(57)【要約】  本発明は、特定の場所の領域を表す蒸発量を推定するための方法およびシステムに関する。その方法は、気温情報を受信し、受信した気温情報を用いて、その特定の場所の少なくとも平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を決定し、その特定の場所での土壌熱フラックスと放射収支量をそれぞれ示す土壌熱フラックス情報と放射収支量情報を受信し、その特定の場所に関連する少なくとも決定した平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を用いることにより、その特定の場所での顕熱フラックスを決定し、決定した顕熱フラックス、受信した土壌熱フラックス情報および受信した放射収支量情報を用いることにより、その特定の場所での蒸発量の推定値を決定するステップを含む。
2013504078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の場所の領域を表す蒸発量を推定する方法であって、
前記特定の場所の温度センサから気温情報を受信するステップと、
受信した前記気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、前記特定の場所での少なくとも平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を決定するステップと、
前記特定の場所での土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信するステップと、
前記特定の場所での放射収支量を示す放射収支量情報を受信するステップと、
前記特定の場所に関連する、少なくとも決定した前記平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を用いることにより、前記特定の場所での顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定するステップと、
決定した前記顕熱フラックス、受信した前記土壌熱フラックス情報および受信した前記放射収支量情報を用いることにより、前記特定の場所での前記蒸発量の推定値を実質的に数十分ごとに決定するステップと
を含む方法。
【請求項２】
実質的にリアルタイムか、ほぼリアルタイムか、または数十分ごとに蒸発量を推定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
動かすことができるかまたは持ち運ぶことができ、実質的にリアルタイムで前記気温の歪み度を決定する統計モーメント関数を備えるデータロガー装置から、前記気温の前記歪み度を示す前記気温情報を受信するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記データロガーから受信した前記気温情報に関連する統計モーメント情報から実質的にリアルタイムで前記気温の前記歪み度を決定するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定するステップと、
決定した前記気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信するステップと、
受信した前記気温差情報および前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの間のセンサ距離を用いて、前記気温の構造関数ＣＴ２を決定するステップと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
慣性副層内で気温の歪み度を調整することを含む温度分散方法によって前記顕熱フラックスを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記温度分散方法がモニン・オブコフの相似則（「ＭＯＳＴ」）に依拠している、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
決定した前記屈折率の構造パラメタＣｎ２を用いて、ＭＯＳＴを用いた反復法を介してオフラインで前記顕熱フラックスを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ユーザが指定した時間遅れについての気温構造関数を介して、粗度副層について前記顕熱フラックスを決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
２次、３次および５次の気温構造関数をそれぞれ決定するステップと、前記気温構造関数を用いて、表面更新方法を介してオフラインで顕熱フラックスを決定するステップとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記蒸発量の推定値を決定するステップが、決定した前記顕熱フラックスと受信した前記土壌熱フラックスを前記放射収支量から減じることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
特定の場所の領域を表す蒸発量を推定するためのシステムであって、
前記特定の場所の温度センサから気温情報を受信するように構成された気温受信機モジュールと、
受信した前記気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、前記特定の場所での少なくとも平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を決定するように動作可能なプロセッサと、
前記特定の場所の土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信するように構成された土壌熱フラックス受信機モジュールと、
前記特定の場所に関連する放射収支量を示す放射収支量情報を受信するように構成された放射収支量受信機モジュールと、
前記特定の場所での少なくとも決定した前記平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を実質的に数十分ごとに用いることにより、前記特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的にリアルタイムで決定するように構成された顕熱フラックス決定モジュールと、
少なくとも決定した前記顕熱フラックス、受信した前記土壌熱フラックス情報および受信した前記放射収支量情報を用いることにより、前記特定の場所の前記蒸発量のレベルの推定値を実質的にリアルタイムで決定するように構成された蒸発量決定モジュールと
を備えるシステム。
【請求項１４】
前記気温受信機モジュールが、動かすことができるかまたは持ち運ぶことができるデータロガー装置と通信可能なように連結され、前記データロガー装置が、実質的にリアルタイムで前記気温の前記歪み度を決定する統計モーメント関数を適用するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
慣性副層内で気温の歪み度を調整することを含む温度分散方法によって前記顕熱フラックスを決定するように、前記顕熱フラックス決定モジュールが構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記温度分散方法がモニン・オブコフの相似則（ＭＯＳＴ）に依拠している、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定し、
決定した前記気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定する
ように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信し、
前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの間のセンサ距離を決定または受信し、
受信した前記気温差情報および決定または受信した前記センサ距離を用いて、前記気温の構造関数ＣＴ２を決定する
