高層気象台彙報 第73号

収録内容

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高層気象台彙報 第73号 2015年3月
題  目 著  者
まえがき 定村 努
口絵 上里 至
測風ライダーの観測モード別精度評価 [要旨] 星野 俊介
明星RS-11G 型GPS ゾンデとVaisala RS92-SGP 型GPS ゾンデの相互比較試験観測による特性評価 [要旨] 古林 絵里子
KC 型オゾンゾンデの反応電流及び暗電流の温度依存性 [要旨] 岩渕 真海・金子 祐也・中野 辰美・伊藤 智志
つくばにおける太陽光スペクトルの直達成分と散乱成分の季節変化 [要旨] 居島 修・松元 誠
ドブソンオゾン分光光度計オゾン吸収係数の測器間補正の試み [要旨] 清水 悟・上野 圭介・梶原 良一
カナダ国トロントにおけるブリューワー分光光度計の国際相互比較2014 [要旨] 上里 至・清水 悟・居島 修・伊藤 真人
Altitudinal Increasing Rate of UV radiation by the Observations with Brewer Spectrophotometers at Norikura, Suzuran and Tsukuba(乗鞍,鈴蘭,及びつくばのブリューワー分光光度計観測値から得られた高度による紫外線増加率) [要旨] Mahito ITO・Itaru UESATO・Yoshiyuki NOTO・Osamu IJIMA・Masato TAKITA・Hideaki SHIMODAIRA・Hideki ISHITSUKA

要旨一覧

題目
測風ライダーの観測モード別精度評価
著者
星野 俊介
要旨

高層気象台では,GRUAN サイトへの登録を機に観測機器間の比較を目的として2009 年12 月に測風ライダーが整備され,下層大気の風の観測を行っている.この測風ライダーは距離分解能を30m・75m・150m のいずれかに設定することにより,それぞれ最大観測範囲600m・1500m・3000m の各モードで3 次元の風ベクトルを観測できる.このうち,距離分解能75m のモードについては,星野・岩渕(2013)により視線方向のドップラー速度からVAD 法により風ベクトルを算出し,水平風成分について独自の品質管理を行った結果について検証がなされている.本研究では,これまで評価が行われていなかった距離分解能30m 及び150m の各モードも対象とし,測風ライダーの水平風について精度検証を行った.ゾンデとの比較からは,距離分解能30m・75m および150m モードの高度2000m 未満の層についてはBIAS は±1m/s 以内,RMSVD は2m/s 以内,平均風向差については20°以内の精度で水平風の観測ができることが確認された.また,中立成層時の風速の理論的な鉛直プロファイルを用いて風向風速計の設置高度における風速を推定し,実測値との比較を行ったところ,両者の整合性が高いことが確かめられ,測風ライダーで得られる境界層内の風速プロファイルの妥当性が確認できた.

題目
明星RS-11G 型GPS ゾンデとVaisala RS92-SGP 型GPS ゾンデの相互比較試験観測による特性評価
著者
古林 絵里子
要旨

In Tateno (Aerological Observatory of Japan Meteorological Agency), the Vaisala RS92-SGP GPS sondes were replaced by the Meisei RS-11G GPS sondes in July 2013. We carried out comparison observations of these 2 types of radiosonde for four seasons to investigate any differences in performance. The results of comparison showed that the recorded temperature difference is 0.5 K above the 100 hPa layer and pressure difference is between 0.2 and 0.5 hPa above the 300 hPa layer in day time observations. Furthermore, humidity measurements of the RS-11G are higher than those of the RS92-SGP values in both day and night time observations. These differences between two radiosonde values have a negligible impact on the daily weather forecasts, however, they should be taken into consideration when the observation data is used for climate monitoring.

題目
KC 型オゾンゾンデの反応電流及び暗電流の温度依存性
著者
岩渕 真海・金子 祐也・中野 辰美・伊藤 智志
要旨

気象庁で過去に使用していたKC 型オゾンゾンデは,国際比較観測において対流圏下部でのオゾン過小評価,成層圏のオゾンピークより上方でのオゾン過大評価等の特性が指摘されており,解析アルゴリズムの見直しが課題となっている.本調査ではKC 型オゾンセンサについて,①オゾン流入により生じる反応電流の温度依存性,②暗電流の大きさの温度依存性,③オゾン流入により生じる反応電流の時定数の温度依存性,④暗電流の時定数の温度依存性,⑤暗電流のオゾン濃度依存性,の5 項目を調べた.この結果,KC 型オゾンセンサの反応電流と暗電流の関係は,オゾン流入量・反応液温度・時間の関数で表現できることがわかった.

