JPH08261891A - ガスフラックス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い分離性能を有し、測定誤差の少ないガス
フラックスの測定が可能なガスフラックス測定装置を提
供すること。 【構成】 エアバッグ２４毎にサンプリング配管２１が
個別に設けられサンプリング配管の出口２１ａに３方電
磁弁３０を連設するとともに３方電磁弁３０の吐出口３
０ａをエアバッグ出口２４ｂに接続したガスサンプリン
グ手段２０を備えて成り、ガスの成分の濃度平均値の差
△Ｃ、風速の標準偏差σｗ、実験計数ｂに基づいてガス
フラックスＦｇを計算をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガス、メタンガ
ス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスのガスフラックス
を測定するガスフラックス測定装置に関し、特に、これ
らのガスをサンプリング配管を介してエアバッグにサン
プリングするとともに、ガスフラックスを測定可能であ
り、更に、サンプリングするガスが二酸化炭素や水蒸気
の場合には植物群落の光合成呼吸速度や蒸発散速度を測
定可能であるガスフラックス測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】野外でガスフラックスを測定する方法と
して、（ａ）チャンバ法、（ｂ）空気力学的方法、
（ｃ）渦相関法などが知られている。これらの各測定法
を用いた従来のガスフラックス測定装置の概略以下に説
明する。

【０００３】図３はチャンバ法を用いた従来のガスフラ
ックス測定装置を説明するための概略系統図であり、図
４は空気力学的方法を用いた従来のガスフラックス測定
装置を説明するための概略系統図であり、図５は渦相関
法を用いた従来のガスフラックス測定装置を説明するた
めの概略系統図である。

【０００４】チャンバ法を用いた従来のガスフラックス
測定装置には、閉鎖式と開放式の２種類がある。

【０００５】閉鎖式チャンバ法を用いた従来のガスフラ
ックス測定装置は、地表面にチャンバをかぶせてチャン
バ内の濃度を測定し、チャンバの容積Ｖとチャンバ内の
ガス濃度の変化速度ｄＣ／ｄｔ、および係数ｋからガス
放出速度Ｆｇ＝ｋ・Ｖ・ｄＣ／ｄｔを求めるものであっ
た。

【０００６】開放式チャンバ法を用いた従来のガスフラ
ックス測定装置は、地表面にチャンバをかぶせてチャン
バに一定量の空気を通気し、通気流量Ｑとチャンバ入口
出口の濃度差△Ｃ＝Ｃｉｎ−Ｃｏｕｔ、および係数ｋか
らガス放出速度Ｆｇ＝ｋ・Ｑ・△Ｃを求めるものであっ
た。

【０００７】空気力学的方法（傾度法とも呼ばれる）を
用いた従来のガスフラックス測定装置は、高さの異なる
２点間の濃度差△Ｃ＝Ｃｚｌ−Ｃｚ２の平均値と高さ方
向の風速分布から求めたｚｌとｚ２の間の交換速度Ｄ１
−２からガスフラックスＦｇ＝Ｄ１−２・△Ｃを計算す
るものであった。

【０００８】渦相関法を用いた従来のガスフラックス測
定装置は、風速の鉛直成分の標準偏差σｗとガス濃度の
変動の標準偏差σＣからガスフラックスＦｇ＝σｗ・σ
Ｃを求めるものであった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術のガスフラッ
クス測定装置においては、サンプリング配管が１本でエ
アポンプの後の電磁弁で上昇流用、下降流用に分離して
いたため、配管の輸送遅れに相当する時間だけ電磁弁の
ＯＮ／ＯＦＦタイミングを遅延させる遅延回路が必要で
あり、サンプリング配管中の流速分布が不均一のために
混合がおこるという問題点があった。

【００１０】また、エアポンプの後の電磁弁でガスを上
昇流用、下降流用に分離しており、風速がゼロに近く、
また上下どちらでもないときは、専用の電磁弁を設けて
空気を捨てていたので、空気を捨てるための電磁弁が必
要になり、サンプリング誤差が大きくなるという問題点
があった。

【００１１】チャンバ法を用いた従来のガスフラックス
測定装置には、地表面から放出されるガスを確実に補足
できる利点がある反面、チャンバをかぶせることによる
ガス環境の変化がガスガスフラックスに影響を及ぼすと
いう問題点があった。

【００１２】空気力学的方法を用いた従来のガスフラッ
クス測定装置は、安定したある広さの空気層（測定高度
の５０〜１００倍の距離）が必要であるという問題点が
あった。

