JPH10148680A

JPH10148680A - 大気ガスの測定方法及びシステム

Info

Publication number: JPH10148680A
Application number: JP25556197A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Kitaoka; 龍海北岡; Toshihiko Matsuura; 俊彦松浦; Mitsunori Hasegawa; 光紀長谷川; Shuichi Tanahashi; 修一棚橋
Original assignee: SOFTWARE KK; Fujitsu Ltd
Current assignee: SOFTWARE KK; Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1998-06-02
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: JP3462376B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大気ガスの観測値を正確に測定でき、ガスの
実態を正確に把握することが可能な大気ガスの測定方法
及びシステムを提供する。【解決手段】本発明は、大気中のガスによる影響を除
去する第１の気温センタと、ガスの影響を受ける第２の
気温センサとをラジオゾンデに装着し、第１の気温セン
サと第２の気温センサの測定値に基づいて、大気中のガ
ス量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気ガスの測定方
法及びシステムに係り、特に、現行の大気の高層観測に
おける気温観測精度の向上と、新大気情報、即ち、大気
オゾン、炭酸ガス等大気赤外線放射ガス等、地球温暖化
ガスの全量、その垂直分布情報の取得を行うための大気
ガスの測定方法及びシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の大気ガスの測定は、オゾン測定に
ついては、地上におけるドブソン分光器による太陽紫外
線の観測によるオゾン全量の観測と、オゾンゾンデ（気
球）による垂直分布の観測が少数の観測所での週ｎ回、
日中の観測で実施されている他、気象衛星からの太陽紫
外線の観測によって実施されている。

【０００３】炭酸ガスの観測は、地上で計測する他、航
空機を利用して上空観測が研究的に実施されている。さ
らに、オゾン放射には、殆ど感度を持たず、炭酸ガス、
雲、水蒸気に敏感な白塗サーミスターセンサを用いて計
測する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の、ドブソン分光器を用いた太陽紫外線の観測は、当
該ドブソン分光器が気球に乗せることが可能な程小規模
ではなく、さらに、地上に設置して観測するため、垂直
分布（高さ）における吸収量を計測することができな
い。

【０００５】さらに、地上や航空機を利用して大気中に
暴露された裸の気温センサによる気温観測は、以下のよ
うな問題がある。白塗サーミスタセンタは、雲、水、水
蒸気及び炭酸ガスの放射に敏感であり、これらの変動に
よって大きく変化する放射誤差を示す他、大気の状況に
よってセンサ表面に少量の雲粒が付着して灰色黒体とな
り、オゾン放射にも感度を持つこともある。また、世界
の広範囲において使用されているバイサラゾンデのアル
ミ蒸着サーミスタの上にＳｉＯの薄膜を蒸着した気温セ
ンサは、ＳｉＯの薄膜がオゾン吸収帯に微弱な吸収能を
持つことにより、その表面に大気中の水蒸気が氷着して
「曇り硝子」の状態となり、オゾン放射にも敏感にな
り、大きなオゾン放射誤差を示すという問題がある。

【０００６】これを防止するためにセンサ表面にはっ水
剤を塗布すると水蒸気の氷着は解消するが、ＳｉＯの薄
膜が元来保有していた微弱なオゾン放射感度による小さ
い放射誤差が残存する他、上からのオゾンによる暖化効
果の減少で雲の放射効果がかえって顕著になり、特に対
流圏内で大きな放射誤差を示すようになる。これらの誤
差問題ついては、近年、通風筒内に防護されたバイメタ
ルセンサと白塗サーミスタセンサとの比較観測結果の解
析から白塗サーミスタセンサには、上記の誤差が生じる
ことが認識され、赤外線放射に感度を持つセンサとそう
でないセンサとを同一のラジオゾンデに装着して、切り
替えて観測することで、大気赤外線放射ガスの測定が可
能になるという考え方が提起されている。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、大気ガスの観測値を正確に測定でき、ガスの実態を
正確に把握することが可能な大気ガスの測定方法及びシ
ステムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、大気中の
ガスによる影響を除去する第１の気温センタと、ガスの
影響を受ける第２の気温センサとをラジオゾンデに装着
し、第１の気温センサと第２の気温センサの測定値に基
づいて、大気中のガス量を求める。

