乗鞍岳におけるブリューワー分光光度計を使用した
2009 年のオゾン・紫外線の観測
伊藤 真人
＊・高野 松美
＊ ＊・小栗 秀之
＊ ＊ ＊・瀧田 正人
＊ ＊ ＊ ＊・下平 英明
＊ ＊ ＊ ＊・石塚 秀喜
＊ ＊ ＊＊Observations of Total Ozone and UV Solar Radiation with Brewer Spectrophotometers
on the Norikura Mountains in 2009
Mahito ITO
＊, Matsumi TAKANO
＊ ＊, Hideyuki OGURI
＊ ＊ ＊,
Masato TAKITA
＊ ＊ ＊ ＊, Hideaki SHIMODAIRA
＊ ＊ ＊ ＊and Hideki ISHITSUKA
＊ ＊ ＊ ＊Abstract
"Observations of Total Ozone and UV Solar Radiation with Brewer Spectrophotometer on the Norikura Mountains in 2009" as the joint project between Aerological Observatory of the Japan Meteorological Agency (JMA) and the Institute for Cosmic Ray Research (ICRR), the University of Tokyo, was obtained at the Norikura Observatory of ICRR (Brewer site: 36.112 N, 137.555 E, 2,772 m a.s.l) in summer, 2009. The summary of their observation results and some test results using Brewer MKIII #174 (BR#174), Brewer MKII #113 (BR#113), pyranometer CM21 and pyrheliometer CH1 are given below. (1) Comparative data of ds O3 and ds SO2, measured with BR#174 and BR#113.
Compare to the value in Tsukuba (36.058 N, 140.126 E, 39 m a.s.l.), daily mean of ds O3 at Norikura was 2 to 3 % lower. Daily variation and day-to-day variation (against Tsukuba) were also small. ds SO2 values were not recognized at Norikura station. The absolute calibration of Brewers for ds O3 and ds SO2 observations could be carried out within the range of air mass from 7.264 (maximum) to 1.055 (minimum) in clear day. The Extra-Terrestrial Coefficients (=ETC) of BR#174 and BR#113 at Norikura mountains were identical (within 1 %) to the currently used coefficients.
(2) Comparative data of UV range of solar radiation, measured with BR#174 and BR#113.
In comparison to the data acquired at Tsukuba, average of daily total GLUV (global UV radiation) indicated higher
intensity of ＋18 to ＋25 % (＋44 to ＋55 % in the clear day), and the daily total DFUV(diffuse UV radiation) indicated
slightly higher value of ＋2 to ＋11 % (＋1 to ＋8 % in the clear day). Average of daily RDFUV(diffusivity of UV radiation)
indicated lower ratio than the ratio measured at Tsukuba. RDFUVwas 0.72 (0.54 in the clear day) where the RDFUVat Tsukuba
was 0.83 (0.74 in the clear day). Daily total GLUVincreased in the short wavelength range. For example, increase in; 325 nm
was ＋15 % (＋39 % in the clear day), 315 nm was ＋18% (43 % in the clear day), and 305 nm was +2 5 % (＋55 % in the
clear day), against the daily total at Tsukuba. The altitudinal increasing rate of GLUVindicated the calculated amounts from
＋7 to ＋9 % (＋16 to ＋20 % in clear day) per 1,000 m. (3) Solar radiation measurement results with CM21 and CH1.
Average of daily total GLSL(global solar radiation) indicated the higher intensity of ＋14 % (＋23 % in clear day) and the
daily total DFSL(diffuse solar radiation) did the lower intensity of －5 % (－56 % in clear day), against the values at Tsukuba.
Average of daily RDFSL(diffusivity of solar radiation) indicated the lower ratio of 0.60 (0.13 in clear day), relative to the ratio
of 0.67 (0.35 in clear day) at Tsukuba. (4) Some tests relating to Brewers
Some tests of the dispersion tests, the spectral tests, the NIST lamp calibrations and the external lamp tests had been carried out at Norikura. Those tests could be successfully completed except for the NIST lamp calibrations with the low outputs from the power supply due to the low-air-pressure on high mountains. The O3 absn coefficients from the results of the dispersion tests indicated the trends within 0.5 % in the observation period.
Those environmental conditions at the Norikura station were useful for the O3 and UV observations, intercomparison of the unit, and also useful for the absolute calibrations with Brewers.
＊高層気象台 観測第三課 Aerological Observatory, JMA. ＊ ＊高層気象台 観測第二課 Aerological Observatory, JMA. (現 観測
部南極観測事務室). ＊ ＊ ＊地球環境・海洋部 オゾン層情報センター Global Environment and Marine Department, JMA. (現 観
Brewer MKII #113 Pyranometer CM21 UV radiometer UVSABT 0 500 m 観測地点Ａ 観測地点Ｂ N Mt.Norikura 3,025.6m Mt.Marishiten 2,877m Norikura observatory ICRR Mt.Satomi 2,824.3m Mt.Asahi 2,975m Brewer SIte
Photo.1 Norikura observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray
Research), the University of Tokyo.
Photo. 2 Brewers, pyranometer and UV radiometer with brown
adiabatic covers at Norikura observatory. The brown color was prescribed by the Japan Environment Ministry for the keeping of natural landscape.
１．はじめに
WMO/GAW(World Meteorological Organization/Global Atmospheric Watch)では，ブリューワー分光光度計(Brewer Spectrophoto-meter：以下 Brewer)の地区校正センターの構築計画を進ま せており，ヨーロッパ地区(RA-IV)ではスペイン Canary Islands の高地(2,360m a.s.l.)に位置する Izana Observatory の
Izana Atmospheric Research Centre において，RBCC-E (Regional
Brewer Calibration Centre in Europe)を構築し，2003 年より オゾン・紫外線(以下，紫外域日射)観測のための国際測器 相 互 比 較 観 測 に よ る 測 器 常 数 の 校 正 を 実 施 し て い る (Redondas ： 2002, 2005, 2007, MeteoSwiss and AEMet ：2008, WMO/RBCC-E：2008, 2010)．アジア地区(RA-II)でも同様 の校正センターRBCC-A 構築の要望が高く(WMO/GAW： 2010)，日本国内の高地においてオゾン・紫外域日射観測 のための観測用測器常数の校正(absolute calibration (Fioletov et al.：2005))や高精度の比較観測が可能かどうかを見極め
Fig. 1 The Brewer site, 36.112 N，137.555 E，2,772m a.s.l., at
Norikura observatory, ICRR. The topographic map is by "1/25,000 Norikuradake" in the Digital Japan Web System of the Geospatial Information Authority of Japan.
