する微粒子）が密接に関わっており、それらの

詳細なデータの必要性は高まりつつあった。

　「温室効果ガスの増加により温暖化が進む地球で、その温度上昇に

対して雲がどのように反応していくのか分かっておらず、温暖化予

測などの不確定要素となっています。特に最も大きな不確定要素は、

エアロゾル、雲、それらの相互作用です。エアロゾル（約0.1μｍ〔マイ

クロメートル：1マイクロメートルは0.001ミリメートル〕）には海面

で発生する海塩粒子、車や工場からの排出ガス（人為起源粒子）、火山

灰、黄砂などが含まれます。雲はただ単に水蒸気があればできるので

はなく、雲粒の核となるエアロゾルに水蒸気が凝結し、次第に雲とし

て生成発達するのです。しかし、全地球規模におけるエアロゾルや雲

の種類の把握、そしてなにより雲粒の成長から降雨に至るまでの詳

細なプロセスについては、それをモデル化できるほどには明らかに

なっていないのです」。

　こうした状況から少しでも抜け出すために、2008年から09年にか

けて、東海大学の若手研究者が海外で学べる国内外研究派遣計画（C

latest sensors with spectral channels from ultraviolet to

microwave.

　One of the scientific results obtained from Midori II was

made possible by the combined use of sensors. The

combination of the GLI and Advanced Microwave Scanning

Radiometer (AMSR) helped measure the size of cloud droplets

that would become rain and clarified the precipitation

distribution of water clouds at high latitudes. Prior work had

revealed the distribution from the tropics to the middle

latitudes. Nakajima’s research successfully expanded the

range to cover up to 60° north and south latitudes. Based on

this data, Nakajima wrote a paper in 2009, which received the

2011 Annual Best Paper Award from the Remote Sensing

Society of Japan (RSSJ).

To the U.S. to Gain New Insight about Clouds

　When the main phase of the JAXA Midori II project was

completed in 2005, Nakajima applied for a teaching position at

Tokai University. He was attracted to the university because

of its focus on space engineering and its facilities for

surveying the earth environment from space, including the

Tokai University Space Information Center (TSIC) and Tokai

University Research and Information Center (TRIC).

　As an associate professor of the Department of Network

and Computer Engineering, School of Information and Design

Engineering, Nakajima worked hard to instruct his students.

Meanwhile, he continued his research based on the results

obtained through the Midori II project and wrote several

papers through joint research with JAXA, with which

Nakajima has maintained a good relationship even after

leaving. However, a major mystery that was discovered

during the Midori II project was yet to be solved.

　“Three spectral channels are used to measure the size of

cloud droplets. Each channel indicates different values of

droplet radii (see Figure 1). Past studies hypothesized that the

cloud droplets near the top and those in the interior probably

differ from each other, but I could not find the appropriate


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計画）に挑む。さらなる謎を解明しようと挑戦する姿勢、研究価値が

東海大学に認められ、リモートセンシングの中でもレーダー観測の

トップといえる、アメリカコロラド州立大学の教授に師事し、念願の

研究留学を果たした。

【図：1】人工衛星から推定した雲粒の半径〔μm〕

人工衛星（NASA「テラ衛星」）のデータ解析で推定した雲粒の半径（2006年7月

の1カ月平均値）。画像が赤に近づくほど雲粒は大きくなる。観測に使用する波

長帯（3.7μm、2.1μm、1.6μm）によって、それぞれ推定値が異なっている様子

がわかる。

【Figure1】Estimated cloud droplet radii based on satellite data (unit:μm)

Estimated radii of cloud droplets based on the data analysis of NASAﾕs Tera

satellite (mean values in the month of July 2006). Red indicates larger cloud

droplets. The three images clearly show that the estimated values vary for

the spectral channels used for observation (3.7μm,2.1μm,1.6μm).


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【図：1】人工衛星から推定した雲粒の半径〔μm〕

人工衛星（NASA「テラ衛星」）のデータ解析で推定した雲粒の半径（2006年7月

の1カ月平均値）。画像が赤に近づくほど雲粒は大きくなる。観測に使用する波

長帯（3.7μm、2.1μm、1.6μm）によって、それぞれ推定値が異なっている様子

がわかる。

【Figure1】Estimated cloud droplet radii based on satellite data (unit:μm)

Estimated radii of cloud droplets based on the data analysis of NASA’s Tera

satellite (mean values in the month of July 2006). Red indicates larger cloud

droplets. The three images clearly show that the estimated values vary for

the spectral channels used for observation (3.7μm, 2.1μm,1.6μm).

