高層気象台彙報 第70号

収録内容

高層気象台彙報 第70号 2012年3月
題  目 著  者
はじめに 石原正仁
口絵 能登美之
GRUAN 実施調整会議サイトビジットの開催 [要旨] 能登美之・小城良友
GRUAN(GCOS ReferenceUpperAirNetwork)における高層気象台の役割 [要旨] 能登美之・吉井博之・岩渕真海
RS2-91 型レーウィンゾンデとRS92-SGP 型GPS ゾンデの比較観測データを用いた雨天時における雲頂付近及び成層圏の気温観測値の特性調査 [要旨] 古林絵里子・吉井博之・阿部豊雄・金子祐也
ドップラーライダー観測データ品質管理手法の開発と性能評価 [要旨] 岩渕真海
直達日射観測における雲判別アルゴリズムの評価と1 秒値データの利用 [要旨] 押木徳明・島村哲也
分光型全天日射計(MS-710)の温度特性及び入射角特性について [要旨] 居島修
ブリューワー分光光度計(MKⅡ)で観測したO3 観測値およびSO2 観測値の標準ランプ点検結果を考慮した補正プログラムの開発 [要旨] 上里至
Total Ozone and UV Solar Radiation with Brewer Spectrophotometers at Norikura Station on the Japanese High Mountain in Recent Three Years
(日本の高山(乗鞍)における最近3年間のブリューワー分光光度計を使用したオゾン全量・紫外線量観測結果)
[要旨] Mahito ITO・Satoru SHIMIZU・Yoshiyuki NOTO・Tetsuya SHIMAMURA・Masato TAKITA・Hideaki SHIMODAIRA・Hideki ISHITSUKA
Global Spectral UV in Recent 6 Years and Test Observation of Diffuse Spectral UV with Brewer Spectrophotometer at Rikubetsu, Central Hokkaido
(陸別のブリューワー分光光度計による最近6年間の紫外線量の推移と散乱紫外線量観測の試み)
[要旨] Mahito ITO・Masaji ONO・Noritsugu TSUDA・Toshinobu MACHIDA・Nobuyuki YOKOZEKI・Yoshiyuki NOTO

要旨一覧

題目
GRUAN 実施調整会議サイトビジットの開催
著者
能登美之・小城良友
要旨

GRUAN(GCOS Reference Upper Air Network)の第4 回目となる実施調整会議(ICM-4)が2012 年3 月5 日から9 日にかけて気象庁で開催され,その中の3 月8 日にはサイトビジットとして会議メンバーが高層気象台を訪問して施設の見学や情報交換が行われた.

題目
GRUAN(GCOS ReferenceUpperAirNetwork)における高層気象台の役割
著者
能登美之・吉井博之・岩渕真海
要旨

高層気象台は平成21 年(2009 年)9 月,WMO が設置したGRUAN のサイトの一員として活動を開始した.GRUAN では気候監視を目的として高層観測の基準となるべく高精度な観測を実施するとともに,観測に関するメタデータ(付加情報)の提供やリモートセンシングを使った観測,高性能な基準ゾンデによる定期的な観測が出来る観測網を目指している.高層気象台では,従来からの地上気象観測や高層気象観測,オゾン観測,日射観測に加え,リモートセンシングの機器として,気柱水蒸気量観測装置,測風のためのドップラーライダーを整備して観測を開始した.高層気象台ではラジオゾンデの機種更新に合わせて,新旧ラジオゾンデの比較観測を実施し,2010 年3 月のGRUAN 第2 回実施調整会議でその解析方法や結果を世界に先駆けて発表した.さらに,2011 年6 月からは,定常観測データを観測メタデータとともに,ドイツ気象局のリンデンベルグ気象観測所にあるGRUAN リードセンターへ準リアルタイムの報告を開始した.2012 年3 月には第4 回目となるGRUAN 実施調整会議(ICM-4)が気象庁で開催され,会議参加者がサイトビジットとして高層気象台を訪問し,施設の見学や情報交換を行った.このように高層気象台はGRUANと言う新たな枠組みの中で,高層気象観測分野の先進的な役割を担うこととなった.

題目
RS2-91 型レーウィンゾンデとRS92-SGP 型GPS ゾンデの比較観測データを用いた雨天時における雲頂付近及び成層圏の気温観測値の特性調査
著者
古林絵里子・吉井博之・阿部豊雄・金子祐也
要旨

2009 年12 月に,高層気象観測用ラジオゾンデがRS2-91 型レーウィンゾンデからRS92-SGP 型GPS ゾンデへ変更された事に伴い行われた新旧ラジオゾンデの同時飛揚比較観測において,雨天時観測データの気温に特徴的な差が見られた.そこで,雨天時に集中的に両ゾンデの比較観測を実施し,その特性調査を行った.その結果,ラジオゾンデ飛揚時に厚い中・下層雲で覆われる条件の場合,RS2-91 型レーウィンゾンデでは捉えられていない雲頂付近での沈降性逆転層がRS92-SGP 型GPS ゾンデでは観測されており,ほとんどの事例でRS2-91 型レーウィンゾンデのセンサーに水滴又は着氷の影響が出ていた.また,このような天候での観測データには成層圏においても約2~3℃の気温差が見られ,これは赤外放射の影響を見積もった場合の気温誤差と同程度であった.さらに,過去のRS2-91 型レーウィンゾンデの指定気圧面気温データを解析した結果,雨天時には成層圏の気温が低めに観測される傾向があった.