る必要性が生じた． いっぽう高地の紫外域日射量については，一般に標高 1,000m につき 10～20%増加すると言われている(WHO： 2002，環境省：2004)ものの，その報告例(例えば McKenzie et al.：2001)は少なく，国内では高精度な波長別の定常観測を 行った例はない． 以上のことから，アジア中緯度帯の高地に位置する東 京大学宇宙線研究所付属乗鞍観測所(2,772m a.s.l.)におい て，オゾン・紫外域日射量の観測を試みた．当観測では， 1) 太陽直射光の連続観測によるオゾン・二酸化硫黄全量 (以下，dsO3・dsSO2)，2) 1)から得られるオゾン・二酸化 硫黄全量観測用測器常数(以下，dsO3 ETC・dsSO2 ETC)， 3) 太陽全天光や散乱光の毎時観測による全天・散乱波長 別紫外域日射量(以下，GLUV・DFUV，伊藤：2007)の各観測 を実施した．また，乗鞍における基本的な観測環境を把握す る た め ， 4) 日 射 計 を 使 用 し た 全 天 ・ 散 乱 日 射 量 ( 以 下 GLSL・DFSL)等，さらに 5) 校正センターとして実施しなけ ればならない作動用等の常数校正試験や測器感度に関する 点検等々を行った． 本稿では，これらの乗鞍の高地におけるオゾン・紫外 域日射量の特質を明らかにするとともに，国内における RBCC-A の構築の可能性について吟味する．なお，Brewer Brewer site 2,772 m Observation room Mt. Marishiten 2,877m Brewer MKIII #174
Gonoike Ponds ZA= 90 2900 2800 3000 S ZA=80 3100 ZA=70 ZA=80 ZA=70 ZA= 90 ZA= 90 0 500 1000 1500 Mt.Asahi 2,975 m Mt.Norikura 3,025.6 m Mt. Marishiten 2,877 m Elevation (m) Distance (m) Norikura Observatory, ICRR North-South Direction Mountaine Lodge 2900 2800 3000 Brewer Site: 2,772 ｍ ZA= 85 3100 ZA= 85 ZA= 90 0 500 1000 1500 2700 N W E Brewer Site: 2,772 ｍ East-West Direction Mt.Norikura 3,025.6 m Mt.Asahi 2,975 m Mt. Marishiten 2,877 m Distance (m) Elevation (m) Mt.Satomi 2,824.3 m 2700 Norikura Observatory, ICRR MountaineLodge
Mountaine Lodge 90 60 30 0 0 30 60 90 S E N W
Area for ds observation Solar Path Summar Solstice
Winter Solstice
Fig. 2 Geomorphological projection profiles at the Brewer site,
Norikura observatory, ICRR.
の基本的構造や測器に関する専門用語については，気象 庁(1993)，SCI-TEC(1994)，Kipp & Zonen(1999)，および伊 藤・宮川(2001)等を参照していただきたい． ２．観測方法 ２．１ 観測地点 観測地点は，Photo.1，Photo.2，及び Fig.1 に示すとおり， 東 京 大 学 宇 宙 線 研 究 所 付 属 乗 鞍 観 測 所 庁 舎 北 西 方 向 約 40m 地点(36.112 N，137.555 E，2,772m a.s.l.，岐阜県高山 市 丹 生 川 町 岩 井 谷 乗 鞍 )で あ る ． 当 地 点 は 天 空 開 放 度 約 88%，太陽光路における地物はどの季節でもほぼ全開とな る．ただし，夏至頃において摩利支天岳から東方に延び る稜線により若干(ZA=90～85°)の障害を持つが，この範囲 は Brewer の測定範囲を越えているため観測や校正には影 響しない．Fig.2 に観測地点の地形投影断面図を，Fig.3 に 天空開放度と太陽光路の天球図を示す． ２．２ 測器と観測種目 観測に使用した測器は，Brewer MKIII 型(以下 BR#174)， Brewer MKII 型(以下 BR#113)，全天日射計(CM21)，直達 日射計(CH1)等である．また，散乱成分測定のための Brewer
Fig. 3 Open sky area (88%) and solar paths at the Brewer site by fish-eye camera.
Table 1 Instruments and observations at Norikura in summer, 2009.
dsO3/SO2: O3 and SO2 of direct sun observation. GLUV: Global UV radiation (290.0 to 325.0nm /0.5nm)
DFUV: Diffuse UV radiation (290.0 to 325.0nm /0.5nm) with shadow unit GLUX: Global UV radiation (286.5 to 363.0nm /0.5nm)
GLSL: Global solar radiation
DFSL: Diffuse solar radiation (with shadow unit) DRSL(DHSL): Direct (direct-horizontal) solar radiation
用自動遮蔽装置や全天日射計用遮蔽装置(手動)を用いた． これらの観測種目を Table 1 に示す．観測は，2009 年 7 月 下旬～9 月上旬の間，2 回に分けて実施した． ２．３ Brewer の常数校正試験と点検 Brewer (BR#174 と BR#113)の作動用等の常数校正試験に ついては，a) 分光常数校正試験(各測器 2 回)，b) NIST ラ ンプ検定試験(各測器 2 回)，c) 外部標準ランプ点検(各測 器 5 回)，d) 外部スペクトルランプによる波長点検(各測器
Instrument Type Observation Routine Sampling (every hour) Brewer Spectrophotometer MKIII BR#174 ds O3/SO2 ds.rtn Continuous GLUV uv.rtn 00 ± 04 min 30 ± 04 min GLUX ux.rtn 08 ± 04 min MKII BR#113 ds O3/SO2 ds.rtn Continuous GLUV uv.rtn 00 ± 04 min DFUV uv.rtn 30 ± 04 min Pyranometer CM21 960331 GLSL 00 min DFSL 30 min Pyrheliometer CH1 950099 DRSL(DHSL) 00 min
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 210 211 212 213 214 215 216 217 O b se rv a ti o n n u m b er
1) Daily observation number of ds O3(SO2)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 237 238 239 240 241 242 243 244 245 O b se rv a ti o n n u m b er JD in 2009 1 2 3 4 5 6 7 8 210 211 212 213 214 215 216 217 A ir m a ss 1 2 3 4 5 6 7 8 237 238 239 240 241 242 243 244 245 A ir m a ss JD in 2009
2) Maximum and minimum air mass of daily ds O3(SO2) observation
■BR#113 at Norikura ■BR#174 at Norikura ■BR#173 at Tsukuba ■BR#173 at Tsukuba ■BR#174 at Norikura ■BR#113 at Norikura 1 回)，e) 内部ランプ波長点検・波長感度点検(各測器 2 回)， f) その他 sl 等の基本点検(毎日適宜)を実施した． ３． 直射光オゾン・二酸化硫黄全量 (dsO3・dsSO2) 観測結果 ３．１ 観測データと大気路程μ dsO3とdsSO2の観測については，乗鞍における1) 取得可 能データ数と大気路程(オゾン層を通過する太陽光の垂直路 程に対する実際路程の比：air mass，以下μ)の幅，2) 観測値 の日変化や日々の変化，3) 観測用測器常数の校正(absolute calibration)の可能性等の把握を目的とし，紫外域日射観測時 間を除く時間帯に可能な限り連続的観測を実施した． 日々の取得データ数とデータ取得時のμの範囲を，Fig.4 の1)と2)に示す．ここでは，乗鞍におけるμをMauna Loaに おける観測と同様，平均海面上のμ(気象庁：1991，Kipp & Zonen：1999)とした．図中，210JD (Julian day(通日)：以下 JD)，217JD，245JDは測器設置や撤収のため，半日のデー タ数とμの範囲となっている．また図中には，比較のた めつくばにおけるBR#173の結果も付け加えた． Brewerで は 1回 の ds観 測 で 5 走 査 す る が ， そ の 5走 査 の STD( 標 準 偏 差 ) が 2.5DU 以 下 の 場 合 に 観 測 成 立 と な る (Sci-Tec：1994)．取得データとは，この成立した観測デー タを意味する．したがって，雨天や太陽光路に雲が存在 する場合は観測値が得られても観測は成立しない．μの 範囲は，この成立したデータの観測時の「最大と最小の μの幅」を示す(図中ではAM・PMの区別なし)．図のよう に，乗鞍では日最大87サンプルを取得し，最大のμが7.264， 最小のμが1.055となった．これらをTable 2にまとめた． 常数校正のためのデータ数については，数が多いほど 精度が高くなるが，データ数よりもむしろμの範囲が重 要で，この範囲が広くその間にデータが分散して取得で きればよい．ただし乗鞍では，紫外域日射観測も実施し ているため，データ取得数が少なくなる． 以上のデータ取得の状況から，今回の観測では216 JDの AM，217 JDのAM，244 JDのPM，245 JDのAMの計4回のデ ータが，常数校正用基礎データとして良いと考えられる．
３．２ 直射光オゾン・二酸化硫黄全量 (dsO3・dsSO2) 観測結果 乗 鞍 で 観 測 さ れ た dsO3 の 日 平 均 値 を Fig.5 の 1-a) に ， dsSO2の日平均値をFig.5の2)に示す．図中には比較のため， 同期間のつくばBR#173の観測値を付け加えた． 乗鞍のdsO3は，期間中，最大約293 DU(m-atm cm)，最 小約275 DUの範囲で推移するが，全体的にみてほぼ282± 5 DUで変動幅が狭い特徴をもつ．乗鞍(36.112N，137.555 E) とつくば(36.050N，140.130E)とはほぼ同緯度に位置する が，両者を比較するとこの変動幅は乗鞍の方が狭く，また
Fig. 4 Observation number of dsO3/SO2 at Norikura and Tsukuba, in the observation period, summer, 2009.
