(57)【要約】【課題】シャドウバンドを備える日射計・照度計による高精度な散乱気象量の測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明によれば、センサと、前記センサが受ける光を遮蔽することができ、南北を中心軸として、回転するシャドウバンドと、を備える気象観測装置による日射強度・照度に関する気象量の測定方法であって、（１）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽しない状態で、かつ、前記センサが全天日射・照度状態に晒される位置に、前記シャドウバンドを配置させて第一の気象量を測定する工程と、（２）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態の位置において、前記シャドウバンドを配置させて第二の気象量を測定する工程と、（３）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準として、前記南北を中心軸として、所定の回転角度にて前後した位置に、前記シャドウバンドを配置させて、それぞれ、第三および第四の気象量を測定する工程と、を含む方法を提供する。【選択図】図９
2008003040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサと、前記センサが受ける光を遮蔽することができ、南北を中心軸として回転するシャドウバンドと、を備える気象観測装置による日射強度・照度に関する気象量の測定方法であって、
（１）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽しない状態で、かつ、前記センサが全天日射・照度状態に晒される位置に、前記シャドウバンドを配置させて第一の気象量を測定する工程と、
（２）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態の位置において、前記シャドウバンドを配置させて第二の気象量を測定する工程と、
（３）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準として、前記南北を中心軸として、所定の回転角度にて前後した位置に、前記シャドウバンドを配置させて、それぞれ、第三および第四の気象量を測定する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記所定の回転角度は、前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準から、５〜８５度の範囲の角度であり、前記第三および第四の気象量を得る際の回転角度は、前記中心軸に対して対象である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
下記の式：
（前記第一の気象量）  −  ｛（前記第三の気象量  ＋  前記第四の気象量）}/２
から、遮蔽誤差を算出する工程を、
さらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
下記の式：
(前記第二の気象量)  ＋  （前記遮蔽誤差）
から、散乱気象量を算出する工程を、
さらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度をθとし、
下記式：
｛(第一の気象量)  −  （散乱気象量）｝/cosθ
から、直達気象量を算出する工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記シャドウバンドは、円弧状の形状を有する、請求項１ないし５のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記センサから、円弧状のシャドウバンドまでの距離が、前記円弧状のいずれの位置でも等距離である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記シャドウバンドの幅は、前記センサの幅よりも広い、請求項１ないし７のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記シャドウバンドを一定の速度で回転させながら、前記（１）〜（３）の工程を行う、請求項１ないし８のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記シャドウバンドが回転して形成される円弧の半球の略中心に、前記センサが配設される、請求項１ないし９のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記気象観測装置が、前記センサを先端部に備える延長部材を有し、前記延長部材の延長部は、南北の中心軸と平行である、請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記センサは、熱型センサまたは半導体センサである、請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記気象観測装置は、全天日射計、紫外放射計、分光放射計、照度計及び光合成有効放射量計からなる群から選択される、請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、日射強度・照度計などの気象観測装置による、散乱日射強度や散乱照度などの散乱気象量の測定方法に係り、より詳細には、シャドウバンドを備える気象観測装置による散乱気象量の高精度な測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直達日射を遮蔽して散乱日射量を計測する方式は、大別して、以下の二通りが存在する。