【０００９】第２の発明は、センサの表面に白色塗料を
塗布し、日射の影響を除去すると共に、大気中の赤外放
射に無感な素材を蒸着したセンサを用いる。第３の発明
は、センサの全面に少なくとも白色塗料を塗布し、該白
色塗料を塗布した全面に金蒸着を施し、各層毎の気温を
観測するセンサを用いる。第４の発明は、日射の影響を
除去したセンサを赤外放射に無感な素材で蒸着し、下方
または、上方からの赤外放射を無感にし、赤外放射ガス
体から放射される赤外放射に感度をもつように表面処理
し、さらに、はっ水剤で被覆し、大気中の水蒸気や雲粒
の凝付着を除去するセンサを用いる。

【００１０】第５の発明は、少なくともセンサの上面に
ＳｉＯ蒸着を施し、該ＳｉＯ蒸着面にはっ水剤を塗布
し、各層毎の主として大気中のオゾン、炭酸ガスを観測
するセンサを用いる請求項４記載の大気ガス測定方法。
第６の発明は、センサの全面に白色塗料を塗布し、該白
色塗料を塗布した上面にはっ水加工を施し、下面に金蒸
着を施し、各層毎の主として大気中の炭酸ガスを観測す
るセンサを用いる。

【００１１】第７の発明は、大気ガスによる影響を除去
したセンサの気温と大気ガスの影響を受けたセンサ気温
を測定する測定手段と、測定手段により測定された値に
基づいて大気中のガス量を求める推定手段とを有する。
第８の発明では、第７の発明において、測定手段は、日
射の影響を除去すると共に、大気中の赤外放射に無感な
素材を蒸着した第１のセンサを有する。

【００１２】第９の発明では、第８の発明における第１
のセンサは、全面に少なくとも白色塗料を塗布し、該
白色塗料を塗布した全面に金蒸着を施し、各層毎の気温
を観測する気温センサを含む。第１０の発明では、第７
の発明における測定手段は、日射の影響を除去すると共
に、赤外放射に無感な素材を塗布すると共に、オゾンに
感度を示す素材を蒸着し、オゾン及び炭酸ガスの放射量
を測定する第２のセンサを有する。

【００１３】第１１の発明では、第１０の発明において
第２のセンサは、センサの全面に白色塗料を塗布し、少
なくとも該白色塗料を塗布した表面に金蒸着を施し、該
金蒸着面にＳｉＯ蒸着を施し、さらに、少なくとも上半
面にはっ水剤を塗布し、各層におけるオゾン及び炭酸ガ
スを測定するオゾン・炭酸ガスセンサを含む。第１２の
発明では、第７の発明における測定手段は、日射の影響
を除去すると共に、赤外放射に無感な素材を塗布し、炭
酸ガスの放射量を測定する第３のセンサを有する。

【００１４】第１３の発明では、第１０の発明において
第３のセンサは、センサの全面に白色塗料を塗布し、少
なくとも該白色塗料を塗布した表面の少なくとも下半面
に金蒸着を施し、少なくとも上半面にはっ水剤を塗布
し、各層における炭酸ガスを測定する炭酸ガスセンサを
含む。第１４の発明では、上記の推定手段は、各層毎の
気温センサから入力された値とオゾン・炭酸ガスセンサ
の測定値を用いて計算された放射量と、各層毎の気温セ
ンサから入力された値と、炭酸ガスセンサの測定値によ
り計算された放射量との関係からオゾン成分比を計算す
る比率計算手段と、全ての層において、オゾン、炭酸ガ
ス、水蒸気の各ガス量の変化がなくなるまで、比率計算
手段を繰り返すように制御し、一定のガス量の推定結果
を算出する推定結果算出手段とを含む。

【００１５】第１５の発明では、ラジオゾンデに搭載さ
れる気温センサ、オゾン・炭酸ガスセンサ、炭酸ガスセ
ンサと、地上に配置される推定手段を有する。第１６の
発明では、ラジオゾンデに搭載される気温センサ、オゾ
ン・炭酸ガスセンサ、炭酸ガスセンサ及び推定手段と、
推定手段で算出された推定値を地上に転送する推定値転
送手段とを有する。

【００１６】上記の第１及び第７の発明では、一つのラ
ジオゾンデに、種々の測定対象毎に設けられるセンサを
装着することにより、大規模な測定システムが不要であ
ると共に、不要な赤外放射、または、水蒸気による影響
を除去して測定することにより、測定誤差を除去し、測
定された値に基づいて、各層における大気の気温、大気
中のオゾン、炭酸ガス、水蒸気の各推定値を求めるた
め、正確な推定値が求められる。