今後,本調査で得られた反応電流と暗電流の温度依存性をKC 型オゾンセンサの解析アルゴリズムに組み込み,観測データを再解析することで,KC 型オゾンゾンデによる観測データの品質向上が期待される.

題目
つくばにおける太陽光スペクトルの直達成分と散乱成分の季節変化
著者
居島 修・松元 誠
要旨

高層気象台では,2013 年9 月から直達成分及び散乱成分の波長別日射照度について試験観測を開始した.本稿では,これまで実施したNIST ランプ検定及び外部標準ランプ点検による測器感度変化の推移,また,2014 年12 月までの1 年3 カ月の試験観測データを解析し,各波長別日射照度の季節変化等を調査した.その結果は以下のとおりである.

1) 分光型全天日射計の測器感度変化
当測器は,定期的にNIST ランプ検定及び外部標準ランプ点検を実施し,測器感度の確定及び感度変化の監視を行っている.検定等の結果,測器感度は,2 年6 カ月で78%低下した.

2) 直達及び散乱波長別日射照度(日積算値)の季節変化
直達成分は,日照時間と同様な季節変化を示し,散乱成分は,概ね可照時間及び大気混濁係数と同様な季節変化を示した.

3) 太陽天頂角ごとの直達及び散乱波長別日射照度(瞬間値)の季節変化
直達成分は,日照時間に左右されるものの,概ね冬季に最大,夏季に最小となる季節変化を示し,散乱成分では,夏季に最大,冬季に最小となる季節変化を示した.快晴日についても同様な調査をした結果,エーロゾルの光学的厚さの増減に合わせて変化した.

4) 太陽天頂角ごとの波長別散乱率(散乱成分/全天成分)
波長別の散乱率は,6~7 月に最大,12 月~1 月に最小となった.また,短い波長ほど散乱率は大きく,400nm では,太陽天頂角80°において,全期間85%以上であった.同様に快晴日の散乱率は,4 月と9 月に最大,12 月~2 月に最小となり,エーロゾルの光学的厚さの増減と同様な変化を示した.

以上のように,本調査では,つくばにおける直達成分と散乱成分の波長別日射照度及び散乱率について,季節変化の概要を明らかにした.

題目
ドブソンオゾン分光光度計オゾン吸収係数の測器間補正の試み
著者
清水 悟・上野 圭介・梶原 良一
要旨

オゾン観測で使用しているドブソンオゾン分光光度計の測器定数は,基準器との比較観測によって決定している.しかし,測器定数の決定には様々な誤差が伴う.これらの誤差には,光学系の調整に伴う誤差がある.これまでの校正方法では,この誤差は検討されなかった.今回,光学系において重要なS1スリットとS2スリットの調整について考察することで,測器によってオゾン吸収係数が異なることがわかった.その結果,これまでオゾン全量の計算過程で確定値として全測器で使用されているオゾン吸収係数に,それぞれの測器に固有の修正率を掛けることで,光学系の調整に伴う誤差を解消できることがわかった.

題目
カナダ国トロントにおけるブリューワー分光光度計の国際相互比較2014
著者
上里 至・清水 悟・居島 修・伊藤 真人
要旨

カナダ国トロントのEC(Environment Canada:カナダ国環境省)において,2014年3月5日~20日の日程で,ブリューワー分光光度計の国際相互比較観測を実施した.当比較では,JMAの国内準器Brewer MKIII#174(BR#174)と国内移動準器Brewer MKII #113(BR#113)をECに持ち込み,ECが所有する世界準器BrewerMKIII #191(BR#191)との波長別紫外線量とオゾン全量・二酸化硫黄全量の比較観測,及びNISTランプ検定や外部標準ランプ点検等を実施した.これらの結果は以下のとおりである.

(a) NISTランプ検定と外部標準ランプ点検によるBR#174とBR#113の測器感度
比較の期間中,NISTランプ検定で得られた測器感度の変化は,外部標準ランプ点検で得られたその変化に対し,BR#174の場合0.0~-0.4%,BR#113の場合0.0~+0.6%となり,両測器とも測器感度を良好に追尾することができた.