ようにさらに構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃによって製造されたＣＲ３０００、ＣＲ５０００およびＣＲ９０００（Ｘ）ユニットのモデルからなる群より選択された基盤装置を前記データロガー装置が含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
機械によって実行されたときに、前記機械に、
特定の場所の温度センサから気温情報を受信させ、
受信した前記気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、前記特定の場所に関連する平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を決定させ、
前記特定の場所に関連する土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信させ、
前記特定の場所に関連する放射収支量を示す放射収支量情報を受信させ、
前記特定の場所に関連する、少なくとも決定した前記平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を実質的に数十分ごとに用いることにより、前記特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定させ、
少なくとも決定した前記顕熱フラックス、受信した前記土壌熱フラックス情報および受信した前記放射収支量情報を用いることにより、前記特定の場所の前記蒸発量のレベルの推定値を実質的に数十分ごとに決定させる
命令を組み込んだ、機械読取り可能な媒体。
【請求項２１】
前記機械読取り可能な命令が、機械によって実行されたときに、前記機械にさらに、
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定させ、
決定した前記気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定させる、
請求項２０に記載の機械読取り可能な媒体。
【請求項２２】
前記機械読取り可能な命令が、機械によって実行されたときに、前記機械に、
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信させ、
前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの間のセンサ距離を決定または受信させ、
受信した前記気温差情報および決定または受信した前記センサ距離を用いて、前記気温の構造関数ＣＴ２を決定させる
請求項２１に記載の機械読取り可能な媒体。
【請求項２３】
データロガー装置によって読み取られるように構成されている、請求項２０に記載の機械読取り可能な媒体。
【請求項２４】
データロガー装置によって実行可能な埋め込みのコードを含む、請求項２０に記載の機械読取り可能な媒体。
【請求項２５】
特定の場所の温度センサから気温情報を受信するための手段と、
受信した前記気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、前記特定の場所に関連する平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を決定するための手段と、
前記特定の場所に関連する土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信するための手段と、
前記特定の場所に関連する放射収支量を示す放射収支量情報を受信するための手段と、
前記特定の場所に関連する、少なくとも決定した前記平均気温、前記気温の標準偏差および前記気温の歪み度を用いることにより、前記特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定するための手段と、
少なくとも決定した前記顕熱フラックス、受信した前記土壌熱フラックス情報および受信した前記放射収支量情報を用いることにより、前記特定の場所の前記蒸発量のレベルの推定値を実質的に数十分ごとに決定するための手段と
を含むデータロガー装置。
【請求項２６】
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定するための手段と、
決定した前記気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定するための手段と
をさらに備える、請求項２５に記載のデータロガー装置。
【請求項２７】
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信するための手段と、
前記第１の温度センサと前記第２の温度センサの間のセンサ距離を決定または受信するための手段と、
受信した前記気温差情報および決定または受信した前記センサ距離を用いて、前記気温の構造関数ＣＴ２を決定するための手段と
をさらに備える、請求項２６に記載のデータロガー装置。
【請求項２８】
前記気温の前記歪み度を決定するための適当な統計モーメント命令を適用するように構成されている、請求項２５に記載のデータロガー装置。
【請求項２９】
３次の前記モーメント、前記平均気温および前記気温の標準偏差から歪み度を決定するように構成されている、請求項２８に記載のデータロガー装置。
【請求項３０】
Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃによって製造されたＣＲ３０００、ＣＲ５０００およびＣＲ９０００（Ｘ）ユニットのモデルからなる群より選択された基盤装置を備える、請求項２８に記載のデータロガー装置。
【請求項３１】
請求項２５に記載のデータロガー装置と、
第１の気温センサおよび
前記第１の気温センサから予め定められたセンサ距離だけ間隔を空けた第２の気温センサ
を備える気温差センサと
を備えるデータロギングキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的にリアルタイムで、例えば数十分ごとに、顕熱フラックスと、したがってある領域を表す蒸発量を推定するための方法およびシステムに関する。本発明はまた、蒸発量を推定するためのデータロガー装置およびデータロギングキットに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸発量は地表面での水収支の主要な構成要素である。蒸発量を決定することは水資源を管理するために重要であるが、蒸発量が直接測定されることはほとんどなく、通常別の測定値から推量される。例えば、自動気象観測点からのデータにより、草の基準蒸発量と背が高い作物の基準蒸発量をほぼリアルタイムで推定することが可能になる。この方法の不都合な点は、実際の蒸発量をオフラインで計算するために作物因子（Ｋ）が必要になる（実際の蒸発量＝Ｋ×草の基準蒸発量）ということである。作物因子は、作物の種類や、作物の成長段階、管理の実施によって変動する。
【０００３】
蒸発量を決定する他の方法および／またはシステムは計算負荷が高く、ほぼリアルタイムで蒸発量を推定することができない。また、蒸発量を決定する他の方法および／またはシステムは、法外な費用がかかるか、手間がかかるか、または動作させるのに特別な技能が必要である。
【０００４】
安価かつ低出力であり適度に正確なシステムであって、数十分ごとに蒸発量を推定することができ較正する必要がないシステムが求められている。
【０００５】
本発明の一目的は、少なくとも、上記の問題と必要性に対処することである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、特定の場所の領域を表す顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに推定する方法が提供され、その方法は、
特定の場所の温度センサから気温情報を受信するステップと、
受信した気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、特定の場所に関連する平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を決定するステップと、
特定の場所に関連する、少なくとも決定した平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を用いることにより、特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定するステップと