3.7μm波長を用いた推定　Estimation based on a 3.7-μm channel



means to observe and verify this.”

　Nakajima reached the conclusion that the formation of

cloud droplets and their growth phases could be clearly

confirmed if information about the depth and interior of

clouds were obtained as well as the already acquired

horizontal information. In addition, many researchers needed

detailed information about aerosols (tiny particles floating in

the atmosphere), which is closely related to the formation of

cloud droplets.

　“Although the earth is growing warmer due to the increase

in greenhouse gases, it is not fully understood how clouds

respond to increases in temperature, which creates

uncertainty in predicting global warming. The greatest

uncertainties include the behavior of aerosols and clouds and

their interaction (“indirect effects of aerosol”). At a size of

about 0.1 micrometer(micrometer is one-thousandth of a

millimeter), aerosols contain sea salt particles from the sea

surface, exhaust gas from automobiles and factories

(anthropogenic particles), volcanic ash and yellow sand, etc.

Clouds do not form only from water vapor; they need

aerosols with which water vapor coagulates and then the

resultant droplets gradually grow to clouds.

However, the types of aerosols and clouds around the world,

and especially the detailed growth process from cloud

droplets to raindrops, are not sufficiently clarified to model.”

　To gain fresh insight, Nakajima applied for the 2008/2009

Domestic/Overseas Long-Term Education and Research

Program (Program C) of Tokai University, which encourages

young researchers to study at other institutions in and

outside Japan. His proactive attitude toward solving the

mystery and the significance of his research were recognized

by the selection committee. Nakajima was allowed to study at

Colorado State University in the U.S., under a professor who

was a leading expert of radar observation in the field of

remote sensing.

Worldwide Acclaim for Innovative Research

　“GLI of JAXA is a passive type sensor that horizontally takes

two-dimensional pictures of clouds reflecting the sunshine.

On the other hand, the radar on CloudSat, NASA’s earth

survey satellite, is an active type sensor. By irradiating

millimeter waves toward the earth and measuring the

reflection intensity, it can reveal the vertical cross-section of

clouds and help us to explore the vertical structure of clouds

(see Figure 2). Moreover, at the CloudSat Data Processing

Center of the university, quasi-continuous information on

clouds was available from several satellites on the same orbit,

and only a few minutes apart from one another, including

CloudSat, Calipso, and Aqua equipped with the Moderate

Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS). By


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T WAVE Vol.11 7

【図：2】中国・四国地方上空の雲の断面図

クラウドサット衛星が観測した日本海、中国・四国地方、太平洋にかけての雲の鉛

直断面図（日本時間2006年7月8日13:25頃観測）。中国・四国地方の雲が２層構造を

持っていることや、太平洋にかかる雲が高度16kmにもなる非常に厚い雲であった

ことが明確に確認できる。

※コロラド州立大学CIRAが作成した画像に日本語を加筆。

【Figure2】Cross-section of clouds above the Chugoku and Shikoku regions in Japan

The image is a vertical cross-section of clouds across the Sea of Japan,

Chugoku/Shikoku regions, and the Pacific Ocean as observed by CloudSat

(about 13:25 JST on July 8, 2006). It shows that the clouds above these regions

have a double-layer structure, while the clouds over the Pacific Ocean are very

thick and as much as 16 km in height.

※Created by CIRA, Colorado State University

【図：3】各成長段階における雲の内部構造

雲成長過程の模式図。3枚の下図はNASAのテラ衛星とクラウドサット衛星の複合

利用によって観測された幼年期、青年期、壮年期における雲の内部構造を示す。下

図の横軸は雲粒の大きさの指標であるレーダー反射因子の強さ（右にいくほど大

粒子）、縦軸は雲内部の深さ（上端が雲頂）。

※2006年7月の1カ月分の全球観測から得られる観測頻度分布に着色（赤色ほど観

測頻度が高い）。

【Figure3】Internal structure of clouds in three growth phases

Above is a schematic diagram of the cloud growth process. The three figures

below show the internal structure of the clouds in the infant, adolescent, and

adult stages as observed by the combination of NASA’s Tera and CloudSat

satellites. The horizontal axis shows the intensity of radar reflectivity as an

indicator of the size of cloud droplets (particles are larger to the right), and the

vertical axis indicates the depth of clouds (the top end is a cloud top).