1) Daily observation number of dsO3/SO2. 2) Maximum/ minimum air mass of daily dsO3/SO2 observations.
Table 2 Sample number and air mass of the dsO3/SO2 observations with Brewers for a day at Norikura and Tsukuba in the observation period, summer, 2009.
Norikura Tsukuba
(Routine)
Maximum sample number 87 18
Maximum air mass (μ) 7.264 4.541
Minimum air mass (μ) 1.055 1.049
Maximum width of air mass (μ)
6.186 in 216 JD Max: 7.624 Min: 1.078 3.602 in 240 JD Max: 4.717 Min: 1.115 観測値も乗鞍の方が若干少ない． Fig.5の1-b)は日々の観測値のSTDを示す．一般的に天気 の悪い場合，またデータ数が多くなればなるほどSTDは大 きくなる．しかし，天気の良好な場合のSTD (図中の下限 線)について乗鞍とつくばで比較すると，乗鞍のSTDは0.5 ～1.5 DUとなり，つくばのSTDの1.5～2.5 DUより小さく， 乗鞍のdsO3の日変化がつくばより小さいことが判る． Fig.5の1-c)は，乗鞍での観測期間におけるつくばの平均 値を基準としたときの乗鞍とつくばの日々の変化の割合 を示す．このように，つくばは期間中±5%の変化となる が，乗鞍の観測値は±2%程度の変化となる．またその乗 鞍の平均値(図中の実線)は，つくばに対し若干低い．乗鞍 では観測期間が短くこの傾向が一般的だという確証はな いが，少なくともこの期間において，乗鞍のdsO3はつく ばに対し，1) 日変化が少なく，2) 期間中の変動も少なく，
250 260 270 280 290 300 310 210 211 212 213 214 215 216 217 218 d s O 3 (D U ) JD in 2009 -10 0 10 20 30 210 211 212 213 214 215 216 217 218 d s S O 2 (D U ) JD in 2009 250 260 270 280 290 300 310 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 d s O 3 (D U ) JD in 2009 -10 0 10 20 30 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 d s S O 2 (D U ) JD in 2009 0 5 10 15 200 210 220 230 240 250 d s O 3 S T D JD in 2009 250 260 270 280 290 300 310 320 200 210 220 230 240 250 d s O 3 (D U ) JD in 2009 -10 0 10 20 30 200 210 220 230 240 250 d s S O 2 (D U ) JD in 2009 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 200 210 220 230 240 250 D if fe re n ce o f d s O 3 JD in 2009 NorikuraI Norikura Tsukuba Norikura Norikura Norikura Norikura Norikura Norikura Tsukuba Tsukuba Tsukuba Tsukuba Norikura Norikura Tsukuba Tsukuba Norikura Norikura Tsukuba ・ ・ ・・・BR#173 at Tsukuba ●BR#113 at Norikura ●BR#174 at Norikura
1-a) Daily mean of ds O3
1-c) Difference of ds O3 to the AVG at Tsukuba 1-ｂ) Daily STD of ds O3
Minimum line at Norikura
Minumum line at Tsukuba
AVG at Tsukuba
・ ・ ・・・BR#173 at Tsukuba
●BR#113 at Norikura
●BR#174 at Norikura
2) Daily mean of ds SO2
260 270 280 290 300 310 1 2 3 4 5 6 7 d s O 3 (D U ) Ａｉｒ ｍａｓｓ AM_217 JD 260 270 280 290 300 310 1 2 3 4 5 6 7 d s O 3 (D U ) Ａｉｒ ｍａｓｓ PM_244 JD 260 270 280 290 300 310 1 2 3 4 5 6 7 d s O 3 (D U ) Ａｉｒ ｍａｓｓ AM_245 JD ○BR#174 ×BR#113 ○BR#174 ○BR#174 ×BR#113 ×BR#113
Fig. 5 Trends of daily mean of ds O3/SO2 with BR113 and BR#174 at Norikura and with BR#173 at Tsukuba in the observation periods,
summer, 2009.1-a): Daily mean of ds O3. 1-b): Daily STD of ds O3. 1-c): Daily difference of the ds O3 at Norikura to the ds O3 of the average at Tsukuba in the observation period. 2): Daily mean of ds SO2.
Table 3 Average of daily means of ds O3/SO2 with Brewers at Norikura and Tsukuba in the observation period, summer, 2009.