を含む。
【０００７】
その方法は、キャノピー面上の２層間の気温差から大気の安定条件を決定するステップを含んでもよい。その代わりに、またはそれに加えて、その方法は、ある定められた時間遅れに関する３次の気温構造関数から上記大気の安定条件を決定するステップを含んでもよい。
【０００８】
その方法は、好ましくは、顕熱フラックスを実質的にリアルタイムで推定するステップを含んでもよい。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、特定の場所の領域を表す蒸発量を推定する方法が提供され、その方法は、
特定の場所の温度センサから気温情報を受信するステップと、
受信した気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、特定の場所での少なくとも平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を決定するステップと、
特定の場所での土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信するステップと、
特定の場所での放射収支量を示す放射収支量情報を受信するステップと、
特定の場所に関連する、少なくとも決定した平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を用いることにより、特定の場所での顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定するステップと、
決定した顕熱フラックス、受信した土壌熱フラックス情報および受信した放射収支量情報を用いることにより、特定の場所での蒸発量の推定値を実質的に数十分ごとに決定するステップと
を含む。
【００１０】
その方法は、実質的にリアルタイムか、ほぼリアルタイムか、または数十分ごとに蒸発量を推定するステップを含んでもよい。
【００１１】
その方法は、動かすことができるかまたは持ち運ぶことができ、実質的にリアルタイムで気温の歪み度を決定する統計モーメント関数を備えるデータロガー装置から、気温の歪み度を示す気温情報を受信するステップを含んでもよい。その代わりに、またはそれに加えて、その方法は、データロガーから受信した気温データに関連する統計モーメント情報から実質的にリアルタイムで気温の歪み度を決定するステップを含んでもよい。
【００１２】
その方法は、
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定するステップと、
決定した気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定するステップと
を含んでもよい。
【００１３】
特に、その方法は、
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信するステップと、
受信した気温差情報および第１の温度センサと第２の温度センサの間のセンサ距離を用いて、気温の構造関数ＣＴ２を決定するステップと
を含んでもよい。
【００１４】
その方法は、ユーザからセンサ距離を受信するステップを含んでもよい。その代わりに、またはそれに加えて、センサ距離は予め指定された距離である。
【００１５】
その方法は、気温差センサから気温差情報を受信するステップを含んでもよい。温度差センサは、既知のセンサ距離だけ間隔を空けた第１および第２の温度センサを備えてもよい。そのセンサ距離は、特定のまたはユーザにより定められたセンサ距離でもよい。
【００１６】
その方法は、慣性副層（ｉｎｅｒｔｉａｌ  ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）内で気温の歪み度を調整することを含む温度分散方法によって顕熱フラックスを決定するステップを含んでもよい。温度分散方法は、モニン・オブコフの相似則（ＭＯＳＴ）に依拠してもよい。
【００１７】
その方法は、決定した屈折率の構造パラメタＣｎ２を用いて、ＭＯＳＴを用いた反復法を介してオフラインで顕熱フラックスを決定するステップを含んでもよい。
【００１８】
その方法は、ユーザが指定した時間遅れについての気温構造関数を介して、粗度副層（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）について顕熱フラックスを決定するステップを含んでもよい。特に、その方法は、３次の気温構造関数から顕熱フラックスを決定するステップを含んでもよい。
【００１９】
蒸発量の推定値を決定するステップは、決定した顕熱フラックスと受信した土壌熱フラックスを放射収支量から減じることを含んでもよい。
【００２０】
その方法は、２次、３次および５次の気温構造関数をそれぞれ決定するステップを含んでもよい。その方法は、決定した気温構造関数を用いて、典型的には、決定した２次、３次および５次の気温構造関数を用いることにより、表面更新方法を介してオフラインで顕熱フラックスを決定するステップを含んでもよい。
【００２１】
その方法は、
特定の場所に関連する相対湿度情報を受信するステップと、
特定の場所に関連する風速情報を受信するステップと、
草の基準蒸発量を決定するステップと、
背が高い作物の基準蒸発量を決定するステップと
をさらに含んでもよい。
【００２２】
本発明の第３の態様によれば、特定の場所の領域を表す蒸発量を推定するためのシステムが提供され、そのシステムは、
特定の場所の温度センサから気温情報を受信するように構成された気温受信機モジュールと、
受信した気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、特定の場所での少なくとも平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を決定するように動作可能なプロセッサと、
特定の場所の土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信するように構成された土壌熱フラックス受信機モジュールと、
特定の場所に関連する放射収支量を示す放射収支量情報を受信するように構成された放射収支量受信機モジュールと、
特定の場所での少なくとも決定した平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を実質的に数十分ごとに用いることにより、特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的にリアルタイムで決定するように構成された顕熱フラックス決定モジュールと、
少なくとも決定した顕熱フラックス、受信した土壌熱フラックス情報および受信した放射収支量情報を用いることにより、特定の場所の蒸発量のレベルの推定値を実質的にリアルタイムで決定するように構成された蒸発量決定モジュールと
を備える。
【００２３】
少なくとも気温受信機モジュールは、動かすことができるかまたは持ち運ぶことができるデータロガー装置と通信可能なように連結してもよく、データロガー装置は、実質的にリアルタイムで気温の歪み度を決定する統計モーメント関数を含んでもよい。
【００２４】
慣性副層内で気温の歪み度を調整することを含む温度分散方法によって顕熱フラックスを決定するように、顕熱フラックス決定モジュールを構成してもよい。温度分散方法は、モニン・オブコフの相似則（ＭＯＳＴ）に依拠してもよい。
【００２５】
蒸発量決定モジュールは、決定した顕熱フラックスと受信した土壌熱フラックスを放射収支量から減じることにより、蒸発量の推定値を決定するように構成してもよい。
【００２６】
そのシステムは、
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定し、
決定した気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定する
ように構成してもよい。
【００２７】
そのシステムは、さらに、
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信し、
第１の温度センサと第２の温度センサの間のセンサ距離を決定または受信し、