すなわち、（１）全天日射計に、太陽の軌道をさえぎるように、ジャドウバンドを取り付けて、そのまま固定する。これにより、常に直達日射計が遮蔽され、散乱日射を得ることができる。ここで、用語「シャドウバンド」とは、日射計、放射計および照度計に使用される部材であって、直達光を隠すことで散乱光を測定するための部材をいう（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この方式（１）には、（ｉ）太陽軌道上の全てが常に遮蔽されてしまう。つまり、太陽軌道上から降り注ぐはずの散乱日射も遮蔽するため、誤差が大きくなること、（ｉｉ）季節によって太陽の軌道が変化するため、一定期間ごとにバンドの位置を手動で変えなければならないという煩雑さが伴うこと、という欠点がある。
【０００４】
一方、散乱日射量を計測する別の方式としては、（２）全天日射計と太陽との間に、ほぼ直達日射を遮蔽するボールを取り付けて、散乱日射量を計測する。この方式（２）では、ボールが、ほぼ直達日射のみを遮蔽するため、精度が良いという利点がある。また、直達日射と太陽追尾装置を一緒に装備することで、リアルタイムで日射強度を計測でき、さらに、測定された散乱日射量と直達日射量を合成することで、全天日射量を得ることができる。
【０００５】
しかし、方式（２）では、全天日射計、直達日射計、太陽追尾装置を装備しているため、きわめて高価なものとなるという欠点がある。
【０００６】
そのため、日射計・照度計の技術分野では、簡易な日射計や照度計による、散乱日射強度や散乱照度などの散乱気象量の高精度な測定方法が望まれている。
【非特許文献１】シャドウバンド  PSB-100                                                     インターネット＜URL:http://www.prede.com/framepage1.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、シャドウバンドを備える日射計・照度計による高精度な散乱気象量の測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは、シャドウバンドを備える日射計・照度計による散乱気象量の高精度な測定方法を鋭意検討したところ、直達光を遮蔽する位置の前後において、日射強度や照度などの気象量を測定することにより、シャドウバンドによる散乱気象量への遮蔽誤差を低減できるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の第一の態様では、センサと、前記センサが受ける光を遮蔽することができ、南北を中心軸として回転するシャドウバンドと、を備える気象観測装置による日射強度・照度に関する気象量の測定方法であって、（１）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽しない状態で、かつ、前記センサが全天日射・照度状態に晒される位置に、前記シャドウバンドを配置させて第一の気象量を測定する工程と、（２）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態の位置において、前記シャドウバンドを配置させて第二の気象量を測定する工程と、（３）前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準として、前記南北を中心軸として、所定の回転角度にて前後した位置に、前記シャドウバンドを配置させて、それぞれ、第三および第四の気象量を測定する工程と、を含む方法を提供する。かかる方法により、シャドウバンドが直達光を遮蔽する位置の前後における気象量を用いて、遮蔽誤差の算出を可能とする。
【００１０】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記所定の回転角度は、前記センサが太陽から受ける光を遮蔽する状態を基準から、５〜８５度の範囲の角度であり、前記第三および第四の気象量を得る際の回転角度は、前記中心軸に対して対象である。対象な回転角度における位置での気象量から、より精度のある遮蔽誤差を導き出すことを可能とする。
【００１１】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、下記の式：
（前記第一の気象量）  −  ｛（前記第三の気象量  ＋  前記第四の気象量）}/２
から、遮蔽誤差を算出する工程を、さらに含む。かかる算出工程により、本発明による遮蔽誤差を求めることができる。
【００１２】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、下記の式：
(前記第二の気象量)  ＋  （前記遮蔽誤差）
