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| 題 目 | 著 者 | |
|---|---|---|
| まえがき | 定村 努 | |
| 口絵 | 押木 徳明 | |
| オゾンゾンデ観測において10hPa 付近で発生するオゾン分圧値の急上昇について | [要旨] | 矢代 和也・萩谷 聡・宮林 直人・岩渕 真海 |
| 2013 年夏の高温期(7 月前半，8 月中旬)におけるつくばの地上および高層気象観測値の特徴 | [要旨] | 矢代 和也・金子 祐也 |
| RS-11G 型GPS ゾンデを用いた改良型飛揚前点検手法の検討 | [要旨] | 古林 絵里子・脇野 定則・宮林 直人・矢代 和也・萩谷 聡 |
| 分光型全天日射計(MS-710)を用いた太陽光スペクトルにおける直達成分と散乱成分の試験観測 | [要旨] | 居島 修 |
| ボールダーにおける WMO ドブソンオゾン分光光度計の国際相互比較 | [要旨] | 押木 徳明・江崎 雄治・居島 修 |
| ドブソン分光光度計の光学くさびの透過特性点検方法の開発 | [要旨] | 江崎 雄治・押木 徳明 |
| Absolute Calibration for Brewer Spectrophotometers and Total Ozone/UV Radiation at Norikura on the Northern Japanese Alps(北アルプス乗鞍におけるブリューワー分光光度計の絶対検定とオゾン・紫外線の観測) | [要旨] | Mahito ITO・Itaru UESATO・Yoshiyuki NOTO・Osamu IJIMA・Satoru SHIMIZU・Masato TAKITA・Hideaki SHIMODAIRA・Hideki ISHITSUKA |
10hPa 付近で発生するオゾン分圧値の急上昇について事例調査と再現実験を行い，その要因を探った．事例調査では，オゾン分圧値の急上昇が発生した観測ではポンプ効率測定後のポンプ電流とポンプ効率測定中の最大ポンプ電流が高い傾向が見られた．また，再現実験ではイオンブリッジを一時反応液から露出させた後で元に戻した場合にオゾン量が急上昇すること，および減圧時には反応液に溶け込んでいた空気が出てくることによって発生する気泡や反応液の沸騰による気泡が10hPa 付近では大きく成長して破裂を繰り返すことが確認できた．これらの結果から，10hPa 付近で発生するオゾン分圧値の急上昇は，気泡がイオンブリッジを通過するI-の流れを一時的に遮断してしまい，その間に蓄積されたI-がその後再び急に流れ出すことが原因である可能性が高い．
2013 年の夏は全国的に気温が高く，つくばにおいても「梅雨明け(7 月6 日ごろ)後10 日間」と「8 月中旬」の気温が特に高かったことから，両期間中につくばの地上・高層気象観測ではどのような気象データが得られていたのかを調査した．「梅雨明け後10 日間」は対流圏中・下層で気温が高く，下部成層圏から対流圏中層にかけて高度が高かったという特徴があった．一方，「8 月中旬」は地上において日照時間が平年値を大きく上回り，南風の割合が平年より多かったほか，地上で湿度が低く大気が乾燥していたという特徴が見られた．このように，地上気温が同じように高くなった場合でも地上および高層気象観測で得られる気象データには違いがあったことを確認できた．
現在，高層気象台ではRS-11G 型GPS ゾンデ(明星電気株式会社製)を現業観測に使用しており，飛揚前には室内の気温・湿度1 点での基準器との比較点検を実施している．ラジオゾンデによる湿度観測精度をより向上させるため，低湿度および高湿度雰囲気での湿度センサ飛揚前点検手法の検討および試験を行った．はじめに，低湿度と高湿度雰囲気を安定して作成する手法を検討するため，モレキュラーシーブ，飽和塩，水道水を使用して，密閉された点検容器内に作成した気温・湿度雰囲気において，10 分程度で容易に点検可能であることを確認した．次にこの結果から，モレキュラーシーブと蒸留水を使用した低湿度および高湿度雰囲気での点検を実施するための改良型飛揚前点検装置を作成し，RS-11G 型GPS ゾンデの点検試験を実施した．ラジオゾンデと基準器の測定値を比較した結果，個々のラジオゾンデによって結果は異なるが，全体では気温差は-0.1～+0.4℃，湿度差は-3.5～+0.8%RH となり，湿度雰囲気による違いも見られたことから，今般開発した装置による広範囲な湿度雰囲気での点検が，湿度観測精度の向上に有効であることがわかった．
改良した太陽追尾式遮蔽装置に分光型全天日射計を搭載し，全天波長別日射照度と散乱波長別日射照度を交互に測定した．全天波長別日射照度と散乱波長別日射照度を用いて，直達波長別日射照度を算出し，太陽スペクトルの直達成分と散乱成分の観測を試みた．その結果は以下のとおりである.