受信した気温差情報および決定または受信したセンサ距離を用いて、気温の構造関数ＣＴ２を決定する
ように構成してもよい。
【００２８】
本発明の第４の態様によれば、命令を組み込んだ機械読取り可能な媒体が提供され、その命令は、機械によって実行されたときに、その機械に、
特定の場所の温度センサから気温情報を受信させ、
受信した気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、特定の場所に関連する平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を決定させ、
特定の場所に関連する土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信させ、
特定の場所に関連する放射収支量を示す放射収支量情報を受信させ、
特定の場所に関連する、少なくとも決定した平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を実質的に数十分ごとに用いることにより、特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定させ、
少なくとも決定した顕熱フラックス、受信した土壌熱フラックス情報および受信した放射収支量情報を用いることにより、特定の場所の蒸発量のレベルの推定値を実質的に数十分ごとに決定させる。
【００２９】
その機械読取り可能な媒体は、機械に、
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定させ、
決定した気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定させてもよい。
【００３０】
その機械読取り可能な媒体は、機械にさらに、
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信させ、
第１の温度センサと第２の温度センサの間のセンサ距離を決定または受信させ、
受信した気温差情報および決定または受信したセンサ距離を用いて、気温の構造関数ＣＴ２を決定させてもよい。
【００３１】
一実施例では、その機械はデータロガー装置でもよい。したがって、その機械読取り可能な媒体は、データロガー装置によって実行可能な埋め込みのコードを含んでもよい。
【００３２】
本発明の第５の態様によれば、データロガー装置が提供され、そのデータロガー装置は、
特定の場所の温度センサから気温情報を受信するための手段と、
受信した気温情報を用いて、実質的に数十分ごとに、特定の場所に関連する平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を決定するための手段と、
特定の場所に関連する土壌熱フラックスを示す土壌熱フラックス情報を受信するための手段と、
特定の場所に関連する放射収支量を示す放射収支量情報を受信するための手段と、
特定の場所に関連する、少なくとも決定した平均気温、気温の標準偏差および気温の歪み度を用いることにより、特定の場所に関連する顕熱フラックスを実質的に数十分ごとに決定するための手段と、
少なくとも決定した顕熱フラックス、受信した土壌熱フラックス情報および受信した放射収支量情報を用いることにより、特定の場所の蒸発量のレベルの推定値を実質的に数十分ごとに決定するための手段と
を含む。
【００３３】
その装置は、
実質的にリアルタイムで気温の構造関数ＣＴ２を決定するための手段と、
決定した気温の構造関数ＣＴ２を用いて実質的にリアルタイムで屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定するための手段と
を備えてもよい。
【００３４】
その装置は、
第１および第２の気温センサのそれぞれによって測定された気温の間の気温差情報を受信するための手段と、
第１の温度センサと第２の温度センサの間のセンサ距離を決定または受信するための手段と、
受信した気温差情報および決定または受信したセンサ距離を用いて、気温の構造関数ＣＴ２を決定するための手段と
をさらに備えてもよい。
【００３５】
そのデータロガー装置は、好ましくは、少なくとも気温の歪み度を決定するような統計モーメント命令を用いるデータロガーでもよい。そのデータロガー装置は、３次のモーメント、平均気温および気温の標準偏差から歪み度を決定するように構成してもよい。
【００３６】
本発明の第６の態様によれば、データロギングキットが提供され、そのデータロギングキットは、
上記のデータロガー装置と、
第１の気温センサおよび
第１の気温センサから予め定められた水平センサ距離だけ間隔を空けた第２の気温センサ
を備える気温差センサと
を備える。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】少なくとも蒸発量システムを示す、本明細書に記載した一実施例によるシステムの概略図を示す。
【図２】図１の蒸発量システムのより詳細な概略図を示す。
【図３】一実施例による方法の高レベルのフローチャートを示す。
【図４】一実施例による別の方法の高レベルのフローチャートを示す。
【図５】一実施例による気温差センサの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下の記載では、本開示の実施形態を完全に理解できるようにするために、説明の目的で、多数の具体的な詳細事項を述べる。しかしながら、これらの具体的な詳細事項がなくても本開示を実施できることは、当業者であれば明らかであろう。
【００３９】
図面の図１、図２および図５を参照すると、特定の場所またはキャノピー領域の蒸発量の推定値を決定するためのシステムを、参照符号１０で概略的に示している。システム１０は、モニン・オブコフの相似則（ＭＯＳＴ）を適用する慣性層についてほぼリアルタイムで蒸発量を推定する観測点を都合よく備えてもよい。
【００４０】
システム１０は、（３つ組または並列の）（１つまたは複数の）細線熱電対１２、例えば高頻度の気温測定用の被覆されておらず自然に通気する細線（７５μｍ）の熱電対、（１つまたは複数の）土壌熱フラックス・プレート１４、放射収支計１６および土壌・温度センサ１８と通信可能なように連結されて、それらのそれぞれから土壌熱フラックス情報を受信する。他の実施例（図示せず）では、（１つまたは複数の）細線熱電対１２、（１つまたは複数の）土壌熱フラックス・プレート１４、放射収支計１６および土壌・温度センサ１８がシステム１０の一部を形成してもよい。
【００４１】
システム１０は、システム１０によって実行される機能のタスクに対応する複数のコンポーネントまたはモジュールを備えてもよい。この点に関して、本明細書の文脈における「モジュール」は、特定の関数、演算、処理または手続きを実現するための、特定可能なコードの一部分、計算処理上のもしくは実行可能な命令、データまたは計算処理上のオブジェクトを含むものと理解されよう。したがって、モジュールはソフトウェアで実施する必要はなく、モジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアの組合せで実施してもよい。さらに、モジュールは、必ずしも１つの装置に集約されている必要はなく、複数のデバイスにわたって広がっていてもよい。
【００４２】
特に、システム１０は、特定の領域または場所に関連する気温情報を受信するように構成された気温受信機モジュール２０を備える。システム１０は、受信した気温情報を用いてその領域に関連する平均気温
【数１】
2013504078.tif 000003
、気温の標準偏差σＴ、および／または気温の歪み度もしくは気温歪み度ＳＴを決定するように構成されたプロセッサ２１を備えてもよい。他の実施例では、気温受信機モジュール２０は、平均気温
【数２】
2013504078.tif 000004
、気温の標準偏差σＴ、および／または気温の歪み度もしくは気温歪み度ＳＴを受信するように構成される。
【００４３】
プロセッサ２１は、好適には、システム１０の動作を制御するように構成してもよい。プロセッサ２１は１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、またはいかなる他の適当な計算装置、リソース、ハードウェア、ソフトウェア、もしくは埋め込みの論理回路でもよいということが理解されよう。