Daily mean (DU)
Norikura Tsukuba BR#174 BR#113 BR#173 ds O3 Average 283 281 291 Maximum 293 291 313 Minimum 275 274 283 Average of STD 2.2 (0.5-1.5) 2.2 (0.5-1.5) 2.8 (1.5-2.5) ds SO2 Average 0.0 0.3 0.5 ( ): STD in clear day. 3) 若干少ない値をとるという傾向が認められた． Fig.5の2)に示す乗鞍のdsSO2は，期間中ほぼ0 DUで推移 した．乗鞍岳周辺には焼岳，アカンダナ山，平湯，白骨， 中ノ湯等の活動中の火山や温泉が点在し，当観測地点で はこれらから噴出される二酸化硫黄の影響が懸念されて いたが，今回の観測期間ではその影響はなかったものと 考えられる．つくばでは年に数回，3～10 DUに増加する ことがあり，三宅島や浅間山の火山活動が活発な場合に は10～20 DUに急増することがある． Fig.6に，乗鞍における日々の観測値についてdsO3の例 を示す．dsO3のBR#174とBR#113とはほぼ同じ値となるが， μが1.3以下，また5.5以上になるとBR#113の値が低くなる 傾向を示す．これは，BR#113の「測器の光学的特性」と「従 来設定した測器常数」に起因するものと考えられる． 以上のdsO3とdsSO2の観測結果は，Table 3のとおりにま とめることができる． ３．３ 直射光オゾン・二酸化硫黄全量 (dsO3・dsSO2) 観測用 測器常数の校正 (absolute calibration) BrewerのdsO3とdsSO2の観測用常数の中で，dsO3の大気外常 数(dsO3 ETC: Extra-terrestrial coefficient for the O3 wavelength combination)とdsSO2の大気外常数(dsSO2 ETC: Extra-terrestrial coefficient for the SO2 wavelength combination)については，通常， 国際(地区)準器との比較観測により校正する．しかし今回は こ の 準 器 の 校 正 を 視 野 に ， こ の 常 数 を 校 正 ( 絶 対 検 定 ： Absolute Calibration)によって求められるかどうかを試験した．
BR#174 と BR#113の 全 デ ー タ に よ る dsO3 ETCと dsSO2 ETCの結果をFig.7に示す．図中の回帰直線の切片が，dsO3 あるいはdsSO2のETCに相当する．この図の中で2-a)と2-b) のBR#113の結果をみると，dsO3 ETCの場合μ≧6.0の範囲 で，またdsSO2 ETCでμ≧5.5の範囲になると，回帰直線 よりも右方向へ逸脱する傾向が認められる．この現象は 前述した各測器の測定限界(特性)によるものと考えられ， BR#113のETC算出ではこれらの範囲のデータを除去し， μ≦5.0のデータに限定した値とした． 日 々 の 半 日 の デ ー タ に よ る BR#174 と BR#113 の 例 を Fig.8とFig.9に示す．各図とも，上列がdsO3 ETCの場合， 下列がdsSO2 ETCの場合である．現在使用中の常数は， ETCs during use
BR#174 dsO3 ETC : 1811 dsSO2 ETC : 676
BR#113 dsO3 ETC : 2279 dsSO2 ETC : 2049
であるが，日々算出された各ETCは一様ではなく，現在使 用中の常数に対し，dsO3 ETCは±3%程度，dsSO2で－10 ～＋50%の差が生じる．またFig.7のように全データを使用 した場合は，
Averages of ETC using all data
BR#174 dsO3 ETC : 1809 dsSO2 ETC : 693
BR#113 dsO3 ETC : 2310 dsSO2 ETC : 2570
となり，BR#174は，dsO3 ETCが約－0.1%，dsSO2 ETCが ＋2.5%となる．そこでこれらを吟味するため，日々の結 果をFig.10にまとめた．
Fig.10 の 最 上 段 の 1-a)は BR#174 の dsO3 ETC ， 2 段 目 の 1-b)がBR#174のdsSO2 ETC，三段目の2-a)がBR#113のdsO3 ETC，最下段の2-b)がBR#113のdsSO2 ETCである．図中の ●印は上記回帰直線のR2が，R2≧0.9997の場合を，×印は R2＜0.9997の場合を示す．RBCC-Eでは，dsO3の場合，R2 ≧0.9997の値を採用しており，本稿でも●印の結果を中心 に吟味する．図中には，現在使用中のETCと期間中の平均 値を直線で記入した． ３．１で述べたように，充分なデータ数と幅広いμのデ ータが取得できた観測は 216 JD の AM，217 JD の AM， 244 JD の PM，245 JD の AM の計 4 回である．これらの 中で，後述の４．における紫外域日射量や日射量の散乱率 等の環境条件を考慮すると，217 JD の AM と 245 JD の AM の 2 回の観測結果が最良と考えられる．そこでこの 2 回の結果について，BR#174 の場合はμを限定しない全デ ータによる結果を，BR#113 の場合はμ≦5.0 のデータを 使 用 し た 場 合 の 結 果 を 採 用 す る こ と に す る ． た だ し BR#113 の dsSO2 については×印となっているが，他の結 果はデータ数やμに問題があるので，この結果を採用し た．その結果，
ETC using data in most clear days
BR#174 dsO3 ETC : 1810 (217JD AM) 1811 (245JD AM)
dsSO2 ETC : 702 (217JD AM) 640 (245JD AM)
BR#113 dsO3 ETC : 2298 (217JD AM) 2274 (245JD AM)
dsSO2 ETC : 2133 (217JD AM) 2094 (245JD AM)
y = 995.2201 x + 2231.7100 R² = 0.9999 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 216 JD AM y = 960.6304 x + 2297.7516 R² = 0.9998 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 217 JD AM y = 952.7258 x + 2278.0246 R² = 0.9998 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 244 JD AM y = 980.5930 x + 2269.1782 R² = 0.9997 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 244 JD PM y = 965.6572 x + 2274.3477 R² = 0.9999 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 245 JD AM μ= 1.078 to 4.538 Number= 35 μ= 1.108 to 4.581Number= 35 μ= 1.130 to 4.840 Number= 53 μ= 1.130 to 4.496 Number= 42 μ= 1.140 to 4.894 Number= 49 y = 3143.5047 x + 2132.9326 R² = 0.9995 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 217 JD AM y = 3243.4712 x + 1949.3446 R² = 0.9998 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 216 JD AM y = 3113.0627 x + 2089.2572 R² = 0.9995 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 244 JD AM y = 3187.6372 x + 2085.5395 R² = 0.9991 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 244 JD PM y = 3150.0607 x + 2093.8714 R² = 0.9995 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 245 JD AM μ= 1.078 to 4.538 Number= 35 μ= 1.108 to 4.581
Number= 35 μ= 1.130 to 4.840Number= 53 μ= 1.130 to 4.496Number= 42 μ= 1.140 to 4.894Number= 49 y = 3218.5796 x + 702.3520 R² = 0.9998 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 217 JD AM y = 3256.8934 x + 640.1722 R² = 1.0000 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 245 JD AM y = 3265.0117 x + 694.9886 R² = 0.9993 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 244 JD PM y = 3195.5206 x + 687.4704 R² = 1.0000 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 244 JD AM y = 966.2403 x + 1810.6341 R² = 1.0000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 245 JD AM y = 974.6790 x + 1813.0153 R² = 0.9998 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 244 JD PM y = 951.4536 x + 1818.5693 R² = 1.0000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 244 JD AM y = 984.5417 x + 1782.5471 R² = 0.9999 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 216 JD AM y = 964.9632 x + 1809.5965 R² = 1.0000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 217 JD AM y = 3219.6942 x + 757.5481 R² = 0.9980 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 216 JD AM μ= 1.224 to 6.875 Number= 27 μ= 1.060 to 6.143
Number= 30 μ= 1.130 to 5.586Number= 43 μ= 1.130 to 6.443Number= 43 μ= 1.140 to 5.657Number= 48
μ= 1.060 to 6.143 Number= 30 μ= 1.224 to 6.875
Number= 27 μ= 1.130 to 6.443Number= 43 μ= 1.140 to 5.657Number= 48
μ= 1.130 to 5.586 Number= 43 y = 977.2670 x + 1809.0697 R² = 0.9978 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 1-a) BR#174 (dsO3) μ= 1.055 to 6.875 Number= 355 y = 3262.0740 x + 692.8855 R² = 0.9976 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 1-b) BR#174 (dsSO2) μ= 1.055 to 6.875 Number= 355 y = 960.5193 x + 2309.8110 R² = 0.9974 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 O 3 R 6 Air mass 2-a) BR#113 (dsO3) μ= 1.078 to 7.264 Number= 440 y = 2942.2809 x + 2570.2457 R² = 0.9842 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 S O 2 R 5 Air mass 2-b) BR#113 (dsSO2) μ= 1.078 to 7.264 Number= 440
Fig. 7 Examples of dsO3 ETC and ds SO2 ETC with the absolute calibrations using all data at Norikura in the observation period, 2009. 1-a): dsO3 ETC of BR#174, 1-b): dsSO2 ETC of BR#174, 2-a): dsO3 ETC of BR#113 and 2-b): dsSO2 ETC of BR#113.