※Colored observation frequency distribution obtained from the global

observation in July 2006 (red indicates higher frequency).

combining the data from these satellites, we successfully

developed a new analysis method that statistically categorizes

the life cycle of clouds. Actually, this idea suddenly emerged

during a discussion with researchers of cloud models. We

gave it a try for processing the data. I will never forget the

excitement I felt when I looked at the first output of figures.”

　Nakajima encountered many difficulties with his first

research activities overseas, but the fruits of his research at

the world-class radar research institution led to many papers,

which were highly evaluated both inside and outside Japan

alleviating the uncertainty in climate change projections. Five

papers were published in professional journals including the

Journal of Atmospheric Sciences (American Meteorological

Society), and Nakajima was invited to speak at an

international conference. In recognition of his work, Nakajima

received the 2010 Matsumae Shigeyoshi Award (Academic),

which is presented to young researchers at Tokai University.

The number of references to these papers is still growing --,

further evidence of how innovative this research is.

　“The information about cloud depth was obtained through

the active type radars. With this data, we reviewed different

能動型レーダーを活用し、雲の成り立ちを解明

画期的研究と国内外から評価される

　「JAXAで使っていたGLIセンサは、太陽光に照らされた雲を2次元

で写真撮影するような、いわば受動型でした。これに対し、NASAの

地球観測衛星クラウドサット搭載のレーダーは、自ら地表に向かっ

て電波を照射し、その反射強度を計測することで雲の鉛直構造を探

査できる能動型センサであることが特徴です。これにより、雲の鉛直

方向の断面を見ることができるのです〔図：2参照〕。また、アメリカに

おける研究の場ではこのクラウドサットをはじめ、カリプソ衛星や

MODIS（中程度空間分解能センサ）を搭載したアクア衛星が同一衛

星軌道上をわずか数分の時間差で縦列周回しており、雲に関する情

報を逐一収集することができました。これらで観測したデータを組

み合わせることで、雲のライフサイクルを統計分類する新たな解析

手法を開発したのです。これは、現地で雲モデルの研究を行っている

研究者との議論のなかで、急に浮かび上がってきた手法でした。試し

にこの手法を用いて処理を行い、得られた結果を初めて目にしたと

きの驚きは、一生忘れることはないでしょう」。

　初めての海外研究で悪戦苦闘したというが、レーダー研究の世界

的研究拠点の場で得られた成果は多くの論文に結実。気候変動研究

における不確実性の軽減に貢献できるものとして、国内外で高く評

Rapidly growing to drizzle droplets through collisions

Condensing into cloud droplets

Coalescing into raindrops

Top

Small Large Small Large Small Large

Bottom

InfancyCondensing into cloud droplets

AdolescenceRapidly growing to drizzle droplets through collisions

AdulthoodCoalescing into raindrops

Clouddroplets

Transit intodrizzle

droplets

Transit intodrizzle

dropletsTransit into raindrops

Transit into raindrops

Intensity of radar reflectivity (dBZ)

Depth


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T WAVE Vol.11 8

radius values shown in the three channels during the

observation with Midori II and were able to partly support the

hypothesis that the particle size of cloud droplets is different

between the top and the interior. At the same time, we

successfully elucidated the internal structure of clouds at

each growth phase: infant, adolescent, and adult (see Figure

3). I believe that my research was novel in that it visualized

the growth process from cloud droplets to raindrops. With

this analysis, I was able to clarify the interior information.

Once you identify the size of droplets at the cloud top, you

can infer the size and volume of cloud droplets at other levels

in the cloud.”

A 100-Year Vision for More Accurate

Global Warming Predictions

　The current method can only be used to analyze slow-

forming clouds comparatively near the surface of the earth.

The formation of clouds such as cumulonimbus is difficult to

observe because they form through powerful convection,

thus growing uniformly and very thick. The know-how for

providing more accurate data to researchers who are trying

to design models incorporating the interaction of clouds and

aerosols is yet to be developed. New physical phenomena are

often discovered in the process of remote sensing, which

continues to stimulate and excite Nakajima.

　What contribution does this research on the formation and

interaction of clouds and aerosols make for the future? In the

short term, the prediction of typhoons, sudden downpours,

and risk management against natural disaster will be possible.

However, Nakajima is looking far beyond that.