(b) 波長別紫外線量の比較観測
標記の比較観測を実施した9日間の中で快晴となった3日間のデータを選び,CIE(Erythema UV:紅班紫外線量),TUV(波長290.0~325.0nmの積算紫外線量),UVAB(波長290.0~363.0nmの積算紫外線量:BR#113の場合を除く)の日積算照度比,及びW[300-](波長300.0~325.0nmの波長別照度比)の日平均値を算出した.その結果,「BR#174/BR#191」の照度比は,CIEで0.998~1.002,TUVで1.001~1.007,UVABで1.001~1.011,W[300-]で0.999~1.006,また「BR#113/BR#191」の照度比は,CIEで0.997~1.014,TUVで0.983~0.999,W[300-]で1.012~1.021となり,BR#174は概ね1%以内,BR#113は概ね2%以内でECのBR#191による紫外線量と一致した.

(c) オゾン(O3)全量・二酸化硫黄全量(SO2)の比較観測
標記の比較観測を9日間実施した.その結果,ECのBR#191に対するJMAのBR#174とBR#113によるO3全量は,両測器とも約1%多い値となった.一方,SO2全量については両測器ともほぼ一致した.

従来の波長別紫外線量の比較では,過去5回ともJMAの基準器はECの基準器と比較し,約-3%の差が常に認められていた.しかし,今回は上記のとおりほぼ一致した.そのため,次回の国際比較や各種検定等により,今後検証する必要がある.一方,O3全量の比較では,ECのBR#191と約1%の誤差が生じた.しかし,ECのBR#145 (前比較観測で使用した)とBR#191の間に同様の差が確認されていること等から,JMA両測器の常数を変更することなく,今後の推移を見て再度検討する.

題目
Altitudinal Increasing Rate of UV radiation by the Observationswith Brewer Spectrophotometers at Norikura, Suzuran and Tsukuba(乗鞍,鈴蘭,及びつくばのブリューワー分光光度計観測値から得られた高度による紫外線増加率)
著者
Mahito ITO・Itaru UESATO・Yoshiyuki NOTO・Osamu IJIMA・Masato TAKITA・Hideaki SHIMODAIRA・Hideki ISHITSUKA
要旨

The altitudinal increasing rates of the UV radiations were elucidated by the observations with Brewer spectrophotometers at Norikura (2,772 m a.s.l) locating in the Northern Japanese Alps, and at Tsukuba (39 m a.s.l.), every summer season for six years from 2009 to 2014, and the same observation at Suzuran (1,455 m a.s.l.) in summer season, 2014. Results of those observations are summarized below.

(1) By the comparative data of "Norikura to Tsukuba", locating at almost same latitude for six years, the altitudinal increasing rate of the UV radiation (CIE) in clear day was calculated as the value of about +14.4%/1,000 m. Accuracy of the rate was verified by the observation data at Suzuran that is locating very close to the Norikura site, in particular the comparative data of "Norikura to Suzuran". (2) The altitudinal increasing rates of the UV irradiances at every wavelength could be calculated by the comparative data of "Norikura to Tsukuba". As a result, it was clarified that the altitudinal increasing rates of the UV irradiances could be classified to 3 elements of the GLUV (global UV), the DFUV (diffused UV) and the DHUV (direct (horizontal) UV) at every wavelength, and could be calculated by the simple approximate expressions such as Y = 0.0204 X2 - 13.169 X + 2134.7 (Y: increasing rate of GLUV (%/1,000 m), X: wavelength (nm), 295≤X≤325 nm). (3) The irradiance rates of the integrated UV radiations of TUV, UVB, DUV and CIE, and of the UV irradiances at every wavelength by the comparative data of "Norikura to Suzuran" in clear day did not show the daily variation. Therefore, the altitudinal increasing rates are estimated to indicate constant rates in all the day.

In this paper, the altitudinal increasing rates of the integrated UV radiations and the UV irradiances at every wavelength could be elucidated. And the increasing rates at every wavelength could be calculated briefly by using the approximate expressions. However, observations by using high accurate instruments of Brewer MKIII type at those sites are necessary in the future. Moreover the study of seasonal variation of the increasing rate is also very important.