【００１７】第２の発明では、日射の影響を除去すると
共に、大気中の赤外放射に無感な素材を蒸着したセンサ
を用いるため、日射と赤外放射による温度へ影響を与え
ない。第３の発明では、センサの全面に少なくとも白色
塗料を塗布し、該白色塗料を塗布した全面に金蒸着を施
す。これにより、当該白色塗料は、日射に対して反射率
が大きく日射による昇温誤差は殆ど問題にならない。ま
た、金蒸着させることにより赤外放射に対して全波長に
渡って略完全に近く反射し、水蒸気や雲粒等が付着する
ことがなく、さらに、表面が腐食されて赤外放射に感度
を持つような問題がないため、日射と赤外放射による温
度測定に影響を与えず、各層毎の正確な気温を測定する
ことが可能となる。

【００１８】第４の発明では、日射の影響を除去し、赤
外放射に無感な素材で蒸着し、赤外放射ガス体から放射
される赤外放射に感度をもつように表面処理すると共
に、はっ水剤で被覆し、大気中の水蒸気や雲粒の凝付着
を除去した測定対象毎に最適なセンサを設けることが可
能となる。第５の発明は、少なくともセンサの上面にＳ
ｉＯ蒸着を施し、該ＳｉＯ蒸着面にはっ水剤を塗布する
ことで、大気中のオゾン、炭酸ガスの測定値が正確なも
のとなる。

【００１９】第６の発明は、センサの全面に白色塗料を
塗布し、該白色塗料を塗布した上面にはっ水加工を施
し、下面に金蒸着を施すことにより、大気中の炭酸ガス
の測定値が正確なものとなる。第６及び第１４の発明
は、各測定値を求める際に、上記の各センサからの値と
気温測定値を用いて、各測定対象の放射量との関係から
オゾン成分比を計算し、全ての層において、オゾン、炭
酸ガス、水蒸気の各ガス量の変化がなくなるまで、オゾ
ン成分比の計算を繰り返することで、一定のガス量の推
定結果を算出することが可能となる。

【００２０】第８及び第９の発明は、白色塗料を塗布す
ることにより、日射の影響を除去すると共に、金蒸着を
施すことにより大気中の赤外放射に無感な気温センサを
実現できる。第１０及び第１１の発明は、白色塗料を塗
布することにより日射の影響を除去すると共に、金蒸着
を施すことにより赤外放射に無感とし、オゾンに感度を
示すＳｉＯ蒸着を施すことによりオゾン及び炭酸ガスの
放射量を測定するオゾン・炭酸ガスセンサを実現でき
る。

【００２１】第１２及び１３の発明は、白色塗料を塗布
することにより日射の影響を除去すると共に、赤外放射
に無感な金蒸着を施すことにより、炭酸ガスの放射量を
測定する炭酸ガスセンサを実現できる。第１５の発明
は、ラジオゾンデに搭載される前述の気温センサ、オゾ
ン・炭酸ガスセンサ、炭酸ガスセンサと、地上に配置さ
れる前述の推定手段によりセンサ部分と推定手段とを分
離して設けることによりラジオゾンデに積載される部材
が軽量となる。

【００２２】第１６の発明は、ラジオゾンデに前述の気
温センサ、オゾン・炭酸ガスセンサ、炭酸ガスセンサ及
び前述の推定手段を一つのラジオゾンデに積載すること
で、既に求められた推定値のみを地上に転送すればよい
ため、通信量が削減できる。上記のように、本発明は、
白色塗料の多くは、日射に対して反射率が大きく日射に
よる上昇誤差は殆ど問題にならない。また、金の表面
は、赤外放射に対しては、全波長に亘って略完全に反射
し、水蒸気や雲粒等が付着することもなく、また、その
表現が腐食して赤外放射の感度を持つようになるような
問題が発生しない点に着目し、白塗りサーミスタの上に
金蒸着したセンサには日射及び赤外線放射の影響は殆ど
なく、また、大気中で水蒸気の吸着や雲粒の付着等のト
ラブルもなく、大気中で暴露して使用する気温観測セン
サとして理想的なものと考えられる。この事は気球によ
る試験飛行観測結果でも確認されている。