から、散乱気象量を算出する工程を、さらに含む。かかる算出工程により、本発明による散乱気象量を求めることができる。
【００１３】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度をθとし、下記式：
｛(第一の気象量)  −  （散乱気象量）｝/cosθ
から、直達気象量を算出する工程を含む。かかる算出工程により、本発明により直達気象量を求めることができる。
【００１４】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドは、円弧状の形状を有し、前記センサから、円弧状のシャドウバンドまでの距離が、前記円弧状のいずれの位置でも等距離である。本発明において、かかる構成を採用することで、シャドウバンドによる遮蔽効果が、センサの位置において同様である。
【００１５】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドの幅は、前記センサの幅よりも広い。かかる構成により、センサに対して太陽光を完全に遮蔽することができる。
【００１６】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドを一定の速度で回転させながら、前記（１）〜（３）の工程を行う。かかる構成を採用することで、迅速な測定が可能となる。
【００１７】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記シャドウバンドが回転して形成される円弧の半球の略中心に、前記センサが配設される。かかる構成により、センサにて正確の気象量を測定することができる。
【００１８】
本発明に係る測定方法の好ましい態様では、前記気象観測装置が、前記センサを先端部に備える延長部材を有し、前記延長部材の延長部は、南北の中心軸と平行である。かかる構成により、センサとシャドウバンドの位置関係を明確にすることができる。
【００１９】
本発明に係る測定方法の好ましい方法では、前記センサは、熱型センサまたは半導体センサである。かかるセンサを用いることで、日射強度および照度などの気象量を、電気信号として取得することができる。
【００２０】
本発明に係る測定方法の好ましい方法では、前記気象観測装置は、全天日射計、紫外放射計、分光放射計、照度計及び光合成有効放射量計からなる群から選択される。かかる装置を用いることが、日射強度および照度に関して、より精度の高い散乱日射量および散乱照度を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の第二の態様では、本発明に係る測定方法を、コンピュータに実行させるプログラムを提供する。
【００２２】
なお、本発明で用いる用語「気象量」とは、日射強度および/または照度をいい、本発明で用いる用語「散乱気象量」とは、散乱日射強度および/または散乱照度をいい、本発明で用いる用語「直達気象量」とは、直達日射強度および/または直達照度をいう。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、シャドウバンドを備える日射計・照度計において、本発明による遮蔽誤差を用いて、散乱日射強度や散乱照度の高精度な測定方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。以下の説明では、シャドウバンド付き照度計にて説明するが、シャドウバンド付き日射計でも同様な構成および機能を発揮させることは、当業者ならば容易に理解できる。
【００２５】
図１は、本発明における気象観測装置の一の実施態様によるシャドウバンド付き照度計の基本構造を示す概略的斜視図である。気象観測装置の一例として、本発明に用いる照度計１０は、上方に向けて配設された照度センサ１２と、その照度センサ１２に対して相対運動可能であり、かつ、その照度センサ１２に対する遮蔽部材であるシャドウバンド１４と、を備える。照度センサ１２とシャドウバンド１４との間における相対運動は、これらのいずれかまたはいずれも駆動可能とすることにより実行される。好ましくは、シャドウバンド１４だけを駆動可能とする構成により、簡単かつ安価な方法により、相対運動を実行することができる。具体的には、図１に示すように、シャドウバンド１４を駆動する駆動手段である減速機付きステッピングモータ１６（不図示）を配設させることができる。
【００２６】
本発明の照度計１０におけるセンサ１２は、モータケース１５から延在する延長部材１７の先端部に、太陽光を受光するように、例えば、天頂方向に向けて配設・固定される。ここで、延長部材１７は、後述する図２に示すように、延長部１７ａと先端部１７ｂとから構成される。モータケース１５内にはモータ１６（不図示）が収容されており、その中心軸１８は、モータケース１５から突出して、中心軸１８にシャドウバンド１４の基部が連結されている。なお、この中心軸は、南北に沿っており、前記延長部材の延長部１７ａと平行な位置関係にある。
【００２７】