【００１３】渦相関法を用いた従来のガスフラックス測
定装置は、測定精度が良いとされているが、速い（約５
〜１０Ｈｚの）応答速度のガス分析計が必要であるとい
う問題点があった。

【００１４】また、別途高速応答型のガス分析計を用い
た渦相関法による実験結果から実験係数を決める場合、
装置毎に、または測定場所もしくは条件毎に実験係数を
決定する必要があるので、決定に非常に手数がかかり、
また決定された実験係数が常に固定であるためガスフラ
ックスの測定精度が低いという問題点があった。

【００１５】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、簡単な構成でサンプリング配管に
よる輸送遅れや混合を防ぎ高い分離性能を有しかつ測定
誤差の少ないガスフラックスの測定が可能な、実験係数
を簡単かつ精度よく随時補正したガスフラックスの測定
が可能なガスフラックス測定装置を提供することを目的
としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの要旨とするところは、以下の５項に存する。

【００１７】［１］項 森林、草原、湿地から放出され
る炭酸ガス、メタンガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等の
ガスをサンプリング配管（２１）を介して取込むととも
に、これらのガスのガスフラックス（Ｆｇ）を測定する
ガスフラックス測定装置において、前記エアバッグ（２
４）毎に前記サンプリング配管（２１）が個別に設けら
れたガスサンプリング手段（２０）、を備えて成ること
を特徴とするガスフラックス測定装置（１０）。

【００１８】［２］項 森林、草原、湿地から放出され
る炭酸ガス、メタンガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等の
ガスをサンプリング配管（２１）を介して取込むととも
に、これらのガスのガスフラックス（Ｆｇ）を測定する
ガスフラックス測定装置において、前記サンプリング配
管の出口（２１ａ）と前記エアバッグの入口（２４ａ）
との間に３方電磁弁（３０）を連設するとともに、当該
３方電磁弁（３０）の吐出口（３０ａ）を前記エアバッ
グの出口（２４ｂ）に接続したガスサンプリング手段
（２０）、を備えて成ることを特徴とするガスフラック
ス測定装置（１０）。

【００１９】［３］項 前記エアバッグ（２４）毎に前
記サンプリング配管（２１）が個別に設けられ、当該サ
ンプリング配管の出口（２１ａ）と当該エアバッグの入
口（２４ａ）との間に前記３方電磁弁（３０）を連設す
るとともに、当該３方電磁弁（３０）の前記吐出口（３
０ａ）を当該エアバッグの出口（２４ｂ）に接続したガ
スサンプリング手段（２０）、を備えて成ることを特徴
とする［１］項、または［２］項に記載のガスフラック
ス測定装置（１０）。

【００２０】［４］項 風速の鉛直成分（ｗ）を測定す
る上下方向風速検知手段（３６）と、前記３方電磁弁
（３２，３１）を所定の方向に切換えることにより、前
記サンプリング配管（２２，２３）を介して、前記上下
方向風速検知手段（３６）の風速測定箇所（３６ａ）付
近の前記ガスを前記風速の鉛直成分（ｗ）の値に応じた
上昇流または下降流をサンプリング可能なガスサンプリ
ング手段（２０）と、サンプリングされたガスの成分の
濃度平均値（Ｃｕｐ，Ｃｄｎ）の差（△Ｃ＝Ｃｕｐ−Ｃ
ｄｎ）を求めるためのガス分析計（３８）と、前記ガス
の成分の濃度平均値（Ｃｕｐ，Ｃｄｎ）の差（△Ｃ＝Ｃ
ｕｐ−Ｃｄｎ）、前記風速の標準偏差（σｗ）に基づい
て、前記ガスフラックス（Ｆｇ）を計算をするためのガ
スフラックス算出手段（４０）と、備えて成ることを特
徴とする［１］項、［２］項、または［３］項に記載の
ガスフラックス測定装置（１０）。

