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5.1.1.鉛 直 方 向 に お け る 観 測 実 験
水 平 方 向 に 観 測 を 行 うに あ た り,水 蒸 気 濃 度 を 比 較 す る 対 象 が 存 在 しな い.そ こ で ま ず 鉛 直 方 向 に 観 測 を 行 い,そ の 値 を ラ ジ オ ゾ ン デ の 値 と比 較 す る こ と で,有 用 性 を 検 証 した.
2016年1月8日21時 か ら1月9日6時 ま で,上 記 のDIALシ ス テ ム を 用 い 鉛 直 方 向 の 観 測 実 験 を 行 っ た.1月8日21時 頃 に お け る,受 信 信 号 か ら背 景 光 ノ イ ズ を 引 い た も の に 距 離2乗 補 正 を 行 っ た も の を,図5.3に 示 す.図5.3よ り,off信 号 は10km程 度,on信 号 は7km程 度 ま で 信 号 を 受 信 で き て い る と 考 え られ る.観 測 時 間 に 対 す るoff波 長 の 距 離2 乗 補 正 値 を 図5.4に 示 す.
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21時 頃 に お け る 観 測 よ り求 め られ た 信 号,背 景 光 を パ ラ メ ー タ と し,式(4.15)か ら求 め ら れ る 統 計 誤 差 を,図5.5に 示 す.積 算 時 間:10分,距 離 分 解 能:150mで あ り,3点 時 間 移 動 平 均,3点 距 離 移 動 平 均 を 行 っ て い る.図5.5よ り,高 度 約4kmま で 誤 差10%程 度 で 観 測 が で き て い る こ とが 分 か る.観 測 時 間 に 対 す る 水 蒸 気 濃 度 を 図5.6に 示 す.図5.6よ り, 水 蒸 気 濃 度 の 時 間 変 化 が 確 認 で き る.朝 方 は 背 景 光 ノ イ ズ が 大 き く,観 測 距 離 が 短 く な っ て
し ま っ て い る.
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2016年1月8日21時 に お い て,茨 城 県 つ く ば 市 に お け る 高 層 気 象 台 の ラ ジ オ ゾ ン デ に よ る 高 層 観 測 デ ー タ と,D】ALシ ス テ ム よ り求 め ら れ た 受 信 信 号 か ら水 蒸 気 濃 度 を 求 め 図 5.5で 導 出 し た 統 計 誤 差 を エ ラ ー バ ー と して 表 し,比 較 した(図5.7).時 間 分 解 能:60分, 距 離 分 解 能:75m(900m以 下),300m(900m以 上)で あ る.図5.7よ りDIALの 測 定 値 は ラ ジ オ ゾ ンデ とDIALの 観 測 場 所 が 約80km離 れ て い る こ と を 考 慮 す れ ば,高 度1〜4㎞
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図5.72016年1月8日21時 に お け る 水 蒸 気 濃 度 の 高 度 プ ロ フ ァ イ ル (青:DIAL赤:ラ ジ オ ゾ ン デ)
5.2.水 蒸 気 水 平 観 測 実 験
5.2.1.水 平 観 測 機 構 の 開 発
観 測 の 有 用 性 が 確 認 され たDIALシ ス テ ム を水 平 観 測 に 用 い る た め,図5.8の よ うな 水 平 観 測 機 構 を 開 発 した.鉛 直 方 向 に 向 け ら れ た レ ー ザ を,鏡 を 用 い て 水 平 方 向 に 向 け て い る.
首 都 大 学 東 京 日野 キ ャ ン パ ス に お け る 屋 上 観 測 ドー一一一・ム 内 に 実 際 に 設 置 さ れ た 様 子 を,図5.9 に 示 す.
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図5.8水 平観 測機 構 図5.9実 際 に設 置 され た 様 子
5.2.2.水 平 方 向 観 測 実 験
以 上 の シ ス テ ム を 用 い,首 都 大 学 東 京 日野 キ ャ ン パ ス か ら 南 西 方 向 に 向 け て 観 測 を 行 っ た.観 測 方 向 の 図 を 図5.10に 示 す.レ ー ザ を 照 射 した 方 向 に つ い て 標 高 【14]を求 め た も の を, 横 軸 をDIALシ ス テ ム か ら の 距 離 と して 図5.11に 示 す.図5.11よ り,レ ー ザ 照 射 方 向 に お い て 日 野 キ ャ ン パ ス は 比 較 的 高 い 標 高 に あ る こ と が 分 か る.更 に 日野 キ ャ ン パ ス4号 館 屋 上 の 高 さ を 計 測 した と こ ろ24.7mで あ り,レ ー ザ 照 射 高 度 は113.7m+24.7m=138.4mと な る.従 っ て 眼 に レ ー ザ 光 が 入 射 す る 可 能 性 は 極 め て 低 く な る が,十 分 注 意 を 払 い 実 験 を 行 っ た.
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DIALシ ステ ム か ら の 踵 離lm1
2016年1月16日21時 か ら1月17日7時 ま で,DIALシ ス テ ム と 水 平 観 測 用 鏡 を 用 い 水 平 方 向 の 観 測 実 験 を 行 っ た.1月14日21時 頃 に お け る,受 信 信 号 か ら背 景 光 ノ イ ズ を 引 い た も の に 距 離2乗 補 正 を 行 っ た も の を,図5.12に 示 す.観 測 時 間 に 対 す るoff波 長 の 距 離2乗 補 正 値 を 図5.13に 示 す.図5.12よ り,off信 号 は4km程 度,on信 号 は3km程 度 ま で 信 号 を 受 信 で き て い る と考 え られ る.鉛 直 方 向 の 観 測 に 対 し 観 測 距 離 が 短 く な っ た 原 因 と して は,鏡 の 反 射 率 に よ る 信 号 の 減 衰 が 考 え られ る.
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21時 頃 に お け る 観 測 よ り求 め られ た 信 号 か ら水 蒸 気 濃 度 を 導 出 した(図5.14).時 間 分 解 能:10分,距 離 分 解 能:150mで あ る.21時 頃 に お け る 観 測 よ り求 め られ た 信 号,背 景 光 を パ ラ メ ー タ と し,式(4.15)か ら求 め られ る 統 計 誤 差 を,図5.15に 示 す.積 算 時 間:10 分,距 離 分 解 能:150mで あ り,3点 時 間 移 動 平 均,3点 距 離 移 動 平 均 を 行 っ て い る.図5.15 よ り,距 離600mか ら2km程 度 ま で 誤 差10%以 内 で 観 測 が で き て い る こ と が 分 か る.
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