【００４４】
システム１０、特にモジュール２０は、データロガーまたはデータロガー装置（図示せず）と通信可能なように連結して、そこから気温情報を受信してもよい。データロガー装置は、熱電対１２と連結するかまたは熱電対１２をオプションとして備えて、そこから気温情報を取得してもよい。同様に、データロガー装置はまた、土壌熱フラックス・プレート１４、放射収支計１６、センサ１８、および／またはシステム１０により用いられるいかなる他の（１つまたは複数の）センサ（図示せず）と連結するかまたはそれらを備えて、以下で記載するようにシステム１０用にそれぞれからデータを受信してもよい。
【００４５】
データロガー装置は、好適には、システム１０またはデータロガー装置が実質的にリアルタイムで気温の歪み度を決定するのに役立つ統計モーメント命令を含む。
【００４６】
統計モーメント命令は、Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｉｎｃによって、市販されているデータロガーの多くに、例えば型式名ＣＲ１０００、ＣＲ３０００およびＣＲ５０００で販売されているものに、すでにインストールされている。しかしながら、低価格帯に近いデータロガー（例えば型式名ＣＲ１０００）では、本明細書に記載した方法およびシステムを実施するのに必要なコードを効率よく実行するには遅すぎるかもしれない。
【００４７】
気温の歪み度は数十分ごとに決定してもよい。オンラインで決定した気温歪み度は、平均からの気温の偏差の３乗の、ある時間間隔にわたる和を含む。特に、以下の式を介して気温の歪み度ＳＴを決定してもよい。
【数３】
2013504078.tif 000005
ここで、σＴは平均期間にわたる気温の標準偏差、Ｔｉは平均期間内のｉ番目の気温標本、
【数４】
2013504078.tif 000006
は平均気温、ｎは平均期間中の気温測定値の個数である。１０Ｈｚの気温測定で平均期間が３０分の場合、ｎは１８０００になる。
【００４８】
【数５】
2013504078.tif 000007
の項は、データロガーによって与えられる、平均期間のそれぞれについてのモーメント値に対応する。平均期間は、典型的には数十分（３０分）である。
【００４９】
一実施例では、好適には、本明細書に記載したシステム１０の機能を提供するようにデータロガー装置が構成されるように、システム１０またはその一部をデータロガー装置の中に設けてもよい。その代わりに、またはそれに加えて、リモートに設置されたコンピュータなどの計算装置の内部またはその計算装置上に、システム１０またはその一部を設けてもよい。後者の実施例では、データロガー装置は、好適には、データロガー装置がリモートで情報をシステム１０に通信できるようにする適当なモデム、例えばワイヤレスモデムを備えてもよい。
【００５０】
システム１０は、土壌熱フラックス・プレート１４またはデータロガー装置から、土壌熱フラックス情報Ｓを受信するように構成された土壌熱フラックス受信機モジュール２２をさらに備える。土壌熱フラックス情報は、その場所、特に、予め定められた深さでの土壌の温度、土壌の含水量および土壌の熱フラックスに関連する土壌熱フラックスＳを示す。この点に関して、「情報」は、本明細書中で当てはまる場合には、それぞれのセンサによって測定された量または値を示すものとする。
【００５１】
システム１０はまた、放射収支計１６またはデータロガー装置からその領域に関連する放射収支量Ｒｎｅｔを示す放射収支量情報を受信するように構成された放射収支量受信機モジュール２４を備える。
【００５２】
システム１０は、顕熱フラックス決定モジュール２６を備える。モジュール２６は、都合よく、少なくとも受信した気温情報を用いることにより、オンラインでまたは実質的にほとんどリアルタイムで、その領域に関連する顕熱フラックスＨを決定するように構成される。モジュール２６は、以下で述べる色々な方法を介して顕熱フラックスＨを決定するように構成してもよい。
【００５３】
特に、顕熱フラックス決定モジュール２６は、好ましくは、慣性副層内で、温度分散またはフラックス分散の方法によって、顕熱フラックスＨ、すなわちＨＴＶを決定するように構成され、そのＨＴＶは、受信または決定した空気の歪み度を用いて、歪み度に対する補正がなされる。温度分散方法は、典型的には、モニン・オブコフの相似則（ＭＯＳＴ）に依拠している。
【００５４】
特に、モジュール２６は、以下の式によりオンラインで顕熱フラックスＨＴＶを決定する。
【数６】
2013504078.tif 000008
ここで、ρは空気の密度（ｋｇｍ−３）、ｃｐは一定圧力での空気の比熱容量（Ｊｋｇ−１Ｋ−１）、ｇは重力加速度（ｍｓ−２）、ｚは測定高度（ｍ）であり、ｋ＝０．４１である。ここで、σＴ（℃）は所与の期間内にオンラインで決定した気温の標準偏差、
【数７】
2013504078.tif 000009
は平均気温（℃）である。
【００５５】
【数８】
2013504078.tif 000010
に留意されたい。キャノピー面上の２層間の気温差および／または３次の気温構造関数Ｓ３（ｒ）から、安定条件がオンラインで決定される。ここで、ｒは気温の時間遅れである。
【００５６】
すると、歪み度の調整を伴うオンラインの温度分散方法は、平均気温
【数９】
2013504078.tif 000011
、気温の標準偏差σＴおよび気温歪み度ＳＴに依拠しているということに注目すべきである。２分および３０分の期間ごとに取得される気温情報のこの３つ組により、Ｈ＝ＨＴＶを計算できるようになり、大気の安定状態がＳ３（ｒ）から決定され、その状態が大気の２層間の気温差の符号を用いて確認される。
【００５７】
システム１０はまた、好適には、蒸発量決定モジュール２８を備える。蒸発量決定モジュール２８は、少なくとも決定した顕熱フラックスＨ、受信した土壌熱フラックス情報Ｓ、および受信した放射収支量情報Ｒｎｅｔを用いることにより、実質的にリアルタイムで、例えば３０分ごとに、その領域の蒸発量のレベルの推定値ＬＥを決定するように構成される。決定した顕熱フラックス、例えばＨＴＶ（気温歪み度に対して補正したもの）および受信した土壌熱フラックス情報Ｓを、受信した放射収支量情報Ｒｎｅｔから以下の式
ＬＥ＝ＬＥＴＶ＝Ｒｎｅｔ−Ｓ−ＨＴＶ
に従って減じることにより、蒸発量の推定値ＬＥを決定するようにモジュール２８を構成してもよいことが理解されよう。
【００５８】
システム１０また、システム１０によって受信した情報とシステム１０によって決定または計算した情報とを蓄積するように動作可能なデータベースまたはメモリ手段３０を備える。データベース３０に蓄積された情報は、好適には、ユーザによりアクセス可能であってもよい。
【００５９】
データベースまたはメモリ手段３０は、機械読取り可能な媒体、例えばメモリ、メインメモリおよび／またはハードディスクドライブを含んでもよく、それにより、一実施例によるシステム１０の動作を命じる１組の命令が保持される。
【００６０】
顕熱フラックス決定モジュール２６はまた、Ｈ＝ＨＳＦであるような顕熱フラックスを、構造関数を介して決定するように構成してもよい。この点に関し、粗度副層について、モジュール２６は、構造関数［Ｓ３（ｒ）／ｒ］ｍａｘから顕熱フラックスを決定するように構成される。ここで、
【数１０】
2013504078.tif 000012
である。ここで、ｍは頻度ｆで測定された数十分ごとの間隔内のデータ点の個数、ｊは時間遅れ（ｒ＝ｊ／ｆ）に対応するデータ点間の標本遅れ、Ｔｉは時間ｉでの気温、Ｔｉ―ｊはそれより早い時間ｉ−ｊでの気温である。温度とＳ３（ｒ）／ｒの値はほぼリアルタイムでシステム１０が利用可能であるが、Ｓ３（ｒ）／ｒの最大値は、事前にわかっていなければ、モジュール２６によりオフラインで決定する。いずれにしても、顕熱フラックス決定モジュール２６は、以下の式から慣性副層についてのＨＳＦを決定するように構成される。
【数１１】
2013504078.tif 000013
ここで、ρは空気の密度、ｃｐは空気の比熱容量、ｚは測定高度、ｄは植生キャノピー高度のほぼ２／３である。粗度副層については、ｚをｚ−ｄで置き換える。
【００６１】
上で述べたように、Ｓ３（ｒ）／ｒの最大値と時間遅延が事前にわかっている場合は、実質的にリアルタイムでＨＳＦを決定するようにモジュール２６を構成してもよい。