【００２１】［５］項 前記上昇流の風速の鉛直成分
（ｗ）および前記下降流の風速の鉛直成分（ｗ）に対し
て前記風速測定部分の気温平均値（ｔｕｐ，ｔｄｎ）を
各々個別に測定するための気温変動検出手段（４２）
と、前記風速の標準偏差（σｗ）と気温変動の標準偏差
（σｔ）から顕熱フラックス（Ｆｑａ）を算出し前記上
昇流の気温平均値（ｔｕｐ）と前記下降流の気温平均値
（ｔｄｎ）との差（△ｔ＝ｔｕｐ−ｔｄｎ）に基づいて
気温平均値を算出し当該顕熱フラックス（Ｆｑａ）と当
該気温平均値と当該風速の標準偏差（σｗ）とを演算し
て実験計数（ｂ：定数、＝Ｆｑａ／（σｗ・△ｔ））を
随時算出するとともに、当該実験計数（ｂ）に基づいて
前記ガスフラックス（Ｆｇ）を計算をする、ことを特徴
とする［４］項に記載のガスフラックス測定装置（１
０）。

【００２２】

【作用】本発明におけるガスフラックス測定装置（１
０）は、森林、草原、湿地から放出される炭酸ガス、メ
タンガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサンプリ
ング配管（２１）を介してエアバッグ（２４）に取込む
とともに、これらのガスのガスフラックス（Ｆｇ）を測
定する。

【００２３】上下方向風速検知手段（３６）は風速の鉛
直成分（ｗ）を測定することができる。風速の鉛直成分
（ｗ）の値によって上昇流３方電磁弁（３１）、または
下降流３方電磁弁（３２）の一方を選択的にＯＮ（開）
制御可能である。

【００２４】ガスサンプリング手段（２０）は、３方電
磁弁（３２，３１）を所定の方向に切換えることによ
り、サンプリング配管（２２，２３）を介して、上下方
向風速検知手段（３６）の風速測定箇所（３６ａ）付近
のガスを風速の鉛直成分（ｗ）の値に応じた上昇流また
は下降流を上昇流用エアバッグ（２５）または下降流用
エアバッグ（２６）内にサンプリング可能である。

【００２５】これにより、上昇流用サンプリング配管
（２２）および下降流用サンプリング配管（２３）を用
いて、各々のサンプリング配管の出口（２１ａ）から上
昇流空気、下降流空気を各々分離して取込むことが可能
となり、電磁弁の遅延回路が不要になり、流速分布が不
均一のために発生すると考えられる混合の問題が解消さ
れて完全な分離が可能となり、またサンプリング配管
（２１）のチューブも細いものを用いることができる。

【００２６】ガス分析計（３８）は、サンプリングされ
たガスの成分の濃度平均値（Ｃｕｐ，Ｃｄｎ）の差（△
Ｃ＝Ｃｕｐ−Ｃｄｎ）を求めることができる。

【００２７】ガスフラックス算出手段（４０）は、ガス
の成分の濃度平均値（Ｃｕｐ，Ｃｄｎ）の差（△Ｃ＝Ｃ
ｕｐ−Ｃｄｎ）、風速の標準偏差（σｗ）に基づいて、
ガスフラックス（Ｆｇ）を計算をすることができる。

【００２８】気温変動検出手段（４２）は、上昇流の風
速の鉛直成分（ｗ）および下降流の風速の鉛直成分
（ｗ）に対して風速測定部分の気温平均値（ｔｕｐ、ｔ
ｄｎ）を各々個別に測定することができる。

【００２９】ガスフラックス算出手段（４０）は、風速
の標準偏差（σｗ）と気温変動の標準偏差（σｔ）から
顕熱フラックス（Ｆｑａ）を算出し、上昇流の気温平均
値（ｔｕｐ）と下降流の気温平均値（ｔｄｎ）との差
（△ｔ＝ｔｕｐ−ｔｄｎ）に基づいて気温平均値を算出
し顕熱フラックス（Ｆｑａ）と気温平均値と風速の標準
偏差（σｗ）とを演算して、実験計数（ｂ）（ただしｂ
は定数、＝Ｆｑａ／（σｗ・△ｔ））を随時算出すると
ともに、実験計数（ｂ）に基づいてガスフラックス（Ｆ
ｇ）を計算をすることができる。

【００３０】これにより、上下方向風速検知手段（３
６）の気温変動を測定するための気温変動検出手段（４
２）を設けるとともに、渦相関法による顕熱フラックス
（Ｆｑａ）と、風速の標準偏差σｗと風速の鉛直成分ｗ
の上下方向別に計算した気温平均値の差△ｔ（＝ｔｕｐ
−ｔｄｎ）を掛けた値から実験係数（ｂ）を計算するよ
うにしたので、測定状況に応じた実験係数（ｂ）を適時
決定することができ、またガスフラックス（Ｆｇ）の測
定精度の向上を図ることができる。