Fig. 8 Examples of dsO3 ETC (upper figures) and dsSO2 ETC (lower figures) for BR#174 with the absolute calibrations at Norikura in 2009.
Fig. 9 Examples of dsO3 ETC (upper figures) and dsSO2 ETC (lower figures) for BR#113 with the absolute calibrations (μ≧5.5) at
237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 JD in 2009 2220 2240 2260 2280 2300 2320 2340 2360 2380 210 211 212 213 214 215 216 217 218 O 3 E T C 2-a) O3 ETC of BR#113
ALL μ<5.0 during use
237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 JD in 2009 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 210 211 212 213 214 215 216 217 218 S O 2 E T C 2-b) SO2 ETC of BR#113
ALL μ<5.0 during use
237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 JD in 2009 1740 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 210 211 212 213 214 215 216 217 218 O 3 E T C 1-a-) O3 ETC of BR#174
ALL μ<5.0 during use
237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 JD in 2009 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 210 211 212 213 214 215 216 217 218 S O 2 E T C 1-b) SO2 ETC of BR#174
ALL μ<5.0 during use
×and×: R2< 0.9997
×and×: R2< 0.9997
Fig. 10 Trends of dsO3 ETC and dsSO2 ETC by the absolute calibrations at Norikura in the observation period, summer, 2009. 1-a): dsO3 ETC of BR#174, 1-b): dsSO2 ETC of BR#174, 2-a): dsO3 ETC of BR#113 and 2-b): dsO3 ETC of BR#113.
Table 4 Examples of dsO3 ETC and dsSO2 ETC of BR#174 and
BR#113 by the absolute calibrations at Norikura.
BR#174 duringuse Norikura
216 JD AM 217 JD AM 244 JD PM 245 JD AM dsO3 ETC 1811 1783 1810 1813 1811 R2 0.9999 1.0000 0.9998 1.0000 dsSO2 ETC 676 758 702 695 640 R2 0.9980 0.9998 0.9993 1.0000
BR#113 duringuse Norikura
216 JD AM 217 JD AM 244 JD PM 245 JD AM dsO3 ETC 2279 2232 2298 2269 2274 R2 0.9999 0.9998 0.9997 0.9999 dsSO2 ETC 2049 1949 2133 2086 2094 R2 0.9998 0.9995 0.9991 0.9995 μ≦5.000
Difference of new ETC against the ETC during use
BR#174 dsO3 ETC : 0.999 (217JD AM) 1.000 (245JD AM)
dsSO2 ETC : 1.038 (217JD AM) 0.947 (245JD AM)
BR#113 dsO3 ETC : 1.008 (217JD AM) 0.998 (245JD AM)
dsSO2 ETC : 1.041 (217JD AM) 1.022 (245JD AM)
になり，両測器ともdsO3 ETCは1%以内で一致，dsSO2 ETC は2～5%の差という結果となった．dsO3 ETCの1%の誤差 は，μにより異なるがμ1.5付近でおおよそ約2 DUの誤差， dsSO2 ETCの1%の誤差は，同様におおよそ0.5 DUの誤差 となる．これらの結果をTable 4にまとめた． 以上のように，少なくとも dsO3 ETC に関しては，乗鞍 において天候等の条件が整えば，常数の校正が可能では ないかと考えられる．ただしこの結果の精度を判断する ためには，今後さらに多くのデータを取得するとともに， マウナロアやイザーニャ等で実施している世界準器の校 正に，当測器を参加させる必要がある． ４． 全天・散乱波長別紫外域日射量 (GLUV，DFUV) 及び全天・ 散乱日射量 (GLSL，DFSL)の観測結果 ４．１ 観測データ 今回の観測では，全天紫外域日射量(GLUV)だけではな く散乱紫外域日射量(DFUV)，全天日射量(GLSL)，散乱日射 量(DFSL)等を測定し，1) 乗鞍におけるそれぞれの基礎的 な観測値を把握し，2) 平地(つくば)の観測値と比較によ って乗鞍の特性を明らかにしたうえで，3) 高精度の比較 観測が可能かどうかを吟味することにした． 各観測の具体的手法や測器については，２．に示したと おりであるが，測器設置や撤収のために半日だけの観測 日については，推定値として半日のデータを単純に2倍し た日積算値を用いた．また，BR#113の215 JD以降のデー タは，毎30分にDFUVの観測へ切り換えている．これらの 各種目の観測値算出方法については，乗鞍とつくばでな るべく同じ条件になるよう次のとおりとした． Norikura station
GLUV：Daily total of the data every 00±4 min. DFUV：Daily total of the data every 30±4 min.
GLS L：Daily total of the average data in every 59-60 min. DRSL(DHSL)：Daily total of the average data in every 59-60 min. DFSLto 217JD：Daily total of the average data in every 29-30 min.
DFSLfrom 238JD：GLSL－DHSL.
Tsukuba station
GLUV：Daily total of the data every 00±4 min. DFUV：Daily total of the data every 00±4 min.
GLSL：Daily total of a hourly average of the average data per minute. DRSL(DHSL)：Daily total of a hourly average of the average data per minute. DFSL：GLSL－DHSL.
４．２ 全天・散乱波長別紫外域日射量(GLUV・DFUV)及び全天・散 乱日射量 (GLSL・DFSL)の観測結果 乗 鞍 に お け る 観 測 結 果 を つ く ば の 結 果 と 合 わ せ て Fig.11に示した．1-a) は，全天紫外域日射量(GLUV)と散乱 紫外域日射量(DFUV)を次の4種の積算値として示したもの である．
TUV: Total UV at the wavelength from 290.0 to 325.0 nm. UVB: Total UV at the wavelength from 290.0 to 315.0 nm. DUV: Damaging UV.
CIE: UV by Commission Internationale de I’Eclairage.