【００２３】また、赤外放射誤差を日射誤差を含めてな
くするには、従来の方式における気温センサの本発明の
センサで置き換えることにより解決するが、大気放射ガ
スの測定には、それぞれの吸収帯に少なくとも２０％以
上の吸収能を持つようにセンサの表面処理が必要であ
る。このため、本発明では、炭酸ガス測定において、白
色塗料の中から適当な素材を選定して、塗装工程等の品
質管理を旨く行うことで略達成されるが、オゾンの測定
には、オゾン吸収帯に大きな感度を持つ素材は余り多く
ない。しかし、これには、本発明による金蒸着の上に蒸
着させるＳｉＯの膜の厚さを厚くすることで可能であ
り、５０％の吸収能を持つセンサを作成することが可能
である。

【００２４】しかし、これらのセンサをそのまま大気中
で使用すると、その表面に大気中の水蒸気や雲粒が吸着
して表面の赤外放射特性値を変化させるため、大気放射
ガスの正確な測定が不可能になるので、これを防止する
ために、本発明では、その表面に適当なはっ水剤を塗布
する。また、本発明では、ゾンデに水平に装着されたセ
ンサの下半面を金蒸着し、赤外放射に少しでも感度を持
つセンサは雲の放射に影響のない上層大気中の大気ガス
の測定において、下方向からの照り返しを防止し、上方
向からのものだけを観測を可能とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のゾンデに搭載さ
れる測定器の構成を示す。同図に示す測定器には、地上
との交信を行うための発振アンテナ１０、測定結果を発
振アンテナ１０を介して地上に測定結果を通知する及
び、各センサのデータを取得する測定制御部２０、オゾ
ン及び炭酸ガスの測定を行うためのオゾン／炭酸ガスセ
ンサ３０、炭酸ガスのみを測定する炭酸ガスセンサ４
０、気温を測定するための気温センサ５０、及び各セン
サにおいて取得したデータがどの高層において取得した
データであるかを認識するための気圧センサ６０から構
成される。

【００２６】これらの各センサには、測定する目的毎に
センサ自体の塗布している材質が異なる。これらのセン
サに使用される材質は、白色塗料、金蒸着、ＳｉＯ蒸
着、はっ水剤等がある。白色塗料は、センサの表面を被
覆することにより日射の影響を遮断する。金蒸着は、赤
外放射に無感であるため、センサの表面の上部面、また
は、下部面を被覆することにより、それらの方向からの
赤外放射に対して無感となる。このため、センサの上部
または、下部からの赤外放射をセンシングしないため、
上部からの太陽光による赤外放射または、地上からの照
り返しによる赤外放射を遮断する。なお、本発明におい
て、赤外放射を無感とするために金蒸着を用いるものと
するが、他の素材において同様に赤外放射が可能な材質
を用いてもよい。但し、現在のところ、他の素材では実
験等により錆等の付着が認められており、金蒸着が最も
好ましいと言える。

【００２７】ＳｉＯ蒸着は、オゾンにのみ反応するた
め、センサ表面に当該ＳｉＯ蒸着することにより、オゾ
ンの測定が可能となる。はっ水剤は、水蒸気付着による
誤差を防止するため、大気中の水蒸気や雲粒が凝付着す
ることを防止する。このような、素材を用途毎のセンサ
に塗布、蒸着させることにより、測定対象に最も有効な
センサを構成できる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図２は、本発明の一実施例のオゾン／炭酸ガスセン
サの構成を示す。同図に示すオゾン／炭酸ガスセンサ３
０は、最も当該センサ３０の内部（コア部分）には、計
測部材であるサーミスタ３６があり、その外側には、ガ
ラス３５、さらに、白色塗料３４、さらにその外側は金
蒸着３３とし、上半分の面にはＳｉＯ蒸着３２とし、さ
らにその上半分の面にはっ水剤３１を塗布した構成であ
る。

【００２９】このようなオゾン／炭酸ガスセンサ３０の
構成とすることにより、センサ３０の上部の最も外側に
塗布されているはっ水剤３１により水蒸気や雲粒を除去
することが可能であり、当該上部の内側をＳｉＯ蒸着３
２とすることにより、オゾン量を検知することが可能と
なる。さらに、その内側全体を金蒸着３３とすることに
より赤外線放射を除去する。さらに、その内側に白色塗
料３４を塗布することにより、日射の影響を除去し、そ
の内側にガラス３５を具備することによりオゾンと炭酸
ガスの放射温度をサーミスタ３６に伝導させ、当該サー
ミスタ３６により計測されたオゾン量と炭酸ガス量によ
る放射温度を測定制御部２０に通知する。