【００３１】以上説明したように本発明によれば、簡単
な構成でサンプリング配管（２１）による輸送遅れや混
合を防ぎ高い分離性能を有しかつ測定誤差の少ないガス
フラックス（Ｆｇ）の測定が可能な、実験係数（ｂ）を
簡単かつ精度よく随時補正したガスフラックス（Ｆｇ）
の測定が可能なガスフラックス測定装置（１０）を実現
できる。

【００３２】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の各種実施例を説
明する。なお、各種実施例につき同種の部位には同一符
号を付し、重複した説明を省略する。

【００３３】以下、図面に基づき本発明の第一実施例で
あるガスフラックス測定装置１０を説明する。図１は本
発明に係る第一実施例を説明するための概略系統図であ
る。

【００３４】本実施例のガスフラックス測定装置１０
は、森林、草原、湿地から放出される炭酸ガス、メタン
ガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサンプリング
配管２１を介してエアバッグ２４に取込むとともに、こ
れらのガスのガスフラックスＦｇを測定するものであっ
て、図１（ａ）に示すように、ガスサンプリング手段２
０と上下方向風速検知手段３６とガス分析計３８とガス
フラックス算出手段４０とコントロール回路４５を備え
て成る。

【００３５】ガスサンプリング手段２０においては、上
昇流用サンプリング配管２２の出口２１ａと上昇流用エ
アバッグ２５の入口２４ａとの間に上昇流用３方電磁弁
３１および上昇流用エアポンプ４４をこの順番で直列に
設けるとともに、上昇流用３方電磁弁３１の吐出口３０
ａを上昇流用３方電磁弁３１の出口２４ｂに接続してい
る。

【００３６】同様に、下降流用サンプリング配管２３の
出口２１ｂと下降流用エアバッグ２６の入口２６ａとの
間に下降流用３方電磁弁３２および下降流用エアポンプ
４６をこの順番で直列に設けるとともに、下降流用３方
電磁弁３２の吐出口３０ｂを下降流用３方電磁弁３２の
出口２６ｂに接続している。

【００３７】なお、図１（ｂ）に示すように、ガス分析
をオフラインで行なう場合は、多数のエアバッグ２４を
並列に準備し、ガス流路切り替えスイッチロータリーフ
ルードスイッチを設け、所定時間毎（例えば、例えば、
３０分サンプルし、３０分停止させる）にガス流路を切
り替えることにより、日変化を測定することも可能であ
る。また、ガス分析をオンラインで行なう場合は、エア
バッグ２４の出口の空気をガス分析計３８に導入すれば
よい。また、オフラインの場合は、エアバッグ２４に小
容量のものを用いることが出来るし、さらに、省略する
ことも可能である。

【００３８】本実施例の上昇流用サンプリング配管２２
および下降流用サンプリング配管２３としては、内径４
φ以下、外形６φ以下の従来より細いフッ素樹脂管を使
用することができる。

【００３９】エアポンプ４４，４６としては、一般にダ
イアフラム式エアポンプが使用されているが、本実施例
ではサンプル流量が微量であり細いチューブが使用でき
るため、小形のダイアフラム式エアポンプやローラーチ
ューブ式のポンプが使用できる。

【００４０】上下方向風速検知手段３６は、風速の鉛直
成分ｗを測定し、測定した風速の鉛直成分ｗをガスフラ
ックス算出手段４０とコントロール回路４５とに伝達す
るように接続されて成る。

【００４１】本実施例の上下方向風速検知手段３６は、
上下方向の風速を検知する風速の鉛直成分ｗを測定する
手段であって、通常、防水形の超音波または音波風速計
の一対の送受信部を上下方向地表面に対して鉛直方向に
設置して使用するものである。

【００４２】コントロール回路４５は、ガスサンプリン
グ手段２０の３方電磁弁３２，３１を所定の方向に切換
えることにより、サンプリング配管２２，２３を介し
て、上下方向風速検知手段３６の風速測定箇所３６ａ付
近のガスを風速の鉛直成分ｗの値に応じた上昇流または
下降流をサンプリング可能なように、上下方向風速検知
手段３６とガスフラックス算出手段４０とに接続されて
成る。

【００４３】本実施例のコントロール回路４５は、超音
波風速計からの風速の鉛直成分ｗの測定信号を判別し、
上昇流用３方電磁弁３１および下降流用３方電磁弁３２
をＯＮ／ＯＦＦするものである。