　“For example, there are different projections for the rise in

global temperature. Some predict that the average

temperature will go up by 5.4°C and others predict only 2°C

in 100 years if we continue discharging greenhouse gases at

current levels,” says Nakajima. “This 3.4°C difference will

require completely different measures, which means choosing

a totally different approach. If the behavior of clouds and

aerosols is sufficiently elucidated to model the behavior of

clouds, highly accurate prediction by a climate model will be

possible. An accurate prediction will clarify what we must do.

Measures against global warming may involve social sciences

such as politics and economics. I hope that my research

contributes to transnational measures against global

warming. Collaboration between natural science and social

science will be essential for the future.”

　Many earth observation satellites and sensors are expected

to operate simultaneously. The EarthCARE satellite focused

on three-dimensional observation of clouds and aerosols and

a successor satellite replacing Midori II are scheduled to be

launched, and the 3rd-generation geostationary

価される。また、米国気象学会誌などにも論文5編が発表され、国際学

会における招待講演も行った。この成果が認められ、東海大学の若手

研究者に贈られる2010年度松前重義賞（学術奨励賞）を受賞。今も論

文の引用回数は着実に伸びており、いかに画期的な研究だったかが

わかる。

　「能動型レーダーを活用できたことで雲の奥行き情報が得られ、『み

どりⅡ』の観測で抱いた3つの波長で値が異なる謎を検証し、雲の頂

点と内部で雲粒の粒径が異なるという仮説の立証作業を一歩前進さ

せることができました。同時に、幼年期、青年期、壮年期という各成長

段階における雲の内部構造を解明することもできました〔図：3参照〕。

雲粒の成長から雨に至るまでの過程を目で見える形で示したところ

に、私の研究の新規性があったといえます。この解析により、雲の頂

上部分の雲粒の大きさがどれくらいの場合、雲のどの高さにどのよ

うな大きさの雲粒がどれくらい存在しているのか、雲の内部情報を

明らかにすることができたのです」。

100年後の地球を視野に入れ

温暖化の長期予測の精度向上に貢献

　しかし、現在の手法で解析できるのは、比較的地上に近いところで

穏やかに発生する雲のみ。強力な大気の対流に伴ってできる積乱雲

のような雲の成り立ちは、成長度合いが異なり、厚みもあるので観測

が難しいという。また、雲とエアロゾルの相互作用を組み込んだモデ

リングを行う研究者に向けて、より正確なデータを提供するための

ノウハウ開発もまだこれからだという。リモートセンシングを行う

過程で新しい物理現象が発見されることもあり、そのような醍醐味

を感じられる研究に探究心がやむことはない。

　では、雲やエアロゾルの成り立ちや相互作用を深く研究することは、

いったい将来どんなことに役立つのか。短期的には台風やゲリラ豪

雨などの予測、自然災害に関するリスクマネジメントなどが予想さ

れるが、実は視線はもっと先にあった。

　「例えば地球の気温変動予想では、このままの状態で温室効果ガス

（CO2）を排出し続けると、100年後には平均気温が5.4℃上がるとい

う予測もあれば、2℃しか上がらないという予測もあります。上限と

下限で3.4℃も差があると、対策の打ち方が大きく異なるのです。い

わば人類が選択すべき道が全く異なる。雲とエアロゾルの解明がも

っと進んで雲のモデリングができれば、気候モデルの予測精度が格

段に上がります。未来を的確に予測できれば、そのために何をしなけ

ればならないかも明確になってくるのです。ある意味で政治や経済

などの社会科学とも深く絡む部分でもあり、私の研究が国を超えた

温暖化対策に少しでも貢献できればと思っています。これからは自

然科学と社会科学の協働が強く求められるでしょう」。

　今後は雲とエアロゾルの3次元観測に重点化したアースケア衛星や、

「みどりⅡ」の後継機衛星の打ち上げが予定され、さらに静止気象衛

星「ひまわり」が2015年を境に第3世代に入れ替わるなど、多くの地

球観測衛星およびセンサが同時稼動する時代が始まる。これら国内

外の地球観測衛星計画に積極的に参加することで、新たな解明が進

むことが期待されている。

　「多種多様なデータが集まることで今まで見えなかったものが見

えてくるはず。それらを複合的に用いて地球システムの謎の解明に

つなげていきたい。私が人生を全うする頃、研究成果が地球環境と産


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T WAVE Vol.11 9

meteorological satellite will replace Himawari by 2015.

Participating in these earth observation satellite projects both

in and outside Japan will provide another opportunity for

further elucidation.