1) 1 台の分光型全天日射計を用いて太陽光スペクトルの直達成分と散乱成分を観測するため，太陽追尾式遮蔽装置の遮蔽球を，指定した時刻に上下動する改良を行った．全天波長別日射照度と散乱波長別日射照度を交互に観測し，直達波長別日射照度を算出した．
2) 快晴日における太陽光スペクトルの直達成分及び散乱成分の日変化を調査した．その結果，直達成分では，最大となる波長は，太陽天頂角の増加とともに，短波長側から長波長側へシフトするが，散乱成分では，太陽天頂角に関係なく，最大となる波長は400nm～450nm であった．全天成分に対する散乱成分の割合(散乱率)は，短波長側ほど大きく，また，太陽天頂角が大きくなるほど，各波長における散乱率は増加した．
3) 観測波長範囲を5 つの波長帯に分け，全波長の日射照度に対する各波長帯の日射照度の割合について，エーロゾルの光学的厚さ(AOD)が異なる快晴日を抽出し，調査した．直達成分では，AOD の増減に関係なく，各波長帯の割合はほぼ同じであった．散乱成分では，AOD が小さい場合，最も短い波長帯のの割合が顕著に増加した．
4) 算出した直達波長別日射照度を用いて，回折格子型サンフォトメータの測器感度変化の監視を試みた．回折格子型サンフォトメータの直達波長別日射照度を求め，両者を比較した結果，1～3%で一致しており，測器感度変化の監視に利用可能であることを確認した．
WMO ドブソンオゾン分光光度計国際相互比較が2013年8月12日から23日にアメリカ合衆国・ボールダーにある米国海洋大気庁において開催され，アジア地区準器であるドブソン分光光度計No.116と世界第一準器No.83との比較観測を実施した．比較観測の目的は，太陽直射光によるオゾン全量観測の較正を行うことであるが，併せて，オゾン鉛直分布観測の改善を目的とした天頂散乱光による比較観測も行われた．太陽直射光による比較観測は8月14日の午前に行われた．No.116のNo.83からの差はオゾン全量が300m atm-cm のとき-0.2%であった．これにより，3年前ハワイのマウナロワで決定された測器常数からの変化は無かったことが示された．天頂散乱光を用いたオゾン鉛直分布の比較観測は8月16日，20日の午前に行われた．No.83とNo.116の層別オゾン量は，すべての層において±6%以内で一致した．
ドブソン分光光度計の光学くさびの透過特性(濃度の勾配)の変化は，2 ランプ点検(気象庁：1991)により確認している．この点検は，長時間(約3 時間)を要するという問題点がある．前報(江崎・押木：2013)では，光学くさびの透過光の強さ(光電子増倍管(PMT)の出力)を直接測定し，その透過特性を点検する方法を新たに開発した．しかし，この方法には，2 ランプ点検の点検値に対して，一定の偏差が認められるという問題点があった．本稿では， PMT の暗電流出力を電気的に遮断した透過光のみの出力測定を行い，この偏差を解消することができた．この方法による光学くさびの透過特性の点検は，2 ランプ点検とほぼ同等の点検結果を示し，点検に要する時間を約1 時間に短縮することができた．
Aerological Observatory of JMA started "Observations of Total Ozone and UV Solar Radiation with Brewer Spectrophotometer on the Norikura Mountains" as a joint project with Institute for Cosmic Ray Research (ICRR), University of Tokyo at the Norikura Observatory of ICRR (Brewer site: 36.11 N, 137.56 E, 2,772 m a.s.l.), locating at the Northern Japanese Alps, every summer seasons since 2009 (Ito et al.:2011, 2012). Purpose of this study is absolute calibration for Brewers based on the concept of developing Regional Brewer Calibration Centre for Asia, and study of total ozone and UV radiation (GLUV: global UV, DFUV: diffuse UV) by using Brewers (BR#174, BR#113 and BR#060) on the high mountains. In this paper, their absolute calibration results and observation results for five years from 2009 to 2013 are summarized below.
(1) By the absolute calibrations of Brewers for total O3 observations, "O3 Extra-Terrestrial Coefficients (=ETC)" of BR#174 and BR#113 could be produced as about 10 samples every year. The representative coefficients every year were stable and identical within 1% to the currently used coefficients for five years. (2) The variation of 5-years mean of total O3 at Norikura in the summer season showed the low value of about -4% compared to the value at Tsukuba (36.06 N, 140.13 E, 39 m a.s.l.) at almost same latitude. However the difference became smaller in late September. (3) The 5-years mean of daily total GLUV (CIE) at Norikura for the season indicated the value of +3%compared to the value at Tsukuba, but the value in clear day did the high value of +40%. (4) The 5-years mean of daily UV (CIE) diffusibility, RDFUV (=DFUV/GLUV), at Norikura in clear day indicated the very lower value of about 0.54 (54%) compared to the value of about 0.72 at Tsukuba, respectively. (5) The UV spectral irradiance of GLUV increased in the short wavelength range at Norikura compared to the value at Tsukuba, and showed as follows; e.g. about +29% at the wavelength of 325nm and about +60% at 300nm in clear day, respectively. (6) The altitudinal increasing rate of GLUV (CIE) in the clear day indicated the calculated amounts of about +14.6% per 1,000 m.
These calibrations and observations for five years elucidated the availability of absolute calibration for Brewers at Norikura, and many characteristic of O3 and UV radiation on the high mountains. The continuous observations with Brewers and other instrument are very important for the clarification of the seasonal variation and the coefficient trends.