【００４４】ガス分析計３８は、サンプリングされたガ
スの成分のガスの成分の濃度平均値Ｃｕｐ，Ｃｄｎの濃
度平均値の差△Ｃ＝Ｃｕｐ−Ｃｄｎを求めることができ
るように、上昇流用エアバッグ２５の出口２４ｂと下降
流用エアバッグ２６のの出口２６ｂとに並列に接続され
ている。

【００４５】本実施例のガス分析計３８としては、ガス
の成分の濃度平均値Ｃｕｐ，Ｃｄｎの濃度平均値の差△
Ｃを分析するために、赤外線ガス分析計やガスクロマト
グラフを用いることができる。

【００４６】ガスフラックス算出手段４０は、ガスの成
分の濃度平均値の差△Ｃ＝Ｃｕｐ−Ｃｄｎ、風速の標準
偏差σｗに基づいて、ガスフラックスＦｇを計算をする
よう、ガス分析計３８と上下方向風速検知手段３６とに
接続されて成る。

【００４７】次に本発明の第一実施例の作用を説明す
る。本実施例におけるガスフラックス測定装置１０は、
森林、草原、湿地から放出される炭酸ガス、メタンガ
ス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサンプリング配
管２１を介してエアバッグ２４に取込むとともに、これ
らのガスのガスフラックスＦｇを測定する。

【００４８】上下方向風速検知手段３６に接続されたコ
ントロール回路４５は、風速の鉛直成分ｗを測定するこ
とができる。風速の鉛直成分ｗの値によって上昇流用３
方電磁弁３１、または下降流用３方電磁弁３２の一方を
選択的にＯＮ制御可能である。

【００４９】本実施例の超音波または音波を用いた上下
方向風速検知手段３６は、ドップラー効果を利用したも
のであり、Ｓｏｎｉｃ Ａｎｅｍｏｍｅｔｅｒと呼ばれ
ている。

【００５０】２０ｃｍ程度の距離をおいて２対の超音波
送受信器を対向させて設置し、各々の超音波送信器から
各々超音波パルスを送信させ、当該超音波パルスを対向
配置された各々の超音波受信器で受信させ、空気中を超
音波パルスが伝送する時間の差と２対の超音波送受信器
間の距離とから風速を求めるものである。

【００５１】これにより、２対の超音波送受信器を鉛直
方向に設置することにより、風速の鉛直成分ｗを測定す
ることができる。なお、超音波送受信器が一体になった
ものを一対でもよいし、送信、受信が別になったものを
２対、対向させてもよい。また、ここで用いる超音波パ
ルスはいわゆる超音波でなく、可聴周波域の音波でも測
定は可能である。

【００５２】ガスサンプリング手段２０は、３方電磁弁
３２，３１を所定の方向に切換えることにより、サンプ
リング配管２２，２３を介して、上下方向風速検知手段
３６の風速測定箇所３６ａ付近のガスを風速の鉛直成分
ｗの値に応じた上昇流または下降流を上昇流用エアバッ
グ２５または下降流用エアバッグ２６内にサンプリング
可能である。

【００５３】これにより、１本のサンプリング配管の場
合のように、輸送遅れ配管先端の空気取り込み口から電
磁弁のところまで空気が流れてくる時間に相当する分だ
け電磁弁の開閉タイミングを遅らせる遅延回路が必要な
くなり、配管中での流速分布の不均一性（配管中心部を
流れる空気の流速と配管壁面付近を流れる空気の流速の
差があること）による混合もなくなるため、上昇流のサ
ンプリングと下降流のサンプリングとの完全な分離がで
きる。また、３方電磁弁の後にエアポンプを配したこと
により、風速がゼロに近い上下どちらでもないときに空
気を捨てる為の電磁弁は不要（両方の電磁弁がＯＦＦに
なるだけ）であり、３方電磁弁３０の吐出口３０ａとエ
アバッグ２４の出口２４ｂを接続したので、エアポンプ
４４，４６の吸い込み側が極端な負圧とならず、周囲の
空気を吸い込む恐れもない。さらに、流速分布が不均一
のために発生すると考えられる混合の問題が解消されて
完全な分離が可能となり、またサンプリング配管２１の
チューブも細いものを用いることができる。