また，2-a) は，全天日射量(GLSL)と散乱日射量(DFSL)を示
し，1-b) と2-b) は，紫外域日射散乱率(RDFUV：Diffusivity
of UV(DFUV/GLUV))と日射散乱率(RDFSL：Diffusivity of solar
radiation (DFSL/GLSL))をそれぞれ示す． １ ) 全 天 紫 外 域 日 射 量 (GLUV)， 散 乱 紫 外 域 日 射 量 (DFUV) 及び紫外域日射散乱率(RDFUV) Fig.11のとおり，乗鞍におけるBR#174とBR#113による 観測値は，±1%以内でほぼ一致して推移した(図では重な っている)．観測期間中，乗鞍の天候は例年になく悪かっ たが，その条件下でも乗鞍の GLUVと DFUV はつくばよ り多く，DFUVの観測を開始してからの平均値は，GLUVで 18%(TUV)～25%(DUV)，DFUV で2%(TUV)～11%(DUV)， それぞれつくばより多かった．いっぽう乗鞍の RDFUVに ついては，約0.72となり，つくばの約0.83に対し約11%低 い値を示した．すなわち，「乗鞍では，つくばより GLUVは かなり多く，DFUVも若干多いが，RDFUVは低い」という ことが判明した．次のTable 5に，これらの結果をまとめ た． 期間中の天候の良かった日について乗鞍とつくばとを 比較した．当期間，乗鞍，つくばとも同日に快晴だった 日がなかったので，太陽高度角がほぼ同様の「乗鞍の244 JD」の結果と，「つくばの241 JD」との結果を比較した． 結果をTable 6に示す．表のとおり，乗鞍はつくばに対し，
GLUV で 44%(TUV) ～ 54%(DUV) ， DFUV で 1%(TUV) ～
8%(DUV)多い値を示した．また，乗鞍の RDFUVについて は約0.54とかなり低く，つくばの約0.74に対し，約20%低 い値となった．すなわち，天気が良い場合，「乗鞍では， つくば より GLUV は 非常 に 多く， DFUVも若 干多 いが ， RDFUVは非常に低い」ということが明らかとなった．こ の天気の良好な日のGLUVは，つくばの夏至頃の年最高値 を越える値であり，RDFUV(0.54)は，つくばではほとんど 観測例(つくばの年最低は約0.58)がないほど低い値である． 以上の結果より，GLUV の高度に対する増加率を算出し たところ，期間中の平均で＋7～9%/1,000m(快晴の場合で ＋16～20%/1,000m)の値を得た． ２) 全 天 日射 量 (GLSL)と散 乱日 射 量 (DFSL)，及 び日 射 散 乱 率(RDFSL) 日射量についてもFig.11のとおり，観測期間中，乗鞍の GLSL はつくばに比べ約14%多かったが，DFSLは逆に約 5%少ない結果となった．RDFSLは乗鞍で約0.60となり， つくばの散乱率0.67に比べ約7%低くなった．すなわち， 紫外域日射と同様，「乗鞍では，つくばより GLSLは多い が，DFSLは少なく，RDFSLは低い」ということが判明し た．これらの結果をTable 7にまとめた． また期間中，１)と同様に天候の良好な「乗鞍の244 JD」 と「つくばの241 JD」の結果を比較した．Table 8に示すよ うに，乗鞍はつくばに対し，GLSLで約23%多いが，DFSLは 約56%も少ない値を示した．RDFSLについては，乗鞍で約 0.13と非常に低く，つくばの約0.35に対し約20%低い値を 示した．このように，天気が良い場合も紫外域日射と同 様，「乗鞍では，つくばより GLSLは多いが，DFSLは非常 に少なく，RDFSLも非常に低い」ということが判った． この天気が良かった上記244 JDの乗鞍のGLSLは，紫外 域日射量の場合と同様，つくばの夏至頃の年最高値に相 当する．また，同じ244 JDの乗鞍のDFSLは，つくばの最 低を示す冬季の値よりも低く，RDFSLの約0.13は，つくば では観測例がないほど低い(つくばの年最低は約0.16)． ３) 波長別紫外域日射量の観測結果 乗鞍における波長別照度差を明らかにするため，325， 315，305，295nmの各波長における照度をFig.12に示す． 図中において，DFUV(BR#113)がGLUV(BR#174)を上回る場 合もあるが，これはBR#113がMKII型のために迷光補正が 充分でないことと，測定時間帯が異なることに起因する．こ のため，300nm以下のMKIIの値は参考値とする．これらの結 果を観測期間の平均値としてTable 9 にまとめた． Table 9のとおり，乗鞍のGLUVはつくばのGLUVに対し， 325nmで約15%，315nmで約18%，305nmで約25%大きくな り，短波長域の紫外域日射ほど強くなることが判る．こ れに対し，DFUVは，325nmでつくばより小さかったが， 310nm付近で逆転し，305nm以下の短波長域で乗鞍の方が つくばより強くなる傾向が認められた． 天 候 の 良 好 な 例 に つ い て ， １ ) ， ２ ) と 同 様 ，「 乗 鞍 の 244JD」と「つくばの241JD」の結果を比較し，Table 10に 結果を示す．表のように，乗鞍はつくばに対し，GLUVは 325nmで約39%，315nmで約43%，305nmで約55%大きくな る．DFUVについては，325nmでつくばより小さかったが，
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 200 210 220 230 240 250 S o la r Ir ra d ia n ce (0 .0 1 M J/ m 2) JD in 2009 2-a) GLSLand DFSL 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 200 210 220 230 240 250 D if fu s ib il it y (D FSL / G LSL ) JD in 2009 2-b) RDFSL(Diffusivity : DFSL/ GLSL) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 200 210 220 230 240 250 D if fu s ib il it y (D FUV / G LUV ) JD in 2009 1-b) RDFUV(Diffusivity: DFUV/ GLUV) 100 1000 10000 100000 1000000 200 210 220 230 240 250 U V Ir ra d ia n ce (J / m 2) JD in 2009 1-a) GLUVand DFUV TUV UVB DUV CIE Norikura Norikura Tsukuba Norikura Norikura
Norikura Station : BR#113 and BR#174 Tsukuba Station : BR#173 and BR#058
Tsukuba Tsukuba DFUV GLUV DFUV GLUV GLSL DFSL DFSL GLSL
●TUV, × UVB, ＋ CIE and ○ DUV of GLUVwith BR#174 at Norikura
●TUV, × UVB, ＋ CIE and ○ DUV of GLUVwith BR#113 at Norikura
・ ・・・・・TUV, UVB, CIE and DUV of GLUVwith BR#173 at Tsukuba
・・・・・・TUV, UVB, CIE and DUV of DFUVwith BR#058 at Tsukuba ●TUV, × UVB, ＋ CIE and ○ DUV of DFUVwith BR#113 at Norikura
●GLSLat Norikura
●DFSLat Norikura ・・・・・DFSLat Tsukuba
・ ・・・・GLSLat Tsukuba ●at Norikura ・ ・・・・at Tsukuba
Norikura
Norikura
○TUV,○UVB,○CIEand○DUVat Norikura ・ ・・TUV,・ ・・UVB,・・ ・CIEand・ ・ ・DUVat Tsukuba
Tsukuba
Norikura Norikura
Fig.11 Trends of daily total of GLUV, DFUV, RDFUV, GLSL, DFUVand RDFSLat Norikura and Tsukuba, in the observation periods, summer, 2009.
1-a): GLUVof global UV, DFUVof diffuse UV, and 1-b): RDFUVof diffusivity (DFUV/GLUV) of UV with Brewers.
2-a): GLSLof global solar radiation, DFSLof diffuse solar radiation and 2-b): RDFSLof diffusivity (DFSL/GLSL) of solar radiation with pyranometer CM21(CM22) and pyrheliometer CH1,
Table 5 Average of daily total GLUV, daily total DFUVand RDFUVin the observation period, summer, 2009.
* RDFUVat Norikura: DFUV/GLUVevery 30min
Table 6 Daily total GLUV, daily total DFUVand RDFUVin clear day, 244 and 241 JDs, 2009.
* RDFUVat Norikura: DFUV/GLUVevery 30min
Table 7 Average of daily total GLSL, daily total DFSLand RDFSL
in the observation period, summer, 2009.