【００６２】
したがって、Ｓ３（ｒ）／ｒの最大値が既知の場合、蒸発量決定モジュール２８は、上記のように決定した顕熱フラックスＨＳＦを用いて、蒸発量の推定値ＬＥＳＦをほぼリアルタイムで決定するように構成されることになる。
【００６３】
顕熱フラックス決定モジュール２６はまた、表面更新方法を介して顕熱フラックスを決定するように構成される。この点に関して、温度分散測定の手順は、２次、３次および５次の気温構造関数（それぞれ、Ｓ２（ｒ），Ｓ３（ｒ）およびＳ５（ｒ））を記憶することを含むように拡張してもよいことに留意されたい。
【００６４】
特に、３つの関数Ｓ２（ｒ），Ｓ３（ｒ）およびＳ５（ｒ）は、ｒの２つの値（ユーザが別の値を指定しなければ、通常はｒ＝０．４秒とｒ＝０．８秒）に関する平均期間のそれぞれについて、オンラインで取得される。すると、モジュール２６は、これらのデータを用いて、表面更新方法を用いて以下の式により、オフラインで顕熱フラックスＨＳＲを決定する。
【数１２】
2013504078.tif 000014
ここで、αは補正因子（渦相関法などの他の方法を用いてＨが独立して測定されるときの、上式に合わせた回帰係数）であり、
【数１３】
2013504078.tif 000015
である。ここで、ａは気温ランプの振幅（℃）、τはランピング期間（秒）である。平均時間間隔内における振幅ａの平均値の推定値は、以下の方程式の実根を求めることにより決定する。
ａ３＋ｐａ＋ｑ＝０
ここで、
【数１４】
2013504078.tif 000016
である。ランピング期間τは、
【数１５】
2013504078.tif 000017
を用いて計算する。
【００６５】
時間遅れｒはτよりはるかに小さく（典型的にはτ＞５ｒ）なければならず、そうでないと、構造関数の理論が妥当でなくなってしまうことが理解されよう。表計算プログラムでの反復によってａ３＋ｐａ＋ｑ＝０の根をオフラインで取得し、それから上式τ＝−ａ３ｒ／Ｓ３（ｒ）を用いてτを計算し、∂Ｔ／∂ｔ＝ａ／τを用いて∂Ｔ／∂ｔを計算し、したがって、測定高度ｚの知識とαの事前知識から、上記のＨ＝αｚρｃｐ∂Ｔ／∂ｔを用いてＨＳＲを計算する。表面更新方法はＭＯＳＴに依存せず、したがって粗度副層および慣性副層内で適用できるということに、特に注目すべきである。
【００６６】
一実施例では、３次の構造関数を用いて、大気の条件が安定かまたは不安定かを決定してもよい。
【００６７】
モジュール２８はまた、好適にはＭＯＳＴを要せずに決定したＨＳＲを用いて、ＬＥＳＲを決定するように構成されることになる。
【００６８】
さらに、モジュール２６は、気温構造関数ＣＴ２を介して顕熱フラックスを決定するように構成される。好ましい実施例では、システム１０、特にモジュール２６は、好適には、気温の構造関数ＣＴ２を決定し、決定した気温の構造関数ＣＴ２を用いて屈折率の構造パラメタＣｎ２を実質的にリアルタイムで決定するように構成される。
【００６９】
モジュール２６は、以下の式を介してＣＴ２を決定するように構成される。
【数１６】
2013504078.tif 000018
ここで、上線は（典型的には数十分ごとの）時間平均を示し、Ｔ１１とＴ１２は高度ｚ１で水平距離ｘだけ離れたところで測定した１０Ｈｚの気温を示す。
【００７０】
好ましい実施例では、システム１０は気温差センサ８０（図５）と通信する。センサ８０は、第１の温度Ｔ１を測定するように動作可能な第１の温度センサ８２と、第２の温度Ｔ２を測定するように動作可能な第２の温度センサ８４とを備え、第１の温度センサ８２と第２の温度センサ８４は予め定められたセンサ水平距離ｘだけ互いに間隔を空けている。
Ｇはデータロガーのアースを指し、
Ｈはデータロガーの高アナログチャネルを指し、
Ｌはデータロガーの低アナログチャネルを指す
ことに留意されたい。
【００７１】
したがって、Ｔ１１はＬとＧの間の電圧に対応し、Ｔ１２はＨとＧの間の電圧に対応し、Ｔ１１−Ｔ１２はＨとＬの間の電圧に対応する。
【００７２】
センサ８０は熱電対１２と同様のものでよく、センサ８０により、気温差Ｔ１１−Ｔ１２およびそれぞれの気温（ＨとＬ）を測定することが可能になる。気温差Ｔ１１−Ｔ１２と気温Ｔ１１を高い頻度（１０Ｈｚ）で測定してもよく、数十分ごとに平均を取得してもよい。センサ８２とセンサ８４は水平面内にそろえられていることが理解されよう。
【００７３】
モジュール２６は、第１の気温センサ８２から第１の気温Ｔ１１を受信し、第２の気温センサ８４から第２の気温Ｔ１２を受信するように都合よく構成されることになる。モジュール２６は、センサ距離ｘおよびセンサ８２とセンサ８４の間の気温差Ｔ１１−Ｔ１２を決定するように構成してもよい。その代わりに、またはそれに加えて、システム１０は、センサ８０に応じてセンサ距離ｘを受信するように構成してもよい。オプションとして、システム１０がセンサ距離ｘを事前にわかっているようにしてもよい。モジュール２６は、第１の気温Ｔ１１と第２の気温Ｔ１２（特に温度差Ｔ１１−Ｔ１２）およびセンサ距離ｘを用いて、前に示した式を用いて気温の構造関数ＣＴ２を決定するように構成される。好ましくは、最適な距離ｘを０．５ｍ未満としてもよい。キャノピー面とその上に覆い被さる空気との間の温度差のために気温が垂直方向に変化することがあるため、Ｔ１１とＴ１２の測定は、水平面内で既知の距離だけ離れてすべきである。
【００７４】
一実施例では、モジュール２６は、好ましくは、第１の温度センサ８２と第２の温度センサ８４の間の温度差Ｔ１１−Ｔ１２を、センサ８０から受信するように構成される。
【００７５】
本実施形態では、熱電対の組が単一の測定高度で用いられ、既知の距離だけ離れた２つの細線熱電対の間の気温差を測定するように構成されている場合には、高頻度で測定することにより、気温構造パラメタＣＴ２を計算することが可能になる。ＣＴ２を用いて屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定してもよい。風速の測定と併せて、ＭＯＳＴを適用し、反復法をオフラインで適用することにより、顕熱フラックスＨ＝ＨＭＯＳＴを計算してもよい。すると、これにより、蒸発量の別の推定をすることが可能になる。シンチレーション測定法（ｓｃｉｎｔｉｌｌｏｍｅｔｒｙ）ではキャノピー上で水平レーザまたは近赤外ビームが散乱することでＣｎ２が取得されるということを除いて、その方法は、シンチレーション測定法の基礎となる。今述べている実施形態で可能になる高頻度の気温測定によるＣＴ２の安価な測定を用いて、シンチレーション計数管の測定をｉｎ  ｓｉｔｕで検証することができると本発明者は考えている。
【００７６】
再び図５を参照すると、モジュール２６は、さらに以下の式を用いてＣｎ２を決定するように構成される。
【数１７】
2013504078.tif 000019
水蒸気圧と気温の変動の間に完全な相関があると仮定しており、ここで、Ｔは気温（Ｋ）、ａ＝０．７８９×１０−３ＫｋＰａ−１、Ｐは大気の圧力（ｋＰａ）、βはボーエン比である。
【００７７】
風速センサを設ける場合は、反復法を用いてオフラインで摩擦速度を推定してもよい。モジュール２６によりＭＯＳＴを用いてオフラインでＨ＝ＨＭＯＳＴを決定してもよい。
【００７８】
要するに、モジュール２６は、上記の既知の水平距離間の気温差からオンラインで温度の構造パラメタＣＴ２（Ｋ２ｍ−２／３）を決定するように構成される。
【００７９】
顕熱フラックスは、
Ｈ＝ρｃｐｕ＊Ｔ＊                                      （１）
であり、ここで、ρは空気の密度（ｋｇｍ−３）、ｃｐは一定圧力での空気の比熱容量（Ｊｋｇ−１Ｋ−１）、ｕ＊は摩擦速度（ｍｓ−１）、Ｔ＊（Ｋ）は温度スケーリングパラメタである。ＭＯＳＴを使うと、Ｔ＊は
Ｔ＊＝ＣＴ・（ｚ−ｄ）１／３・［ｆ（ζ）］−１／２      （２）
により与えられる。ここで、ｚ（ｍ）は測定高度（ｍ）、ｄはゼロ面変位（ｍ）（キャノピー高度のほぼ０．６７倍）、ζ＝（ｚ−ｄ）／ＬはＭＯＳＴの半経験的な無次元関数
ｆ（ζ）＝４．９（１−７ζ）−２／３                    （３）
の変数である。ここで、Ｌはオブコフ長（ｍ）であり、
【数１８】
2013504078.tif 000020
によって定義される。ここで、ｋはフォン・カルマンの定数（０．４１）、ｇは重力加速度（ｍｓ−２）、ｕ＊は