【００５４】なお、配管系が気密でエアポンプ４４，４
６がバキュームに耐える場合は、３方電磁弁３０でな
く、２方電磁弁を用いてもよい。さらに、風速の鉛直成
分ｗがゼロに近いときにでも上下方向の空気の移動は考
慮する必要があると考えられるので、限界値（則ち、Ｏ
Ｎ−ＯＦＦのヒステリシス）は３方電磁弁３０がノイズ
で誤動作しない程度に小さくしている。

【００５５】ガス分析計３８は、サンプリングされたガ
スの成分の平均濃度Ｃｕｐ，Ｃｄｎの差△Ｃ＝Ｃｕｐ−
Ｃｄｎを求めることができる。

【００５６】ガスフラックス算出手段４０は、ガスの成
分の濃度平均値Ｃｕｐ，Ｃｄｎの差△Ｃ＝Ｃｕｐ−Ｃｄ
ｎ、風速の標準偏差σｗに基づいて、ガスフラックスＦ
ｇを計算をすることができる。

【００５７】以上説明したように本実施例によれば、簡
単な構成でサンプリング配管２１による輸送遅れや混合
を防ぎ高い分離性能を有しかつ測定誤差の少ないガスフ
ラックスＦｇの測定が可能な、実験係数ｂを簡単かつ精
度よく随時補正したガスフラックスＦｇの測定が可能
な、また実験係数ｂを用いることなく高精度のガスフラ
ックスＦｇの測定が可能な、ガスフラックス測定装置１
０を実現できる。

【００５８】以下、図面に基づき本発明の第二実施例で
あるガスフラックス測定装置１０を説明する。図２
（ａ）は本発明に係る第二実施例を説明するための概略
系統図である。

【００５９】本実施例のガスフラックス測定装置１０
は、森林、草原、湿地から放出される炭酸ガス、メタン
ガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサンプリング
配管２１を介してエアバッグ２４に取込むとともに、こ
れらのガスのガスフラックスＦｇを測定するものであっ
て、図２（ａ）に示すように、ガスサンプリング手段２
０と上下方向風速検知手段３６とガス分析計３８とガス
フラックス算出手段４０とコントロール回路４５と気温
変動検出手段４２とを備えて成る。

【００６０】気温変動検出手段４２は、上昇流の風速の
鉛直成分ｗおよび下降流の風速の鉛直成分ｗに対して風
速測定部分の気温平均値ｔｕｐ、ｔｄｎを各々個別に測
定可能なように、ガスフラックス算出手段４０に接続さ
れて成る。また、図２（ａ）に示すように、本実施例の
気温変動検出手段４２は気温ｔ（具体的には、ｔｕｐ、
ｔｄｎ）を測定するための熱電対３９が装置されて成
る。

【００６１】ガスフラックス算出手段４０は、風速の標
準偏差σｗと気温変動の標準偏差σｔから顕熱フラック
スＦｑａを算出し上昇流の気温平均値ｔｕｐと下降流の
気温平均値ｔｄｎとの差△ｔ（＝ｔｕｐ−ｔｄｎ）に基
づいて気温平均値を算出し顕熱フラックスＦｑａと気温
平均値と風速の標準偏差σｗとを演算して実験計数
ｂ（：定数、＝Ｆｑａ／σｗ・△ｔ）を随時算出すると
ともに、実験計数ｂに基づいてガスフラックスＦｇを計
算をするよう、上下方向風速検知手段３６とガス分析計
３８と気温変動検出手段４２とに接続されて成る。

【００６２】次に本発明の第二実施例の作用を説明す
る。図２（ｂ）は本発明に係る第二実施例を説明するた
めのフローチャートである。

【００６３】本実施例におけるガスフラックス測定装置
１０は、森林、草原、湿地から放出される炭酸ガス、メ
タンガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサンプリ
ング配管２１を介してエアバッグ２４に取込むととも
に、これらのガスのガスフラックスＦｇを測定する。

【００６４】気温変動検出手段４２は、熱電対３９を用
いて、上昇流の風速の鉛直成分ｗおよび下降流の風速の
鉛直成分ｗに対して風速測定部分の気温平均値ｔｕｐ、
ｔｄｎを各々個別に測定することができる（ステップＳ
１）。