Average Norikura Tsukuba Norikura/Tsukuba
GLS L(0.01MJ/m2) 1795 1576 1.14
DFSL(0.01MJ/m2) 878 928 0.95
RDFSL(DFSL/GLSL) 0.60 0.67
Table 8 Daily total GLSL, daily total DFSLand RDFSLin clear
day, 244 and 241 JDs, 2009.
Clear day Norikura
244 JD Tsukuba 241 JD Norikura/Tsukuba GLS L(0.01 MJ/m2) 2749 2227 1.23 DFSL(0.01 MJ/m2) 344 787 0.44 RDFSL(DFSL/ GLSL) 0.13 0.35
Average Norikura Tsukuba Norikura/Tsukuba
TUV UVB DUV CIE TUV UVB DUV CIE TUV UVB DUV CIE
GLUV (J/m2) 87943 27777 765 3130 74388 22641 613 2537 1.18 1.23 1.25 1.23
DFUV (J/m2) 63626 20126 564 2291 62486 18892 509 2110 1.02 1.07 1.11 1.09
RDFUV (DFUV/GLUV) 0.72* 0.73* 0.72* 0.72* 0.84* 0.83 0.83 0.83
Clear day Norikura 244JD Tsukuba 241JD Norikura/Tsukuba
TUV UVB DUV CIE TUV UVB DUV CIE TUV UVB DUV CIE
GLUV (J/m2) 133440 41957 1158 4738 92545 28100 750 3124 1.44 1.49 1.54 1.52
DFUV (J/m2) 70726 22020 597 2463 69788 20872 553 2310 1.01 1.06 1.08 1.07
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 290 295 300 305 310 315 320 325 Ir ra d ia n ce R a ti o Wavelength (nm) c) Ratio (BR#174/BR#173) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 290 295 300 305 310 315 320 325 Ir ra d ia n ce (J / m 2n m ) Wavelength (nm) a) GLUVwith BR#174 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 290 295 300 305 310 315 320 325 Ir ra d ia n ce (J / m 2n m ) Wavelength (nm) b) GLUVwith BR#173 Norikura Tsukuba Norikura / Tsukuba AVG 0 4000 8000 12000 200 210 220 230 240 250 Ir ra d ia n ce ( J/ m 2n m ) JD in 2009 a) 325 nm 0 5 10 200 210 220 230 240 250 Ir ra d ia n c e (J / m 2n m ) JD in 2009 d) 295 nm 0 800 1600 200 210 220 230 240 250 I rr a d ia n ce ( J/ m 2n m ) JD in 2009 c) 305 nm 0 4000 8000 200 210 220 230 240 250 Ir ra d ia n ce (J / m 2n m ) JD in 2009 b) 315 nm Norikura GLUV GLUV GLUV GLUV Norikura DFUV DFUV DFUV DFUV DFUV
Tsukuba DFUV DFUV
DFUV Tsukuba GLUV GL UV --- GLUVwith BR#173 at Tsukuba GLUV --- DFVwith BR#058 at Tsukuba ●GLUVwith BR#174 at Norikura ●DFUVwith BR#113 at Norikura
GLUV
Fig.12 Trends of daily total GLUVand DFUVwith BR#174, BR#113, BR#173 and BR#058 at Norikura and Tsukuba, in the observation
period, summer, 2009. GLUVof global UV and DFUVof diffuse UV measured at the wavelength of a) 325 nm, b) 315 nm, c) 305 nm and d) 295 nm
respectively. DFUVwith BR#113 was observed every 30 min and other results were done every 00 min.
Fig.13 Daily GLUVspectra and GLUVspectral ratios in the observation period, summer, 2009.
a): GLUVspectra with BR#174 at Norikura, b): GLUVspectra with BR#173 at Tsukuba and c): daily of GLUVspectral ratios of BR#174 at Norikura versus the average with BR#173 at Tsukuba. The heavy line of blue color shows an average spectrum in the period.
Table 9 Average of daily total GLUV, daily total DFUVand RDFUVin the observation period, summer, 2009.
* RDFUVat Norikura: DFUV/GLUVevery 30min
Table 10 Daily total GLUV, daily total DFUVand RDFUVin clear day, 244 and 241 JDs, 2009.
* RDFUVat Norikura: DFUV/GLUVevery 30min
Average Norikura Tsukuba Norikura / Tsukuba
Wavelength(nm) 295 305 315 325 295 305 315 325 295 305 315 325
GLUV(J/m2・nm) 4 997 4802 7341 3 799 4079 6413 1.34 1.25 1.18 1.15
DFUV(J/m2・nm) － 733 3499 5293 － 643 3400 5949 － 1.14 1.03 0.89
RDFUV(DFUV/ GLUV) － 0.72* 0.74* 0.72* － 0.81 0.83 0.93
Clear day Norikura 244JD Tsukuba 241JD Norikura/Tsukuba
Wavelength(nm) 295 305 315 325 295 305 315 325 295 305 315 325
GLUV(J/m2・nm) 6 1516 7293 11088 3 980 5091 7953 1.82 1.55 1.43 1.39
DFUV(J/m2・nm) － 773 3910 5891 － 700 3798 6703 － 1.10 1.03 0.88
0.990 0.995 1.000 1.005 1.010 180 210 240 270 D if fe re n ce JD in 2009 BR#113 (O3) BR#113 (SO2) BR#174 (O3) BR#174 (SO2) Norikura Tsukuba Tsukuba
Fig. 14 Trends of O3 absn coefficients of BR#174 and BR#113
by dispersion tests at Tsukuba and Norikura in 2009.
Table 11 O3 absn coefficients of BR#174 (upper table) and
BR#113 (lower table) by dispersion tests.