【００３０】図３は、本発明の炭酸ガスセンサの構成を
示す。同図に示す炭酸ガスセンサ４０は、当該センサ４
０の最も外側の上部の面にはっ水剤３１を塗布し、さら
に、最も外側の下部の面を金蒸着３３とし、それらの内
側全体に白色塗料３４を塗布し、さらにその内側には硝
子３５を具備し、当該センサ４０の中心部（コア部分）
にサーミスタ３６を設けた構成である。

【００３１】このような構成とすることにより、オゾン
放射には殆ど感度を持たないが、炭酸ガス、雲、水蒸気
には敏感であるサーミスタ３６に対して、はっ水剤３１
により、上部からの水蒸気や雲粒の影響を除去し、下部
の表面に金蒸着３３することにより、地上からの照り返
しによる赤外放射を検出せず、その内部に白色塗料３４
を塗布することにより、日射による影響を除去すること
ができるため、炭酸ガスのみを検知することができる。

【００３２】図４は、本発明の一実施例の気温測定セン
サの構成を示す。同図に示す気温測定センサ５０は、当
該センサ５０の表面全体を金蒸着３３することにより、
赤外放射に無感となるため、赤外放射による熱による検
知温度の測定誤差を低減する。さらに、金蒸着３３面の
内部全体に白色塗料３４を塗布することによる日射によ
る影響を除去し、正確な測定気温をサーミスタ３６に伝
導させることが可能である。

【００３３】上記のセンサの他に、気圧センサ６０があ
り、当該気圧センサ６０は、上記の各センサにより検知
された高度を計測するために気圧パラメータを測定制御
部２０に転送する。なお、上記の各センサは、ゾンデ７
０に対して略水平に設置されることが望ましい。これ
は、センサにより塗布処理、蒸着処理が施されている面
が上半面のみであったり、下半面であったりするため、
センサ設置の際に大きな傾斜があるのは望ましくない。

【００３４】次に、測定制御部２０において、各センサ
２０、３０、４０、５０、６０から転送されたセンサデ
ータを用いた大気ガス量の推定計算について説明する。
図５は、本発明の一実施例の測定制御部の構成を示す。
同図に示す測定制御部２０は、測定値入力部２１、測定
値記憶部２２、炭酸ガス・水蒸気計算部２３、オゾン・
炭酸ガス・水蒸気計算部２４、成分比計算部２５、判定
部２６及び結果出力部２７より構成される。

【００３５】測定値入力部２１は、オゾン／炭酸ガスセ
ンサ３０、炭酸ガスセンサ４０、気温センサ５０、及び
気圧センサ６０からの各層毎の各々の測定値を入力し、
当該測定値を測定値記憶部２２に格納する。測定値記憶
部２２は、各層毎のセンサの測定値を格納する。炭酸ガ
ス・水蒸気計算部２３は、炭酸ガスセンサ４０から入力
された測定値と、気温センサ５０から取得した測定値に
基づいて対流圏及び成層圏での炭酸ガス及び水蒸気の放
射量を求める。

【００３６】オゾン・炭酸ガス・水蒸気計算部２４は、
オゾン・炭酸ガスセンサ３０から入力された測定値と、
気温センサ５０から取得した測定値に基づいて対流圏及
び成層圏でのオゾン、炭酸ガス及び水蒸気の放射量を求
める。成分比計算部２５は、炭酸ガス・水蒸気計算部２
３とオゾン・炭酸ガス・水蒸気計算部２４から取得した
結果からオゾンの成分比を求める。

【００３７】判定部２６は、成分比計算部２５で求めら
れた値が変動しなくなったかを判定し、前回の計算値と
変化がある場合には、炭酸ガス・水蒸気計算部２３とオ
ゾン・炭酸ガス・水蒸気計算部２４に対して再計算を要
求し、変化がない場合には、結果出力部２７に出力す
る。結果出力部２７は、判定部２６より転送された値を
発振アンテナ１０を介して地上に通知する。