本発明で用いるシャドウバンド１４の基本構成は、薄肉の黒色をなした片材であって、側面形状が円弧状をなしていることが好ましい。モータ１６の作用によって回転駆動されるシャドウバンド１４の移動軌跡は、当該軌跡によって形成される形状が球面を形成するように構成され、その球面の中心位置に照度センサ１２が配設される。つまり、照度センサ１２から、円弧状のシャドウバンド１４までの距離は、前記円弧状のいずれの位置でも等距離である。さらに、後述するように、シャドウバンド１４の移動方向は、太陽の移動方向と平行となるように、モータ１６(不図示)の作用とシャドウバンド１４との関係を構築する。なお、本発明による照度計１０は、図１では不図示であるが、モータケース１５内に、図３に示すように、モータ１６の駆動を制御するモータ駆動回路２２と、演算装置２５と、を備える。
【００２８】
図２は、本発明の一の実施態様による照度計１０の概略側面図を示す。図２に示す照度センサ１２、シャドウバンド１４の位置関係から、シャドウバンド１４が、太陽の移動方向に合わせて円弧状に移動して、照度センサ１２を遮蔽することが容易に理解できる。
【００２９】
図１および図２では、天頂方向にセンサを一つ有する構成にて説明したが、天頂方向だけでなく水平方向に、センサをさらに設けることもできる。
【００３０】
本発明で用いる照度センサ１２は、小型センサから構成され、熱型センサまたは半導体センサであり、応答速度の迅速であるといわれているシリコン半導体型センサであることが好ましい。本発明で用いるセンサを備える気象観測装置として、日射計、紫外放射計、分光放射計、赤外放射計、照度計及び光合成有効放射量計等が挙げられる。
【００３１】
図３は、本発明によるシャドウバンド付き照度計の機能ブロックの概略図を示す。図３に示すように、シャドウバンド１４は、照度計１０内に備えるモータ駆動回路２２を介し、図１に示したモータケース１５内のモータ１６の作用により、太陽光からセンサ１２を遮蔽するように動作する。一方、照度計１０にある照度センサ１２は、照度を測定して、その測定データである電気信号が演算装置２５へ入力される。この演算装置２５は、本発明による照度計１０の内部に設置することもできるし、外部に設けることもできる。
【００３２】
具体的には、本発明による照度計１０の計測動作中、モータ駆動回路２２は、モータ１６を一定の速度で、所定周期にて回転駆動し、センサ１２からの電気信号と、モータ駆動回路２２からの回転角度データとが、演算装置２５へ入力される。
【００３３】
図４は、本発明による照度計に用いられる演算装置の機能ブロック図を概略的に示す。演算装置２５は、センサ１２からの照度データを、アナログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２６と、測定中の日時を記録する日時メモリ２８と、日時及び緯度・経度に対応付けられた太陽の仰角及び方位を記載する太陽の位置情報に関するメモリ２９と、照度等の各種の演算をする演算部２７と、を備える。なお、前述のＡ／Ｄ変換器２６は、本発明による演算装置２５の内部に設置することもできるし、外部の一例として、照度計１０に設けることもできる。一方で、演算部２７は、センサ１２とシャドウバンド１４との相対運動を制御するモータ駆動回路２２からの回転角度データを受け、前述の日時メモリ２７、太陽の位置情報に関するメモリ２９およびセンサ１２からの照度データとともに、照度量等を算出することができる。なお、太陽の位置情報に関するメモリ２９とは、太陽位置に関する情報であって、日時および設置場所の経度・緯度の情報に関するメモリを意味する。必要に応じて、かかる情報から太陽位置を特定することができる。
【００３４】
図５は、本発明において、太陽の位置とセンサ１２との関係の一例を示す概略平面図である。図５に示すように、シャドウバンド１４が矢印に沿って回転する間に、一定の時間間隔、例えば、シャドウバンド１４の１度の回転角に相当する時間間隔で、センサ１２から受光した照度量を表す照度データを取り込み、そのときのモータ１６の回転角度を表す回転角度データを関連付けて、一度メモリに保存する。このようにして得られたデータを取り込んだ演算部２７は、かかるデータを用いて、照度量等を算出することができる。
なお、図５に示すように、センサ１２は、シャドウバンド１４が回転して形成される円弧の半球の略中心に配設される。
【００３５】
図６は、本発明の一の態様における、演算装置と、その演算装置を制御する中央制御装置と、を備える制御システム５０の概略機能ブロック図を示す。本発明による制御システム５０は、中央制御装置３０と、前記演算装置２５と、照度計１０と、を備える。中央制御装置３０は、コンピュータで構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を備え、後述するように、本発明に係る測定方法を実行するプログラムに従い、データの転送、一時的なデータの格納や、前記プログラムの格納を行い、演算装置２５内の演算部２７にて演算を実行させる制御回路４０と、演算装置２５を介して照度計１０との間でデータの入出力を行うプログラムを格納するメモリ６０とを、さらに備える。なお、本発明の演算装置２５は、照度計１０の内部に備えることもでき、中央制御装置３０に備えることもできる。
【００３６】
図７は、本発明による演算部における機能ブロック図を概略的に示す。図４にて説明したように、演算部２７は、モータ駆動回路２２からのシャドウバンド１４の回転角度データと、照度センサ１２からの照度データと、各メモリ２８、２９からの日時データおよび太陽位置データと、を受ける取得手段４２と、その取得手段４２からの各種データから、本発明による所定の処理を行う演算手段４４と、を備える。演算部２７は、照度計１０や中央制御装置３０との間でデータの入出力の制御を行うＩ/Ｏ制御回路４６を、さらに備える。