“A larger amount of diverse data will help make the invisible

visible. I would like to use that data in an integrated manner

to elucidate the mystery of the earth’s system. Within my

lifetime, I hope to see our results help create a proper balance

between the global environment and industrial society.”

Encouragement for Students - Be Active and

Dare to Take a Chance

　Nakajima’s long-term approach to the future and happiness

is harnessed not only in research but also in education.

Nakajima has been with Tokai University as an associate

professor for six years. He says that he appreciates both the

motivating research environment and the energizing potential

of his students.

　“I praise the students in order to develop their capability,”

says Nakajima. “A good laboratory atmosphere will improve

their mood and help them to be self-motivated. I hope that

they become active-type radar instead of passive-type sensors,”

says Nakajima with a smile and continues, “Once they realize

the joy of research, they show dramatic development in their

capabilities.”

　Since the meteorological devices were installed in the

Yoyogi Campus and Okinawa Regional Research Center

(Iriomote Island) several years ago, Nakajima and his students

have been conducting research that helps anyone understand

the activities of the earth. They’ve set up cameras that record

the whole sky every 5 minutes, and not only students but

also visitors to his laboratory website can see the pictures.

Other projects have also been started including collaboration

with other universities in observing the atmosphere. They

keenly observe clouds and the atmosphere with passive and

active sensors mounted on satellites from Japan and other

countries. They also observe from the ground. Nakajima’s

業社会のバランス良い着地点を見出すことに活かされていたら嬉し

いですね」。

学生は受動型でなく能動型レーダーに

間違いを恐れず発信し続ける姿勢を培う

　長い視点で人類の未来と幸福を考える姿勢は、研究だけでなく教

育にも大いに活かされている。東海大学の教員生活は6年になるが、

研究意欲を支援してくれる良き環境を感じると共に、潜在力を秘め

た学生たちからも大きなパワーをもらっているという。

　「日頃、学生には誉めて伸ばすことを心がけています。研究室の雰

囲気が良ければ、学生の気分も良くなり、主体性も育つはず。学生に

は受動型センサではなく、自ら何かを発信する能動型レーダーにな

って欲しいですからね（笑）。実際、東海大学の学生は一度研究の面白

さに気づくと、すさまじく伸びて高いパフォーマンスを発揮しますよ」。

　数年前から東海大学代々木校舎と沖縄地域研究センター（西表島）

に気象観測装置を設置し、地球の鼓動を直接体感できる研究を学生

と共に開始している。また、全天を5分おきに撮影するカメラを設置し、

その画像は学生はもちろん、中島研究室のHPを訪ねれば誰もが見る

ことができる。他にも他大学と連携し大気の状態を観察する計画が

あるなど、次々と新しい研究プロジェクトが動き出している。国内外

の受動型・能動型センサ、さらに地上からも雲と大気の観測に余念が

ない。研究に対する熱意や、自由な発想とチャレンジ精神がそのまま

学生に伝わり、好奇心に火を付けるのだろう。

　学生に対する口ぐせは「頭を働かせよ。手を休めるな」「間違いを恐

れず、自分を発信しよう」「種をまき続けよ。いずれ花が咲く」。どんな

に忙しくても、学生たちの背中を押し、励まし続ける姿が印象的だ。

「学生には、学問に集中できる今という時間の貴重さをぜひ噛みしめ

て欲しい。大学に籍を置ける環境は必然ではなく、親や周囲の理解の

おかげでもあるし、自分で主体的に選択したことでもあるはず。こう

した機会を幸運と感じて、今しかできない学問にぜひ打ち込んで欲

しい。将来はここで学んだ情報システムを基礎に、さまざまな世界で

活躍してもらえたら嬉しいですね。私も学生たちとの出会いを一期

一会と捉え、彼らのバージョンアップのための良い刺激になれたら

と思います」。

　自ら歩んできた道のりの中で、これまで得た教訓を学生に自然な

形で示しながら、10年1サイクルという衛星プロジェクト特有の長

いスパンで研究に挑み続ける。遠く地球の未来を見据える視点、誰に


T WAVE

T WAVE Vol.11 10

passion for research, unrestricted way of thinking, and

challenging spirit come across to the students and ignite their

curiosity.

　He keeps telling them: “Work smart all the time and always

keep at it,” “Don’t worry about making mistakes and express

your ideas,” and “Continue planting seeds and they will

bloom one day.” No matter how busy he is, Nakajima always

takes the time to encourage his students.