【００３８】なお、測定制御部２０は、各センサに対し
て測定対象毎に稼動するセンサを所定の時間毎に切り替
えて交互に測定動作を制御する機能を有することも可能
である。また、当該測定動作の制御を行わずに、各セン
サが同時に稼動するような制御であってもよい。また、
当該測定制御部２０は、図１の構成では、他のセンサに
連接して設けられているが、この例に限定されることな
く、地上に配置し、各センサからの測定値をセンサから
通信手段を用いて地上に転送し、地上側で推定値の計算
を行うようにしてもよい。

【００３９】図６は、本発明の一実施例の測定制御部に
おける大気ガス量の推定計算の動作を示すフローチャー
トである。なお、以下に示すフローチャートにおいて、
各層については、所定の層において気圧センサ６０から
入力された気圧値に基づいて層の位置情報が入力されて
いるものとし、さらに、以下の説明に用いられているｎ
は、高度を示す。

【００４０】ステップ１０１）１〜ｎ−１層のガス量
分布を仮定する。当該仮定の方法は、本発明の主旨では
ないので、詳細な説明は省略するが、各層における既存
のガス量の分布値が入力されるものとする。この値は、
以下のステップ１０２〜ステップ１０５の計算に必要な
当該ガス分子の成分比の初期値となる。ステップ１０２）炭酸ガスセンサ４０から炭酸ガスの
観測値として、Ｔbnと、気温センサ５０からの測定気温
Ｔcnが入力されると、測定制御部２０は、対流圏での情
報からの炭酸ガスセンサ４０の放射誤差係数（センサ比
熱）Ｃｂを決定する。

【００４１】放射誤差係数Ｃｂは、以下の計算式より求
められる。

【００４２】

【数１】

【００４３】ここで、

【００４４】

【外１】

【００４５】ステップ１０３）さらに、炭酸ガスセン
サ４０からの観測値Ｔbnを用いて、対流圏、成層圏の炭
酸ガスＣＯ₂、水蒸気Ｈ₂Ｏの放射量を求める。これら
の放射量は、当該炭酸ガス全分子から放出され、途中で
吸収され、炭酸ガスセンサ４０に到達する赤外線放射量
を求めるものであり、以下の計算により求められる。 Φ_k×τ_kn 但し、Φ_kは第ｋ層からの放射量であり、分子成分比、
気圧、温度の関数である。τ_knは、ｋ層から炭酸ガスセ
ンサ４０が存在しているｎ層までの透過率であり、分子
成分比と気圧関数である。

【００４６】ステップ１０４）次に、測定制御部２０
は、オゾン／炭酸ガスセンサ３０から観測値Ｔanが入力
されると、対流圏での情報からのオゾン／炭酸ガスセン
サ３０の放射誤差係数Ｃa を決定する。当該放射誤差係
数Ｃa は、以下の式により計算される。

【００４７】

【数２】

【００４８】ここで、

【００４９】

【外２】

【００５０】ステップ１０５）次に、測定制御部２０
は、オゾンＯ₃、炭酸ガスＣＯ₂、及び水蒸気Ｈ₂Ｏの
放射量を以下の式で計算する。 Φ_k×τ_kn 但し、Φ_kは第ｋ層からの放射量であり、分子成分比、
気圧、温度の関数である。τ_knは、ｋ層からオゾン／炭
酸ガスセンサ３０が存在しているｎ層までの透過率であ
り、分子成分比と気圧の関数である。

【００５１】ステップ１０６）上記のステップ１０３
とステップ１０５により求められた値により各ｎ層での
オゾン成分比を計算する。ステップ１０７）上記のステップ１０２〜ステップ１
０６までの計算を、全ての層において、オゾン、炭酸ガ
ス、水蒸気のガス量の変化がなくなるまで繰り返す。変
化がなくなった場合には処理を終了する。

【００５２】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
ることなく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能
である。

【００５３】

【発明の効果】上記の第１及び第７の発明では、軽量な
センサの構造に測定対象の特徴に応じた構造とすること
により、各層における大気の気温、大気中のオゾン、炭
酸ガス、水蒸気の各推定値を正確に求めることが可能で
あり、従来のようなドブソン分光器を使用しなくとも、
種々のセンサを一つのラジオゾンデに積載可能であり、
大規模な測定システムが不要となる。

【００５４】第２及び第３の発明では、日射の影響を除
去すると共に、大気中の赤外放射に無感な素材を蒸着し
たセンサを用いるため、日射と赤外放射による温度へ影
響を与えず、各層毎の正確な気温を測定することが可能
となる。第４及び第５の発明では、日射の影響を除去
し、赤外放射に無感な素材で蒸着し、赤外放射ガス体か
ら放射される赤外放射に感度をもつように表面処理する
と共に、はっ水剤で被覆し、大気中の水蒸気や雲粒の凝
付着を除去し、正確な大気中のオゾン、炭酸ガスの測定
値が得られる。