題目
ドップラーライダー観測データ品質管理手法の開発と性能評価
著者
岩渕真海
要旨

高層気象台は2009 年9 月に世界気象機関(WMO)のGCOS 基準高層観測網(GRUAN)に登録され,これに伴い同年12 月からドップラーライダーLR-09FⅢS(三菱電機(株))を用いた下層大気の風の観測を行っている.このライダーから出力される観測結果の生データには,不自然と思われる観測データが混在している.今回はこのライダーに関するデータ品質管理手法を開発し,10 分平均値のデータセットを作成した.このデータセットを用いてGPS ゾンデ等他の気象観測器と比較することで,当ライダーの基本的な性能を評価した.また,このデータセットを用いた風速の時間-高度断面図を表示する簡易ビューワを作成し,ラジオゾンデやウィンドプロファイラでは捉えられないような細かいスケールの大気の変動現象を視覚的に把握できるようになった.

題目
直達日射観測における雲判別アルゴリズムの評価と1 秒値データの利用
著者
押木徳明・島村哲也
要旨

直達日射観測における大気混濁係数の算出において,雲の影響を受けたデータの除去は,10秒値を利用して自動雲判別を行っている.本調査では,この自動雲判別アルゴリズムの精度について評価を行った.結果として,実際には太陽面に雲があるのに「雲なし」と判断する誤採用は1.6%と良い精度で雲の影響のあるデータを除去できることが確認できた.また,従来観測に使用してきた直達日射計(CH-1)と日射放射観測業務で新たに使用を開始した直達日射計(CHP-1)のそれぞれのデータを用いて太陽面にかかる雲の有無の判別の評価を行った結果,判別の精度には差が無いことを確認した.自動雲判別アルゴリズムに1秒値を利用して太陽面にかかる雲の有無の判別を行った結果,単純に1秒値を用いることでは,従来の10秒値を使用した自動雲判別アルゴリズムの成績と変わらないことが分かった.また,判別を行う期間を30秒~300秒に変更した場合も判別の精度は変わらなかった.

題目
分光型全天日射計(MS-710)の温度特性及び入射角特性について
著者
居島修
要旨

平成23 年度高層気象台に導入された分光型全天日射計(MS-710)は,350nm~1000nm の波長範囲について,約1nm 毎に全天日射のスペクトルを観測する測器である.MS-710 について,1)温度特性検査及び2)入射角特性検査を行い,3)これらの特性検査結果を用いて測定値の補正方法を検討した.なお,800nm より長い波長では測定値が小さくばらつきがあり,温度特性及び入射角特性を精確に調べることは困難であった.

1) 温度特性検査では,400nm~750nm のそれぞれの波長において,測器周囲の温度が10℃上昇した場合,測定出力が0.1%増加し,-20℃~40℃の温度範囲において測定出力はほぼ線形に増加した.

2) 入射角特性検査では,短い波長ほど入射角特性が悪く,400nm では天頂角60~70°において,測定値の変化は-5%であった.広帯域の全天日射計に比べて入射角特性が劣ることが分かった.

3) 2 つの特性の検査結果を基に補正方法の検討を行った.温度特性では400nm~650nm までの6 波長の温度特性係数を各槽内温度別に平均し,温度特性の補正値とした.入射角特性では3 方位(東,西,南)の各天頂角における入射角特性係数を波長別に平均し,入射角特性の補正値とした.これらの補正値を用いて測定値を補正することにより,測定誤差を最小限に抑えられる.

題目
ブリューワー分光光度計(MKⅡ)で観測したO3 観測値およびSO2 観測値の標準ランプ点検結果を考慮した補正プログラムの開発
著者
上里至
要旨

ブリューワー分光光度計(MKⅡ)は,測器内部のカットオフフィルターの特性により,O3 観測値およびSO2 観測値を標準ランプ点検値から補正する必要がある.これまで,その補正は南鳥島の観測値のみ実施してきたが,他の観測地点の観測値の補正も行う可能性があり,その観測データは膨大になるため,補正作業を簡単に誰でもできるプログラムを開発した.補正方法は,過去に南鳥島で行われた方法を踏襲したが,使用する標準ランプ点検値の選別方法を一部改良している.