　“I want the students to appreciate this precious time that

allows them to concentrate on learning,” says Nakajima. “They

belong to the university, thanks to the support from their

parents and others, and they might have chosen this

university on their own. I want them to use this opportunity

and devote themselves to learning, which they can do only

now. I hope that they play an active part in various fields in

the future by using the information system that they study

here. I also consider the relationship with students to be a

once-in-a-lifetime chance and I will be happy if I can provide

the stimulus for their growth.”

　Nakajima continues tackling long-term research; the cycle

of a satellite project usually lasts for ten years, while he shares

the knowledge obtained through the research with his

students. His focus on the future of the earth, his open

personality, and spirit of research generate a warm energy

that envelops the students in his laboratory.

　He is surely aware of the circumstances and mission given

to him, and will sometimes struggle, sometimes enjoy the

road through the mystery of clouds.

対しても壁を作らないオープンな人柄、そしてたゆまぬ探究心。それ

らが温かなエネルギーとなって、研究室の学生たちを巻き込んでいる。

これからも自ら与えられた境遇と使命を胸に刻み、楽しみ、もがきな

がら、果敢に雲の謎へと挑んでいくことだろう。

1968: Born in Tokyo.　1992: Graduated from the Department of Physics, Faculty

of Science Division I, Tokyo University of Science.　1994: Graduated from the

Department of Earth and Planetary Science, Graduate School of Science, the

University of Tokyo.　Joined the National Space Development Agency of Japan

(currently Japan Aerospace Exploration Agency: JAXA), Researcher position.　

Engaged in the Midori and Midori-II projects for approximately 10 years.　2002:

Obtained doctorate of science degree.　2005 to present: Associate Professor at

the Department of Network and Computer Engineering, School of Information and

Design Engineering, Tokai University; researcher at the Tokai University Research

and Information Center (TRIC).　Visiting scientist at the National Institute for

Environmental Studies (NIES).　2008-2009: Visiting scientist at the Department of

Atmospheric Science, Colorado State University

Specialized research fields: Remote Sensing from Earth Observing Satellites,

Atmospheric Radiation, Electromagnetic Wave Scattering, Satellite Sensor

System.

Research interests: Study of analytical algorithm for satellite data, Risk

management in atmospheric environment, Analysis of capability for the next-

generation sensor measurement, Study of radiative transfer.

Assigned class: Data Structure and Algorithm, Information System Experiment,

Technical Communications, Electronic Information Measurement, etc.

Selected Awards: JAXA EORC, Best Paper of the Year Award (2004); Tokai

University, Matsumae Shigeyoshi Award (2010); RSSJ, Annual Best Paper Award

(2011); Meteorological Society of Japan, Horiuchi Award (2011), etc.

1968年、東京都生まれ。1992年、東京理科大学理学部

第1部物理学科卒業。1994年、東京大学大学院理学系

研究科（地球惑星物理学専攻）修了。同年、宇宙開発事

業団（現：宇宙航空研究開発機構／JAXA）研究系職員。

約10年にわたり、みどり・みどりⅡプロジェクトに従

事。2002年、博士号（理学）を取得。2005年より東海大

学情報デザイン工学部情報システム学科准教授。東

海大学情報技術センター研究員。同年より国立環境

研究所客員研究員（兼任）。2008〜09年コロラド州立

大学大気科学科訪問研究員。

専門分野は大気環境リモートセンシング、大気放射学、

電磁波散乱問題、衛星センサシステム設計。

研究テーマは衛星データ解析アルゴリズムの研究、

環境計測とリスクマネジメント、次世代地球観測セ

ンサの性能解析、放射伝達に関する研究。

学部生への主な担当授業は「データ構造とアルゴリ

ズム」「情報システム実験」「テクニカルコミュニケー

ション」「電子情報計測」など。

主な受賞歴は、宇宙航空研究開発機構・地球観測利用

推進センター年間ベスト論文賞〔2004年〕、東海大学・

松前重義学術奨励賞〔2010年度〕、日本リモートセン

シング学会賞（論文賞）〔2011年〕、日本気象学会堀内

賞〔2011年度〕など。

中島孝Takashi Nakajima

P r o f i l eプロフィール

〒151-8677 東京都渋谷区富ヶ谷2-28-4 TEL.03-3467-2211（代）

TOKAI UNIVERSITY EDUCATIONAL SYSTEM2-28-4 Tomigaya, Shibuya-ku, Tokyo, 151-8677 Japan Tel:+81-3-3467-2211

http ://www.tokai .ac . jp

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