ウインドプロファイラによる接地 境界層観測の現状 古本淳一 はじめに • 接地境界層： – 地表の影響を直接受ける領域 – 大気・大気間のエネルギー・物質輸送を考える 上で高い時間・空間分解能観測が重要。 自由大気 – 地表の被覆状態により大きくエネルギー輸送が 変化し、局地的な気象現象に大きな影響を及ぼ している。 • 従来のフラックス測定は主にタワー観測が主で あったが、地表面が一様でない場合には局地 風が発生し、エネルギー・物質を輸送するため、 風速の微細な水平分布を捉えることが重要。 • さらに顕熱、潜熱フラックスを定量的に理解する にはその面的構造を捉えることが有効。 混合層 接地境界層 地表 接地境界層内の鉛直エネルギー 輸送は 接地境界層：乱流 混合層：対流 により行われている。 研究目的 • ウインドプロファイラやライダーを用いた大 気観測を接地境界層観測に適用し、地表 面と接地境界層、さらに上層の混合層や 自由大気との相互作用を明らかにする。 • ライダーやウインドプロファイラアンテナを 傾けて水平方向に走査する。 超音波 風速計 赤外線 CO2計 • 信楽MU観測所が森林に囲まれていること を活用して森林と大気の間のエネルギー・ 物質交換に着目して研究を推進する。 本研究では、 LTRアンテナを傾けて観測し、接地境界層内部の乱流散乱およびRASS 観測を実現して風速、気温の3次元分布を観測する。 小型ラマン・ライダー観測を水平に向けることで水蒸気立体構造を得る。 NICT 1.3GHz WPRの現状 • • • • • 2009年1月： 大宜味から信楽に移送 2009年2月： CPUカードの手配 2009年2-7月： 診断作業 2009年7月： DSPボードの故障を確認 2009年8月： 三菱電機所有の予備ボードで屋内部分 （IFの出力）までできることを確認 • 2009年8月： モジュールとDSPカードの通信カードの 不調を確認 • 2009年8月24日（予定）：予備通信ボードで動作チェッ クを行う。 • 2009年9月 アンテナを傾ける架台の制作 京大LTRは稼働する状態である。アンテナを傾ける観 測は京大LTRをもちいて行う。 LTRのアンテナを傾ける架台 ２ｍ角のLTRアンテナ 強いサイドローブ の存在方向 アンテナ 設置地点 LTRのグラウンドクラッタ強度 鉛直 北(天頂角10.5度） 東（天頂角10.5度） 8km 6km 4km 2km 南（天頂角10.5度） 西（天頂角10.5度） 500m以下ではグラウンドク ラッタのスペクトル密度は乱 流エコーより20dB程度高い。 高度500-2000mでは、両者は 同程度の大きさ。 LTRのビームパターン アンテナの辺に平行な方向には水平方向に-50～-40dB程度のクラッタ強度がみ られる。アンテナの頂点方向のサイドローブは十分に弱く、-50dB以下のようであ る。 クラッタが強くて受信機が飽和してしまう際には、 １．アンテナ出力にアテネーターを挿入。 ２．アダプティブクラッタ抑圧を導入 が対策として考えられる。 RASSスピーカーのビームパターン 3kHz, 0.5秒間の正弦波を用いて20m先から 音圧を測定。 地面からの反射の影響を防ぐために音圧計 の下部にウレタン製の覆いをつけて計測 ホーン長を2種類（約3m と 1m)の2種類、出口 部のギザギザ構造のあり、なしの場合に計測 短ホーン ホーン長3mはビーム角は鋭いが、 ホーン内部の反響防止のための 吸音材の影響を受けて音圧が低下 している。1m程度のホーンで観測を 行うのがよいと考えられる。 長ホーン 黒：出口部のギザギザの構造あり 赤：出口部のギザギザの構造なし まとめ • ウインドプロファイラやライダーを用いた大気観測を接地境界層観測に 適用し、地表面と接地境界層、さらに上層の混合層や自由大気との相 互作用を明らかにすることを目的として、ライダーやウインドプロファイラ アンテナを傾けて水平方向に走査する研究を推進している。 • 特に、信楽MU観測所が森林に囲まれていることを活用して森林と大気 の間のエネルギー・物質交換に着目した研究を行う。 • NICTのLTRを信楽MU観測所に移設し、修理を進めている。また、ウイン ドプロファイラのアンテナを傾ける架台の設計を行っている。 • 傾けた方向のRASS観測に対応したスピーカーのビームパターンを計測 した。これにより、ホーン長を短縮したほうが強度が強く、ビーム角も レーダー走査範囲と合致するビーム角が得られることが分かった。
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