【００３７】
図８は、本発明による演算部２７にて実行される一の処理を示すフローチャートを示す。図８に示すように、本発明による演算部２７では、工程Ｓ１０にて、測定する現時点での日時と日時に対応する太陽の位置に関するデータを、日時および経度・緯度に対応付けられた、太陽の位置情報に関するメモリ２９内にある太陽の仰角および方位に関するデータに基づき算出する。演算部２７では、工程Ｓ１１にて、シャドウバンド１４が、照度センサ１２を遮蔽しない状態であって、後述する図９（Ａ）に例示するように、全天照度状態になるように配置させた上で、第一の気象量を測定する。その後、シャドウバンド１４が、照度センサ１２を完全に遮蔽する状態にて、第二の気象量を測定する（図８の工程Ｓ１２参照）。次いで、工程Ｓ１３にて、シャドウバンド１４が照度センサ１２を完全に遮蔽する状態を基準として、南北の方向を中心軸としてシャドウバンド１４が回転する際、前記基準から所定の回転角度移動させた状態、つまり、南北を中心軸として、所定の回転角度にて基準から前後した位置において、第三および第四の気象量を測定する。図８に示す工程Ｓ１０〜工程Ｓ１３までは、本発明による測定方法において、後述する解析に必要なデータを取得する工程である。かかるデータは、図７に示す演算装部２７の取得手段４２にて取得される。説明の便宜上、遮蔽状態に至る前の状態にて、基準から所定の回転角度移動させた状態を前方遮蔽といい（第三の気象量の測定に対応）、遮蔽状態に至った後の状態にて、基準から所定の回転角度移動させた状態を後方遮蔽（第四の気象量に対応）と呼ぶこととする。なお、図８では、工程Ｓ１３を工程Ｓ１２の後の工程として説明したが、シャドウバンド１４を回転させながらデータを取得する場合には、第一の気象量、第三の気象量、第二の気象量、第四の気象量の順に、データを取得することもできる。
【００３８】
図９は、本発明による測定方法に必要なデータを取得する際のシャドウバンド１４と照度センサ１２との位置関係を説明する図である。なお、図９では、シャドウバンド１４を、照度センサ１２に対して回転運動させながら各種データを取得する例を説明するが、前述のように、必要な箇所へシャドウバンド１４を移動させてデータ（気象量）を測定することも可能であることは、当業者なら容易に理解できる。
【００３９】
図９（Ａ）では、図８の工程Ｓ１１にて説明したように、シャドウバンド１４が照度センサ１２を遮蔽しない状態であって、照度センサ１２を全天照度状態に晒すように、シャドウバンド１４を、照度センサ１２に対する位置にて、第一の気象量を測定する。なお、図９（Ａ）では、シャドウバンド１４が東西の方向から１０°の状態を例示しているが、この角度に限定されるわけでなく、全天照度状態を確保できる状態ならば、その角度に制限されない。その後、シャドウバンド１４を東から西の方向に移動させて、完全に遮蔽される状態に至る前、前述の前方遮蔽の位置にて、第三の気象量を測定する（図９（Ｂ）参照）。この場合において、完全に遮蔽される状態を基準として、つまり、図９（Ｂ）に状態において、南北を中心軸として回転するシャドウバンド１４が所定の回転角度の位置にて、前記第三の気象量を測定する。この所定の回転角度は、前記基準から、５〜８５°の範囲である。
【００４０】
図９（Ｃ）に示すように、シャドウバンド１４が、照度センサ１２の遮蔽する位置にて、第二の気象量を測定する。次いで、シャドウバンド１４を、さらに西の方向に移動させて、完全に遮蔽される状態に至った後、前述の後方遮蔽の位置にて、第四の気象量を測定する（図９（Ｄ）参照）。この場合において、完全に遮蔽される状態を基準として、つまり、図９（Ｄ）に状態において、南北を中心軸として回転するシャドウバンド１４が所定の回転角度の位置にて、前記第四の気象量を測定する。この所定の回転角度は、前記基準から、５〜８５°の範囲である。なお、図９（Ｄ）に示す回転角度は、図９（Ｂ）に示す回転角度と、前記基準を中心として対象であり、図９（Ｂ）および図９（Ｄ）の例示では、前記基準から前後１０°にて前方遮蔽および後方遮蔽にて、第三および第四の気象量が測定される。
【００４１】
その後、図９（Ｅ）に示すように、図９（Ａ）と対象的な位置にてシャドウバンド１４を配置させる。その後、シャドウバンド１４を照度センサ１２に対して真上の位置に配置させて、シャドウバンド１４の原点を確認する。そして、再度、図９（Ａ）に示すように、測定を再開する。
【００４２】
図８に戻り、以上の動作により得られたデータから、本発明に係る測定方法における解析について説明する。図８の工程Ｓ１０〜工程Ｓ１３にて得られたデータを図７に示す取得手段４２にて受け取り、その後、演算手段４４にて、本発明で下記式で定義される遮蔽誤差を算出する（工程Ｓ１４参照）。
（前記第一の気象量）  −  ｛（前記第三の気象量  ＋  前記第四の気象量）}/２
このように、遮蔽状態の前後における気象量の平均値を用いることで、単に、遮蔽しない状態と遮蔽状態とから求める散乱気象量よりも、後述にて定義されるように、精度のある散乱気象量を算出することを可能とする。
【００４３】
このようにして得られた遮蔽誤差を利用して、工程Ｓ１５にて、下記式で定義される散乱気象量を算出する（図７の演算手段４４にて実行）。