【００５５】第６の発明は、センサの全面に白色塗料を
塗布し、該白色塗料を塗布した上面にはっ水加工を施
し、下面に金蒸着を施すことにより、正確な各層毎の大
気中の炭酸ガスの測定が可能となる。第８及び第９の発
明は、白色塗料を塗布することにより、日射の影響を除
去すると共に、金蒸着を施すことにより大気中の赤外放
射に無感な誤差の少ない気温センサを実現できる。

【００５６】第１０及び第１１の発明は、白色塗料を塗
布することにより日射の影響を除去すると共に、金蒸着
を施すことにより赤外放射に無感とし、オゾンに感度を
示すＳｉＯ蒸着を施すことにより、誤差の少ないオゾン
及び炭酸ガスの放射量を測定するオゾン・炭酸ガスセン
サを実現できる。第１２及び１３の発明は、白色塗料を
塗布することにより日射の影響を除去すると共に、赤外
放射に無感な金蒸着を施すことにより、誤差の少ない炭
酸ガスの放射量を測定する炭酸ガスセンサを実現でき
る。

【００５７】第１４の発明は、測定誤差が少ない各セン
サからの値と気温測定値を用いて、各測定対象の放射量
との関係からオゾン成分比を計算し、全ての層におい
て、オゾン、炭酸ガス、水蒸気の各ガス量の変化がなく
なるまで、オゾン成分比の計算を繰り返することで、一
定のガス量の推定結果を算出することができる。第１５
の発明は、ラジオゾンデに接続される前述の気温セン
サ、オゾン・炭酸ガスセンサ、炭酸ガスセンサと、地上
に配置される推定手段とを分離して設けることによりラ
ジオゾンデに積載される部材がより軽量となる。

【００５８】第１６の発明は、ラジオゾンデに前述の気
温センサ、オゾン・炭酸ガスセンサ、炭酸ガスセンサ及
び前述の推定手段を一つのラジオゾンデに積載すること
で、既に求められた推定値のみを地上に転送すればよい
ため、通信量が削減できると共に、地上のセンタにおけ
る処理が簡易化できる。このように、本発明によれば、
上記の所要個数の各センサを現行のゾンデに搭載して観
測することにより、オゾンや大気温暖化ガスの常時測定
が可能となり、これらのガスの実体究明を更に促進し、
気温測定精度の向上と共に、オゾン層破壊や地球温暖化
問題の解明に効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のソンデに搭載される測定器の構成図で
ある。

【図２】本発明の一実施例のオゾン／炭酸ガスセンサの
構成図である。

【図３】本発明の一実施例の炭酸ガスセンサの構成図で
ある。

【図４】本発明の一実施例の気温測定センサの構成図で
ある。

【図５】本発明の一実施例の測定制御部の構成図であ
る。

【図６】本発明の一実施例の測定制御部における大気ガ
ス推定計算の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０発振アンテナ２０測定制御部２１測定値入力部２２測定値記憶部２３炭酸ガス・水蒸気計算部２４オゾン・炭酸ガス・水蒸気計算部２５成分比計算部２６判定部２７結果出力部３０オゾン／炭酸ガスセンサ３１はっ水剤３２ＳｉＯ蒸着３３金蒸着３４白色塗料３５ガラス３６サーミスタ４０炭酸ガスセンサ５０気温センサ６０気圧センサ７０ゾンデ