ｕ＊＝０．１４Ｕ                                        （５）
を用いて水平風速Ｕから推定した摩擦速度である。上式（１）から（５）を解析的に解いてＨを求めることはできないことが理解されよう。したがって、モジュール２６はオフラインの反復法を用いる。式（１）から（５）を組み合わせると、Ｌを帰納的に変化させることにより、式（１）を用いてＬとＨを推定することが可能になる。表計算プログラムを介してこれらの計算を行うようにモジュール２６を構成してもよい。
【００８０】
屈折率の構造パラメタＣｎ２（Ｋ２ｍ−２／３）は、シンチレーション計数管と、あるいは他の測定システムを用いて測定するため、起こり得る参考値として、
【数１９】
2013504078.tif 000021
を用いて計算する。気温と水蒸気圧の変動の間に完全な相関があると仮定しており、ここで、Ｔは気温（Ｋ）、ａ＝０．７８９×１０−３ＫｋＰａ−１、Ｐは大気の圧力（ｋＰａ）、βは
【数２０】
2013504078.tif 000022
を用いて計算されるボーエン比である。ここで、Ｒｎｅｔは上記のように放射収支計を用いて測定または受信し、Ｓは上記の土壌温度、土壌熱フラックスおよび土壌含水量の測定値を用いて計算または受信し、Ｈは上記の歪み度の調整も含めて上記の温度分散方法を用いて取得する。
【００８１】
すると、モジュール２８は、オフラインで決定したＨＭＯＳＴを用いてＬＥＭＯＳＴを決定するように構成されることになる。
【００８２】
さらに、その領域に関連する相対湿度情報とその領域に関連する風速情報を受信するように、システム１０を構成してもよい。本実施例では、システム１０は、全天日射計、相対湿度センサ、風速・風向センサおよび雨量計（図示せず）と通信可能なように連結される。すると、草の基準量を決定し、また、例えばペンマン・モンティス法を用いることにより、背が高い作物の基準蒸発量（ＥＴ０）についての推定値を決定するように、システム１０を構成してもよい。したがって、以下の式を用いてオンラインで作物因子を決定するようにシステム１０を構成してもよいことに留意されたい。
Ｋ＝ＬＥＴＶ／ＥＴ０
【００８３】
要望通りに蒸発量の推定値を決定する方法をシステム１０によりユーザが選択できるようにしてもよいことに留意されたい。その代わりに、またはそれに加えて、例えばグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）などを介して、決定したすべての情報をユーザに提供するようにシステム１０を構成してもよい。
【００８４】
では、図３および図４を参照して、実施例をさらに記載する。図３および図４に示した一例の方法は図１、図２および図５に関して記載したものであるが、その一例の方法は他のシステム（図示せず）にも同様に適用できることが理解されよう。
【００８５】
図３を参照すると、一実施例による方法のフローチャートを全体的に参照符号４０で示している。
【００８６】
方法４０は、ブロック４２に、例えば上記の気温受信機モジュール２０を介してその領域に関連する気温情報を受信するステップを含む。
【００８７】
次いで、方法４０は、ブロック４４に、例えば上記の土壌熱フラックス受信機モジュール２２を介して土壌熱フラックス情報を受信するステップを含む。
【００８８】
また、方法４０は、ブロック４６に、放射収支量受信機モジュール２４から放射収支量情報を受信するステップを含む。
【００８９】
次いで、方法４０は、ブロック４８に、少なくとも上記のように受信した気温情報を用いることにより、顕熱フラックス決定モジュール２６によって実質的に数十分ごとに顕熱フラックスを決定するステップを含む。顕熱フラックスを計算する１つまたは複数のやり方をユーザが選択できるようにしてもよい。しかしながら、好ましい実施例では、その方法は、上記のように温度分散方法を介して顕熱フラックスを決定するステップを含む。
【００９０】
（以下で述べる）３次の気温構造関数の符号により、顕熱フラックスの符号を決定してもよい。
【００９１】
方法４０は、ブロック５０に、少なくとも決定した顕熱フラックス、受信した土壌熱フラックス情報および受信した放射収支量情報を用いることにより、例えば上記の蒸発量決定モジュール２８も介して、その領域の蒸発量のレベルの推定値ＬＥを実質的にリアルタイムで決定するステップをさらに含む。
【００９２】
この決定した蒸発量ＬＥを、システム１０によって決定したいずれかの他の情報と併せて、ＧＵＩ等によりユーザに示してもよい。システム１０はまた、決定したＬＥまたは他の情報をデータベース３０に蓄積するように構成してもよい。
【００９３】
図面の図４を参照すると、一実施例による別の方法を全体的に参照符号６０で示している。方法６０は、方法４０の後に続いてもよいし、またはオプションとして方法４０の一部を構成してもよいことに留意されたい。
【００９４】
いずれにしても、方法６０は、ブロック６２に、センサ８０の第１の温度センサ８２から第１の温度Ｔ１１を受信するステップを含む。
【００９５】
方法６０は、ブロック６４に、センサ８０の第２の温度センサ８４から第２の温度Ｔ１２を受信するステップをさらに含む。
【００９６】
方法６０は、第１の温度Ｔ１１と第２の温度Ｔ１２の間の気温差Ｔ１１−Ｔ１２を決定するステップを含んでもよい。方法６０は、センサ８０から温度差Ｔ１１−Ｔ１２を受信するステップを含んでもよい。
【００９７】
典型的には、方法６０は、ブロック６６に、第１の温度センサ８２と第２の温度センサ８４の間のセンサ距離ｘを決定または受信するステップを含む。このセンサ距離ｘは、ユーザによって指定してもよい。この点に関して、センサ距離ｘは、典型的には予め指定するかまたはユーザが指定したデータである。
【００９８】
次いで、典型的には方法６０は、ブロック６８に、少なくとも受信した第１の温度Ｔ１１および第２の温度Ｔ１２または好ましくは決定した温度差Ｔ１１−Ｔ１２と、センサ距離ｘとを用いて、上記のように気温の構造関数ＣＴ２を決定するステップを含む。
【００９９】
典型的には、方法６０は、２次、３次および５次の気温構造関数を決定するステップを含む。上記のように、顕熱フラックスの符号は、３次の気温構造関数から決定する。
【０１００】
これらの決定した気温構造関数を都合よく用いて、上記の表面更新方法を用いてオフラインで顕熱フラックスを決定してもよい。
【０１０１】
いずれにしても、方法６０は、ブロック７０に、決定した気温の構造関数ＣＴ２を用いて、実質的にリアルタイムで上記のように屈折率の構造パラメタＣｎ２を決定するステップをさらに含む。
【０１０２】
決定した屈折率の構造パラメタＣｎ２を用いて、上記のように反復法を用いてオフラインでＨＭＯＳＴを決定してもよいことに留意されたい。
【０１０３】
構造関数の方法を用いて、粗度副層について数十分ごとに顕熱フラックスを決定してもよい。
【０１０４】
風速情報を受信するようにシステムを構成する場合、オプションとして、強制対流と自由対流の安定範囲について、ＭＯＳＴに基づいて、気温の平均値、標準偏差および歪み度、ならびに半経験的な定数に関係する摩擦速度ｕ＊を決定するようにシステム１０を構成することに留意されたい。
【０１０５】
一実施例では、ＨＴＶの２つの推定値（したがって、ＲｎｅｔとＳも測定する場合にはＬＥＴＶ）、すなわち、高度ｚ２でのＴ２１およびＴ２２と、高度ｚ１でのＴ１１およびＴ１２を取得してもよい。ＣＴ２の２つの推定値、すなわち、付加的な風速測定値の測定を用いるＭＯＳＴを用いたＨ＝ＨＭＯＳＴのオフライン計算に関しては、高度ｚ２について
【数２１】
2013504078.tif 000023
を用いるものと、高度ｚ１について
【数２２】
2013504078.tif 000024
を用いるものを取得してもよい。表面更新による顕熱フラックスの４つの異なるオフラインの計算について、２つの高度ｚ１およびｚ２のそれぞれ２つずつの、（２次、３次および５次の）気温構造関数の４つの推定値がある。
【０１０６】
方法４０と方法６０は、好ましくはコンピュータで実施する方法でもよい。
【０１０７】