今回の補正プログラムは,直射光観測のみの補正を行うプログラムであり,天頂光観測についてはおこなっていない.また,SO2 は準器との比較によりさらに観測値を補正する必要がある.今後は,今回作成したプログラムにそれらの処理を追加していく必要がある.

題目
Total Ozone and UV Solar Radiation with Brewer Spectrophotometers at Norikura Station on the Japanese High Mountain in Recent Three Years
(日本の高山(乗鞍)における最近3年間のブリューワー分光光度計を使用したオゾン全量・紫外線量観測結果)
著者
Mahito ITO・Satoru SHIMIZU・Yoshiyuki NOTO・Tetsuya SHIMAMURA・Masato TAKITA・Hideaki SHIMODAIRA・Hideki ISHITSUKA
要旨

Japan Meteorological Agency (JMA) started “Observations of Total Ozone and UV Solar Radiation with Brewer Spectrophotometer at 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 from 2009 (Ito et al.: 2011). Purpose of this study is based on the concept of developing Regional Brewer Calibration Centre for Asia and study of total ozone, total sulfur oxide and global/diffuse UV (GLUV/DFUV) included solar radiation (GLSL/DFSL) on the high mountains. Observation results by using Brewer spectrophotometers (BR#174, BR#113 and BR#060) and other instruments for the observation period of three summer seasons of recent three years between 2009 to 2011 are summarized as follows;

This joint project had been clarifying the low total O3 (approx. -3 to -6%), the high UV (CIE: approx. +35 to +52 %) and the significant low diffusivity of UV (CIE: approx. -15 to -20 %) in clear day, low turbidity and etc. at Norikura against the value at Tsukuba (36.06 N, 140.13 E, 39 m a.s.l.) at almost same latitude. By the absolute calibrations of Brewers for dsO3 and dsSO2 observations, O3 and SO2 Extra-Terrestrial Coefficients (=ETC) of BR#174 and BR#113 could be produced as about 10 samples satisfying the condition of "R2≧ 0.9997" every year. As an example of the calibration in 2011, the average of ETC of BR#174 was identical within 1% to the currently used coefficients. On the other hand, the GLUV increased in the short wavelength range at Norikura against the average at Tsukuba. The altitudinal increasing rate of GLUV (CIE) in the clear day indicated the calculated amounts of approx. +13 to +18 % per 1,000 m.

Those environmental conditions are useful for the intercomparison and the absolute calibrations with Brewers. The continuous observations with Brewers and other instrument are very important for the clarification of the seasonal variation and the coefficient trends.

題目
Global Spectral UV in Recent 6 Years and Test Observation of Diffuse Spectral UV with Brewer Spectrophotometer at Rikubetsu, Central Hokkaido
(陸別のブリューワー分光光度計による最近6年間の紫外線量の推移と散乱紫外線量観測の試み)
著者
Mahito ITO・Masaji ONO・Noritsugu TSUDA・Toshinobu MACHIDA・Nobuyuki YOKOZEKI・Yoshiyuki NOTO
要旨

The Aerological observatory has been implementing the checkup, adjustment, and calibration of Brewer spectrophotometer #057 (BR#057) of the National Institute for Environmental Studies Japan (NIES), at Rikubetsu station (43.45 N, 143.77 E) in Central Hokkaido, every year since 2005 as per the request of research cooperation from the afore mentioned institute. The calibration results of instrumental constants for UV observation, the observation results of global UV radiation in recent 6 years fromDec. 2005 to Dec. 2011 and the small test observation results of diffuse UV radiation at Rikubetsu are summarized as follows;

(1) BR#057 has been maintained in good condition in recent 6 years by the maintenances included optical adjustment, NIST lamp calibration and comparison to the travelling standard Brewer every year. (2) The secular variation of the monthly means of the daily total global UV (GLUV) at Rikubetsu in recent 6 years indicated the identical variation at Sapporo (43.06 N, 141.33 E), but differed from the one at Tsukuba (36.06 N, 140.13 E). Their irradiance ratios of the monthly means at Rikubetsu to Sapporo indicated the intensities from 0.8 to 1.4 and the average intensity was approx. 0.98. On the other hand, the irradiance ratios at Rikubetsu to Tsukuba indicated the intensities from 0.3 to 1.3, and the average intensity was approx.0.75 to 0.85, which is remarkable seasonal variation, recognized every year. (3) Diffuse UV (DFUV) was observed at Rikubetsu for 53 days during the winter season of Nov. 2009 to Jan. 2010. The average of daily diffusivity (RDFUV) at Rikubetsu indicated approx. 0.93 compared with approx.to 0.89 at Tsukuba during the period. This high value at Rikubetsu was presumed as due to the bad weather, including many of snowy days.

As stated above, BR#057 at Rikubetsu has been maintained and controlled in good condition by the annual checkup and adjustment. The continuous global UV observation and the full-year diffuse UV observation by the Brewer are very important for the detailed clarification of the annual change and seasonal variation of the UV at Rikubetsu.