フロントページの続き (72)発明者松浦俊彦神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者長谷川光紀神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者棚橋修一神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気中のガスによる影響を除去する第１
の気温センタと、前記ガスの影響を受ける第２の気温セ
ンサとをラジオゾンデに装着し、前記第１の気温センサと前記第２の気温センサの測定値
に基づいて、大気中のガス量を求めることを特徴とする
大気ガスの測定方法。
【請求項２】前記センサの表面に白色塗料を塗布し、
日射の影響を除去すると共に、大気中の赤外放射に無感
な素材を蒸着したセンサを用いる請求項１記載の大気ガ
ス測定方法。
【請求項３】前記センサの全面に少なくとも白色塗料
を塗布し、該白色塗料を塗布した全面に金蒸着を施し、
各層毎の気温を観測するセンサを用いる請求項２記載の
大気ガス測定方法。
【請求項４】日射の影響を除去したセンサを赤外放射
に無感な素材で蒸着し、下方または、上方からの赤外放
射を無感にし、赤外放射ガス体から放射される赤外放射
に感度をもつように表面処理し、さらに、はっ水剤で被
覆し、大気中の水蒸気や雲粒の凝付着を除去するセンサ
を用いる請求項１記載の大気ガス測定方法。
【請求項５】少なくとも前記センサの上面にＳｉＯ蒸
着を施し、該ＳｉＯ蒸着面にはっ水剤を塗布し、各層毎
の主として大気中のオゾン、炭酸ガスを観測するセンサ
を用いる請求項４記載の大気ガス測定方法。
【請求項６】前記センサの全面に白色塗料を塗布し、
該白色塗料を塗布した上面にはっ水加工を施し、下面に
金蒸着を施し、各層毎の主として大気中の炭酸ガスを観
測するセンサを用いる請求項４記載の大気ガス測定方
法。
【請求項７】大気ガスによる影響を除去したセンサの
気温と大気ガスの影響を受けたセンサ気温を測定する測
定手段と、前記測定手段により測定された値に基づいて大気中のガ
ス量を求める推定手段とを有することを特徴とする大気
ガス測定システム。
【請求項８】前記測定手段は、日射の影響を除去すると共に、大気中の赤外放射に無感
な素材を蒸着した第１のセンサを有する請求項７記載の
大気ガス測定システム。
【請求項９】前記第１のセンサは、全面に少なくとも白色塗料を塗布し、該白色塗料を塗布
した全面に金蒸着を施し、各層毎の気温を観測する気温
センサを含む請求項８記載の大気ガス測定システム。
【請求項１０】前記測定手段は、日射の影響を除去すると共に、赤外放射に無感な素材を
塗布すると共に、オゾンに感度を示す素材を蒸着し、オ
ゾン及び炭酸ガスの放射量を測定する第２のセンサを有
する請求項７記載の大気ガス測定システム。
【請求項１１】前記第２のセンサは、センサの全面に白色塗料を塗布し、少なくとも該白色塗
料を塗布した表面に金蒸着を施し、該金蒸着面にＳｉＯ
蒸着を施し、さらに、少なくとも上半面にはっ水剤を塗
布し、各層におけるオゾン及び炭酸ガスを測定するオゾ
ン・炭酸ガスセンサを含む請求項１０記載の大気ガス測
定システム。
【請求項１２】前記測定手段は、日射の影響を除去すると共に、赤外放射に無感な素材を
塗布し、炭酸ガスの放射量を測定する第３のセンサを有
する請求項７記載の大気ガス測定システム。
【請求項１３】前記第３のセンサは、センサの全面に白色塗料を塗布し、少なくとも該白色塗
料を塗布した表面の少なくとも下半面に金蒸着を施し、
少なくとも上半面にはっ水剤を塗布し、各層における炭
酸ガスを測定する炭酸ガスセンサを含む請求項１０記載
の大気ガス測定システム。
【請求項１４】前記推定手段は、各層毎の前記気温センサから入力された値と前記オゾン
・炭酸ガスセンサの測定値を用いて計算された放射量
と、各層毎の前記気温センサから入力された値と、炭酸
ガスセンサの測定値により計算された放射量との関係か
らオゾン成分比を計算する比率計算手段と、全ての層において、オゾン、炭酸ガス、水蒸気の各ガス
量の変化がなくなるまで、前記比率計算手段を繰り返す
ように制御し、一定のガス量の推定結果を算出する推定
結果算出手段とを含む請求項９、１１、及び１３記載の
大気ガス測定システム。
【請求項１５】前記ラジオゾンデに搭載される前記気
温センサ、前記オゾン・炭酸ガスセンサ、前記炭酸ガス
センサと、地上に配置される前記推定手段を有する請求項９、１
１、１３及び１４記載の大気ガス測定システム。
【請求項１６】前記ラジオゾンデに搭載される前記気
温センサ、前記オゾン・炭酸ガスセンサ、前記炭酸ガス
センサ及び前記推定手段と、前記推定手段で算出された推定値を地上に転送する推定
値転送手段とを有する請求項９、１１、１３及び１４記
載の大気ガス測定システム。