320nm付近で逆転し，315nm以下の短波長域では乗鞍のほ うがつくばより強くなるという傾向が明らかになった． Fig.13のa)に，乗鞍におけるBR#174の日々の波長別日積 算 ス ペ ク ト ル を ， b) に 同 期 間 に お け る つ く ば BR#173 の 日々の波長別日積算スペクトルを示す．図に示されるよ うに，乗鞍のスペクトル強度はつくばに比べ，非常に大 きいことが判る．c)は，つくばの平均スペクトルに対する 乗鞍における日々および平均スペクトルの比である．つ くばに対し短波長域でより増大し，300nm付近では約30% 増となった． 以上のように，乗鞍ではつくばに対し，短波長帯の紫 外域日射量が30～55%多いことが明らかとなった． ５．測器作動用常数校正等の試験 １) 分光常数校正試験 分光常数校正試験は，4種のスペクトルランプを使用し， 分光常数や観測用常数(O3 absn coeffs)を求めるもので(伊 藤ほか：2003)，この試験が乗鞍の高地において可能であ るかどうか，また常数に変化が生じていないかどうかに ついて試験した．観測用常数の校正結果をFig.14とTable 11に示す．図中の曲線は，つくばでの結果を基準にした変 化量であるが，両測器ともほぼ0.5%程度に収まっている． 当常数は，dsO3用常数の1%の変化でO3が2～3 DU，dsSO2 用常数の1%の変化でSO2が約1 DU，それぞれ観測値に影 響するので，乗鞍ではほぼ問題なく，試験・観測が行わ れたことを示す． ２) NISTランプ検定試験 NISTランプ検定試験は，1000WのNISTランプを使用し て波長別紫外域日射観測用常数を校正する試験である(伊 藤ほか：2007)が，乗鞍では低い気圧(約750hpa)により電 源がドリフトを起し，規定出力電流8.000Aを得ることは できなかった．そのため，出力電流を7.000Aに変更して 実施した．今後，低い気圧に対応可能な電源に変更する 必要がある． ３) 外部標準ランプ点検 外部標準ランプ点検は，複数の 50W 標準ランプを使用 して測器感度の変化量を把握する点検である(伊藤ほか： 2002)．乗鞍では期間中，つくばで 7 月に実施した基準値 に対し，BR#174 で＋1.3～＋2.3%，BR#113 で－0.3～＋ 2.3%の変化量となり，測器輸送や高地での影響は最小限 に抑えられたものと判断できる．なお４
．
の紫外域日射量 は，この感度変化量により補正している． ４) 外部スペクトルランプによる波長点検 外部スペクトルランプによる波長点検は，光学系の観 測用光路の分光精度(波長ずれ)を確認する点検である．乗 鞍では BR#174 と BR#113 とも規定値に対し 0.1nm 以内の 誤差で一致し，異常のないことが確認できた． ５) 内部ランプ波長点検・波長感度点検(CI) 測 器 内 部 の水 銀 ランプと標 準 ランプを用 い ，光 学 系 の点 検・観測用光路 の分光精 度(波長ずれ)と波長別感度 を確 認 する点検である．点検の結果，BR#174 と BR#113 ともに波長 ずれや波長感度に異常のないことが確認できた． ６) その他の点検 その他，Brewer で実施しなければならない sl(内部標準 ランプ点検)や dt(不感時間点検)等の点検を毎日実施し， BR#174 と BR#113 とも正常に作動していることが確認できた． ６．
まとめ 当研究観測では，東京大学宇宙線研究所付属乗鞍観測 所(観測地点の標高2,772m地点)において，同研究所と高層 気象台の平成21年度共同利用研究として「ブリューワー 分光光度計を使用したオゾン・紫外線の観測」を2009年 夏季(7月下旬～9月上旬)に実施した．当観測では，オゾBR#174 Tsukuba Norikura Tsukuba
184 JD 212 JD 238J D 261 JD
O3 0.3457 0.3459 0.3466 0.3443
SO2 1.1543 1.1547 1.5464 1.1508
BR#113 Tsukuba Norikura Tsukuba
188J D 211J D 236J D 258 JD
O3 0.3412 0.3431 0.3430 0.3419
ン ・ 二 酸 化 硫 黄 全 量 観 測 と そ れ ら の 観 測 用 常 数 の 校 正 (absolute calibration)，また全天・散乱波長別紫外域日射観 測だけではなく，乗鞍の自然環境を詳細に把握するため の日射観測，測器常数や測器感度を把握する試験を行っ た．結果は以下のようにまとめられる． (1) 直射光オゾン・二酸化硫黄全量(dsO3，dsSO2) ・乗鞍の dsO3 は，つくばに対し 1) 若干低く推移し，2) 日 変化も少なく，3) 日々の変動も少ないという傾向が認め られた． ・dsSO2 は，少なくとも今回の観測期間においては認めら れなかった．
・dsO3 と dsSO2 観測のための観測用常数(ETC)を校正し たところ，天候が最も良好だった 2 例の結果では，両測 器とも従来の常数に対し，dsO3 ETC は 1%以内で一致し， dsSO2 ETC は 2～5%の差という結果を得た． ・乗鞍では，少なくともμ=7.264～1.055 の範囲で dsO3・ dsSO2 を観測することが可能で，快晴の場合，紫外域日 射観測を組み込んでも半日で 80 以上の測定データを取 得することができる． (2) 紫外域日射量(全天紫外域日射量 GLUV，散乱紫外域日 射量 DFUV，紫外域日射散乱率 RDFUV) ・乗鞍のGLUVは，つくばよ り＋18～25%(快晴日：＋44 ～54%)と非常に多く，DFUVは＋2～11%(快晴日：＋1～ 8%)と若干多目である． ・RDFUVは約0.72(快晴日：約0.54)となり，つくばの約0.83(快 晴日：約0.74)に対し約－11%(快晴日：約－20%)と非常に 低い． ・GLUVは短波長帯ほど多くなり，つくばに対し325nmで約 ＋15%(快晴日：約＋39%)，315nmで約＋18%(快晴日：約＋ 43%)，305nmで約＋25%(快晴日：約+55%)となった． ・GLUVの高度に対する増加率は，平均で＋7～9%/1,000 m (快晴日：＋16～20%/1,000 m)と算出された． (3) 日射量(全天日射量 GLSL，散乱日射量 DFSL，日射散乱 率 RDFSL) ・乗鞍のGLSLは，つくばに対し約＋14%(快晴日：約＋23%) と多いが，DFSLは約－5%(快晴日：約－56%)と少なくなる． ・RDFSLは約0.60(快晴日：約0.13)となり，つくばの散乱 率0.67(快晴日：約0.35)に比べ約－7%(快晴日：約－20%) 低くなった． (4) 測器作動用常数校正等の試験
・分光常数校正試験による観測用常数(O3 absn coefficient)
校正では，乗鞍において両測器とも従来の常数に対し， 0.5%程度の誤差で一致した． ・乗鞍の高地で Brewer の分光常数の校正をはじめとする 試験を実施したところ，NIST ランプ検定試験を除き， ほぼ全ての試験が可能で，Brewer は波長ずれもなく平地 と同様に作動させることができる． 以上のように，乗鞍はつくばより紫外域日射量，日射量 とも多いが，その散乱成分の割合は非常に小さく，大気 中の水蒸気やエーロゾルが少なく，大気が澄んでいるつ くばの冬季に近い環境となっている．そのため，オゾン・ 二酸化硫黄観測のための常数校正や，短波長の紫外域日 射量を多く必要とする測器相互比較観測に対し適してい ると言える．また高地にもかかわらず Brewerに必要なほ とんどの試験が実施可能で，Brewerの測器感度変化もほと んど認められない． これらの観測や試験は天候に大きく左右されるので，今 後，乗鞍におけるデータ取得量，またオゾンや紫外域日 射量の季節変化を把握する必要がある． なお本研究成果の一部は，平成21年度東京大学宇宙線研 究所共同利用研究成果発表会において発表した． 謝 辞 本稿作成に際し，常数の校正ではカナダ国環境省気象 局(MSC)の Dr. Vladimir Savastiouk, Mr.Tom Grajnar，Mr. Michael Brohart に助言を賜り，乗鞍での観測では東京大 学宇宙線研究所の山本邦之氏，上松義昭氏，牛丸 司氏 に大変お世話になりました．また，高層気象台の牧 廣 篤台長(当時)をはじめとする関係官の皆様，気象庁地球環 境・海洋部の山田眞吾環境気象管理官をはじめとする関 係官の皆様，オゾン層情報センターの小出 孝所長(当時) をはじめとする関係官の皆様，日射観測でご協力・ご助 言をいただいた同地球環境・海洋部輻射係の居島 修係長 (当時)，ならびに当台の大河原 望主任研究官(当時)，上里 至研究官にお世話になりました．以上の方々に厚くお礼申し 上げます． 引 用 文 献
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