【００６５】ガスフラックス算出手段４０は、風速の鉛
直成分ｗの上下方向別に計算した気温平均値の差△ｔ
（＝ｔｕｐ−ｔｄｎ）を算出し（ステップＳ１）、風速
の標準偏差σｗと気温平均値の差△ｔとの積からＦｔの
値を計算し（ステップＳ２）、風速の標準偏差σｗと気
温変動の標準偏差σｔから顕熱フラックスＦｑａを算出
し（ステップＳ３）、上昇流の気温平均値ｔｕｐと下降
流の気温平均値ｔｄｎとの差△ｔ（＝ｔｕｐ−ｔｄｎ）
に基づいて気温平均値を算出し顕熱フラックスＦｑａと
気温平均値と風速の標準偏差σｗとを演算して、実験計
数ｂ（ただしｂは定数、＝Ｆｑａ／σｗ・△ｔ）を随時
算出するとともに、実験計数ｂに基づいてガスフラック
スＦｇを計算をすることができる（ステップＳ４）。

【００６６】これにより、上下方向風速検知手段３６の
気温変動を測定するための気温変動検出手段４２を設け
るとともに、渦相関法による顕熱フラックスＦｑａと、
風速の標準偏差σｗと風速の鉛直成分ｗの上下方向別に
計算した気温平均値の差△ｔ＝ｔｕｐ−ｔｄｎを掛けた
値から実験係数ｂを計算するようにしたので、測定状況
に応じた実験係数ｂを適時決定することができ、また応
答の速いガス分析計を用いて渦相関法で測定したガスフ
ラックスの値と渦累積法削除で測定した値とを比較する
ことにより渦累積法で使用する実験係数ｂを決めるとい
う非常に手数のかかっていた従来の作業が不要になり、
さらにガスフラックスＦｇの測定精度の向上を図ること
ができる。

【００６７】以上説明したように本実施例によれば、簡
単な構成でサンプリング配管２１による輸送遅れや混合
を防ぎ高い分離性能を有しかつ測定誤差の少ないガスフ
ラックスＦｇの測定が可能な、実験係数ｂを簡単かつ精
度よく随時補正したガスフラックスＦｇの測定が可能
な、また実験係数ｂを用いることなく高精度のガスフラ
ックスＦｇの測定が可能な、ガスフラックス測定装置１
０を実現できる。

【００６８】

【発明の効果】上昇流用サンプリング配管および下降流
用サンプリング配管を用いて、各々の空気取り込み口か
ら上昇流空気、下降流空気を各々分離して取込むことが
可能となり、電磁弁の遅延回路が不要になり、流速分布
が不均一のために発生すると考えられる混合の問題が解
消されて完全な分離が可能となり、またサンプリング配
管のチューブも細いものを用いることが可能となるの
で、遅延回路が不要となり、サンプリング配管中の流速
分布の不均一に起因すると考えられる混合を防ぐことが
できる。

【００６９】また、３方電磁弁の後にエアポンプをつけ
ることにより、風速がゼロに近いときでも電磁弁をＯＦ
Ｆにする必要はなくなり３方電磁弁がノイズで誤動作し
ない程度に限界値を小さくすることが可能となるので、
風速がゼロに近いと上下どちらでもない場合であっても
専用の電磁弁を設けて空気を捨てる必要がなくなって空
気を捨てるための電磁弁は不要になり、限界値の設定に
ともなう誤差要因も解消可能となる。

【００７０】上下方向風速検知手段の気温変動を測定す
るための気温変動検出手段を設けるとともに、渦相関法
による顕熱フラックスと、風速の標準偏差と風速の鉛直
成分の上下方向別に計算した気温平均値の差を掛けた値
から実験係数を計算するようにしたので、測定状況に応
じた実験係数を適時決定することができ、またガスフラ
ックスの測定精度の向上を図ることが可能となるので装
置毎に、または測定場所もしくは条件毎に実験係数をき
める必要がなくなり、決定のための手数が省略でき、ま
たガスフラックスの測定精度も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一実施例を説明するための概略
系統図である。