方法４０と方法６０は、適当な計算装置、例えばコンピュータまたはデータロガー装置上で、関連するソフトウェアを介して実施してもよいことが理解されよう。例えば、方法４０と方法６０の少なくともいくつかのステップをデータロガー装置に実行させるように構成された１組の埋め込みのコンピュータ実行可能な命令を介して、方法４０と方法６０（またはその一部分）をデータロガー装置により実施してもよい。その命令は、データロガー装置に関連する（１つまたは複数の）機械読取り可能な媒体上、例えばデータロガー装置のメモリ手段に提供された、埋め込みのコードまたはソフトウェアを含んでもよい。
【０１０８】
詳細な実施態様の例
以下では、本発明によるシステムの１つの詳細な実施態様の主要な要素について記載する。
１．ＰＣカード記憶装置、携帯電話の機能、筐体、バッテリー、および計器の支柱をもつデータロガー。典型的には、Ｃａｍｐｂｅｌｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．（米国ユタ州Ｌｏｇａｎ）から入手可能なＣＲ３０００データロガーで十分であり、本発明者はすべての試験にそれを用いた。
２．歪み度を補正したＨＴＶを簡易に測定するための命令と、ＨＴＶを出力する命令を含むデータロガープログラム。
３．センサ、すなわち、放射収支計、（１つまたは複数の）土壌熱フラックス・プレート、土壌・温度センサ、および高頻度で気温を測定するための（３つ組または並列の）細線熱電対。
４．データロガープログラムの一部としての、Ｒｎｅｔ−Ｓ−ＨＴＶからのＬＥの最終的なオンライン計算。
【０１０９】
本明細書に記載した蒸発量推定システムおよび方法により、実質的にリアルタイムで（おおよそ数十分ごとの間隔で）、較正する必要がないＭＯＳＴと、気温の平均値、標準偏差および歪み度を用いて、慣性層について蒸発量を推定することが可能になる。
【０１１０】
温度分散方法はほぼリアルタイムで蒸発量を推定するのに用いることができる唯一の方法ではなく、以下の別の方法を用いてもよい。
【０１１１】
蒸発量を推定する別の方法
３次の気温構造関数からの顕熱フラックス
本システムによって高頻度で気温を測定し、気温の平均値、標準偏差および歪み度を記憶することにより、顕熱フラックスを決定することが可能になる。しかしながら、ＭＯＳＴを用いても顕熱フラックスの方向を決定することはできないため、表面更新解析で一般に用いられる３次の気温構造関数を用いて、顕熱フラックスの方向を決定する。土壌熱フラックスおよび放射収支量の測定値と併せて決定した顕熱フラックス、ならびにキャノピーおよび温度センサの高度の知識により、ＭＯＳＴを用いて、他の方法に対し較正することを要さずに、いわゆる慣性層についてほぼリアルタイムで蒸発量を推定することが可能になる。したがって、本システムは、ＭＯＳＴを適用する慣性層に関してリアルタイムで蒸発量を推定する観測点に近くなる。
【０１１２】
粗度副層について、構造関数［Ｓ３（ｒ）／ｒ］ｍａｘから顕熱フラックスを推定できることを示した。ここで、
【数２３】
2013504078.tif 000025
であり、ここで、ｍは頻度ｆで測定した３０分の間隔におけるデータ点の個数、ｊは時間遅れ（ｒ＝ｊ／ｆ）に対応するデータ点間の標本遅れ、Ｔｉは時間ｉでの気温、Ｔｉ―ｊはそれより早い時間ｉ−ｊでの気温である。温度とＳ３（ｒ）／ｒの値はほぼリアルタイムで利用可能であるが、Ｓ３（ｒ）／ｒの最大値は、データを収集するときにつねに既知であるとは限らないため、事前にわかっていなければオフラインで決定することになる。Ｈ＝ＨＳＦは、
【数２４】
2013504078.tif 000026
によって与えられること証明なしに示した。ここで、ρは空気の密度、ｃｐは空気の比熱容量、ｚは測定高度、ｄはキャノピー高度のほぼ２／３である。
【０１１３】
表面更新
２次、３次および５次の気温構造関数を数十分ごとに蓄積する場合は、ＭＯＳＴを用いずに、表面更新を用いて顕熱フラックス（ＨＳＲ）をオフラインで推定できることを示した。したがって、温度分散測定の手順は、２次、３次および５次の気温構造関数を記憶することを含むように拡張してもよい。これらの関数により、いわゆる表面更新方法を用いてオフラインで顕熱フラックスを計算することが可能になる。表面更新方法では、Ｈ＝ＨＳＲを計算するために大変な反復法をする必要がある。
【０１１４】
気温構造関数
大気の別の重要な属性は気温構造関数ＣＴ２であり、そこから屈折率の構造パラメタＣｎ２を計算することができる。パラメタＣＴ２は、
【数２５】
2013504078.tif 000027
を用いて気温差の測定値から推定してもよい。ここで、上線は時間平均（典型的には２０分、３０分または６０分）を示し、Ｔ１１とＴ１２は水平距離ｘだけ離れて測定した気温であり、Ｃｎ２は、
【数２６】
2013504078.tif 000028
を用いて決定する。水蒸気圧と気温の変動の間に相関がないことを仮定しており、ここで、Ｔは気温（Ｋ）、６７０ｎｍでａ＝０．７８９×１０−３ＫｋＰａ−１、Ｐは大気の圧力（ｋＰａ）、βはボーエン比である。最適な距離ｘは、文献では述べられていないが、典型的にはおそらく０．５ｍ未満である。キャノピー面とその上に覆い被さる空気との間の温度差のために気温が垂直方向に変化することがあるため、Ｔ１１とＴ１２の測定は、水平面内で既知の距離だけ離れてすべきである。風速センサが測定システムの一部である場合には、摩擦速度を推定してもよい。反復法を用いてオフラインで、ＭＯＳＴを用いてＨ＝ＨＭＯＳＴを推定してもよい。
【０１１５】
おおよそリアルタイムでＣＴ２を決定するこの方法では、細線熱電対からの測定値をさらに用いることができる。また、その方法により、ほぼリアルタイムでＣＴ２を決定する安価な方法が提供される。
【０１１６】
基準蒸発量
相対湿度と風速も測定する場合は、草の基準蒸発量と背が高い作物の基準蒸発量（ＥＴ０）も、ペンマン・モンティス法を用いてオンラインで数十分ごとに計算してもよい。したがって、作物因子をＫ＝ＬＥＴＶ／ＥＴ０からオンラインで決定してもよい。
【０１１７】
ほぼリアルタイムで蒸発量を推定する上記の方法は、表１と以下のフローチャートにまとめられる。
【０１１８】
上記の本発明により、蒸発量の推定値を広大な領域にわたって取得する比較的安価なやり方が提供され、したがって、本発明は、リモートセンシングや他の蒸発量の推定値を検証するのに潜在的に有用である。例えば、本発明により、衛星によって取得された蒸発量のデータを「地上較正」する方法を提供することができる。
【０１１９】
本システムは、都合のよいことに、蒸発量を推定する観測点や大気の安定性の観測点にもなる。顕熱フラックスの方向を決定するための表面更新解析の方法により、フラックスの方向を決定するために風速や気温プロファイルの測定などの付加的な測定をする必要がなくなる。歪み度を用いた安定性の補正と併せて、顕熱フラックスおよびそのフラックスの方向を、単一の細線熱電対を用いた高頻度の測定値から、ほぼリアルタイムで決定することができる。放射収支量と土壌熱フラックスのセンサが利用可能な場合、蒸発量を計算することができる。これらの結果が本発明の出力である。
【０１２０】
本発明により、蒸発量の推定値を決定するのに要求される冗長さと計算処理上の複雑さが抑制される。本システムにより、都合よく、蒸発量の推定値を直接かつ実質的にリアルタイムで決定することが可能になる。
【０１２１】
【表１】
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【０１２２】
【表２】
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【０１２３】
フローチャート内で選択された変数についての記号表
【数２７】
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ここで、ｍは、典型的に２０分または３０分の平均期間内における高頻度の測定値の個数（例えば、１０Ｈｚの測定頻度で、２０分の平均期間の間では、ｍ＝１２０００個の標本温度の測定値）であり、
ｊは遅れの個数であり、そのｊについて、ｒ＝ｉ／ｊは時間遅れになる（例えば、ｊ＝１遅れとした場合、ｒ＝１／（１０Ｈｚ）＝０．１秒である）。
【０１２４】
和はｉについて１＋ｊからｍまでとり、ここでＴｉはｉ番目の気温標本である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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