【図２】図２（ａ）は本発明に係る第二実施例を説明す
るための概略系統図であり、図２（ｂ）は本発明に係る
第二実施例を説明するためのフローチャートである。

【図３】チャンバ法を用いた従来のガスフラックス測定
装置を説明するための概略系統図である。

【図４】空気力学的方法を用いた従来のガスフラックス
測定装置を説明するための概略系統図である。

【図５】渦相関法を用いた従来のガスフラックス測定装
置を説明するための概略系統図である。

【符号の説明】

１０…ガスフラックス測定装置 ２０…ガスサンプリング手段 ２１…サンプリング配管 ２１ａ，２１ｂ…サンプリング配管の出口 ２２…上昇流用サンプリング配管 ２３…下降流用サンプリング配管 ２４…エアバッグ ２４ａ，２６ａ…エアバッグの入口 ２４ｂ，２６ｂ…エアバッグの出口 ２５…上昇流用エアバッグ ２６…下降流用エアバッグ ３０…３方電磁弁 ３０ａ，３０ｂ…吐出口 ３１…上昇流用３方電磁弁 ３２…下降流用３方電磁弁 ３１ａ…上昇流用流路切換弁 ３２ｂ…下降流用流路切換弁 ３６…上下方向風速検知手段 ３６ａ…風速測定箇所 ３８…ガス分析計 ４０…ガスフラックス算出手段 ４２…気温変動検出手段 ４４…上昇流用エアポンプ ４５…コントロール回路 ４６…下降流用エアポンプ ｗ…風速の鉛直成分 Ｆｇ…ガスフラックス Ｃｕｐ…上昇流のガス成分の濃度平均値 Ｃｄｎ…下降流のガス成分の濃度平均値 △Ｃ…ガスの成分の濃度平均値の差（＝Ｃｕｐ−Ｃｄ
ｎ） σｗ…風速の標準偏差 ｔｕｐ…上昇流の気温平均値 ｔｄｎ…下降流の気温平均値 △ｔ…気温平均値の差（＝ｔｕｐ−ｔｄｎ） σｔ…気温変動の標準偏差 Ｆｑａ…顕熱フラックス（＝σｗ・σｔ） ｂ…実験計数（定数、＝Ｆｑａ／（σｗ・△ｔ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 繁 神奈川県横浜市戸塚区前田町100番地 小 糸工業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】森林、草原、湿地から放出される炭酸ガ
   ス、メタンガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサ
   ンプリング配管を介して取込むとともに、これらのガス
   のガスフラックスを測定するガスフラックス測定装置に
   おいて、 エアバッグ毎に前記サンプリング配管が個別に設けられ
   たガスサンプリング手段、 を備えて成ることを特徴とするガスフラックス測定装
   置。
2. 【請求項２】森林、草原、湿地から放出される炭酸ガ
   ス、メタンガス、亜酸化窒素ガス、水蒸気等のガスをサ
   ンプリング配管を介して取込むとともに、これらのガス
   のガスフラックスを測定するガスフラックス測定装置に
   おいて、 前記サンプリング配管の出口と前記エアバッグの入口と
   の間に３方電磁弁を連設するとともに、当該３方電磁弁
   の吐出口を前記エアバッグの出口に接続したガスサンプ
   リング手段、 を備えて成ることを特徴とするガスフラックス測定装
   置。
3. 【請求項３】前記エアバッグ毎に前記サンプリング配管
   が個別に設けられ、当該サンプリング配管の出口と当該
   エアバッグの入口との間に前記３方電磁弁を連設すると
   ともに、当該３方電磁弁の前記吐出口を当該エアバッグ
   の出口に接続したガスサンプリング手段、 を備えて成ることを特徴とする請求項１、または２に記
   載のガスフラックス測定装置。
4. 【請求項４】風速の鉛直成分を測定する上下方向風速検
   知手段と、 前記３方電磁弁を所定の方向に切換えることにより、前
   記サンプリング配管を介して、前記上下方向風速検知手
   段の風速測定箇所付近の前記ガスを前記風速の鉛直成分
   の値に応じた上昇流または下降流をサンプリング可能な
   ガスサンプリング手段と、 サンプリングされたガスの成分の濃度平均値の差を求め
   るためのガス分析計と、 前記濃度平均値の差、前記風速の標準偏差に基づいて、
   前記ガスフラックスを計算をするためのガスフラックス
   算出手段と、 備えて成ることを特徴とする請求項１、２、または３に
   記載のガスフラックス測定装置。
5. 【請求項５】前記上昇流の風速の鉛直成分および前記下
   降流の風速の鉛直成分に対して前記風速測定部分の気温
   を各々個別に測定するための気温変動検出手段と、 前記風速の標準偏差と気温変動の標準偏差から顕熱フラ
   ックスを算出し前記上昇流の気温と前記下降流の気温と
   の差に基づいて気温平均値を算出し当該顕熱フラックス
   と当該気温平均値と当該風速の標準偏差とを演算して実
   験計数を随時算出するとともに、当該実験計数に基づい
   て前記ガスフラックスを計算をする、 ことを特徴とする請求項４に記載のガスフラックス測定
   装置。