(前記第二の気象量)  ＋  （前記遮蔽誤差）。
このようにして、散乱照度または散乱日射強度である散乱気象量を算出できる。植物が太陽の直接日射よりも散乱日射の方を効果的に使用する調査結果があり、このようにして求めた散乱日射量は、植生（光合成）の調査・研究などに利用できる。
【００４４】
次いで、図８の工程Ｓ１６において、前記センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度をθとし（後述の図１０参照）
下記式：
｛(第一の気象量)  −  （散乱気象量）｝/cosθ
から、直達照度や直達日射強度である直達気象量を算出することができる（図７の演算手段４４にて実行）。このようにして求めた直達気象量、具体的には、直達日射強度は、該日射強度から計算される大気透過率や混濁係数が、大気中のエーロゾル・炭酸ガス・水蒸気などによる日射の減衰を表す指標となり、気候の長期変動、火山噴火などによる上層大気の混濁や大気お席の調査などに利用できる。
【００４５】
なお、図１０は、センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度θを説明するための図である。図１０に示す角度θを用いることで、直達照度や直達日射強度、つまり、太陽から直接降り注がれる気象量を算出することができる。
【実施例】
【００４６】
以下に示す本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであり、本発明は以下の具体例に制限されるものではない。当業者は、以下に示す実施例に様々な変更を加えて本発明を実施することができ、かかる変更は本願特許請求の範囲に包含される。
【００４７】
図１１は、日射計をシャドウバンド装置（シャドウバンド日射計：英弘精機(株)製）に水平に取り付けて一日（日の出前から日の入り後まで）を測定したデータを示す。図１１に示すグラフの上から順に直達日射（◆）、全天日射（▲）、散乱日射−遮蔽誤差補正（□）、散乱日射−遮蔽誤差非補正（●）の順に示す。
【００４８】
全天日射（▲）はシャドウバンドが日射計を全く隠していない位置、すなわちシャドウバンドが図９（Ａ）（又は（Ｅ））の位置にあるときに計測している。この計測値を測定値１とした。散乱日射−遮蔽誤差非補正（●）はシャドウバンドが太陽位置にあり、直達光を完全に隠している位置、すなわちシャドウバンドが図９（Ｃ）の位置にあるときに計測したもので、測定値２とした。
【００４９】
図９（Ｃ）では、日射計が太陽から完全に遮蔽されているが、一方、太陽から南北方向に存在する散乱成分までもシャドウバンドの影により遮蔽されている。この遮蔽された散乱成分を検出するためにシャドウバンドを図９（Ｂ）および図９（Ｄ）の位置に移動して、日射を計測し、それぞれ測定値３と測定値４とした。
【００５０】
これらの測定値を用いて、下記の計算式に従って、遮蔽誤差の値を求めた：
(遮蔽誤差)  ＝  測定値１  −  （測定値３  +  測定値４）/２。
遮蔽誤差を考慮した場合の散乱日射（□）は、測定値２  +  上式により算出された遮蔽誤差から求めた。
【００５１】
また、直達日射（◆）は、（全天日射（△）−遮蔽誤差を補正した正確な散乱日射（□）/cosθである。すなわち、（測定値１−（測定値２＋測定値１−（測定値３＋測定値４）/２））/cosθである。なお、θは、図１０に示す天頂からの太陽の角度（天頂角）である。
【００５２】
図１１に示す結果から、遮蔽誤差を考慮した散乱日射は、遮蔽誤差を考慮しない散乱日射よりも、若干大きい値として出力された。遮蔽誤差を考慮した散乱日射と、遮蔽誤差を考慮しない散乱日射との差を図１１に誤差（■）として示した。遮蔽誤差は散乱日射の概ね１０〜２０％存在し、誤差を補正することにより正確な散乱日射を計測できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明によれば、シャドウバンドを備える日射計・照度計により、遮蔽誤差という概念を導入して、高精度な散乱日射量および散乱照度の測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明における気象観測装置の一の実施態様によるシャドウバンド付き照度計の基本構造を示す概略的斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一の実施態様による照度計１０の概略側面図を示す。
【図３】図３は、本発明によるシャドウバンド付き照度計の機能ブロックの概略図を示す。
【図４】図４は、本発明による照度計に用いられる演算装置の機能ブロック図を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明において、太陽の位置とセンサとの関係の一例を示す概略平面図である。
【図６】図６は、本発明の一の態様における、演算装置と、その演算装置を制御する中央制御装置と、を備える制御システムの概略機能ブロック図を示す。
【図７】図７は、本発明による演算部における機能ブロック図を概略的に示す。
【図８】図８は、本発明による演算部２７にて実行される一の処理を示すフローチャートを示す。
【図９】図９は、本発明による測定方法に必要なデータを取得する際のシャドウバンドと照度センサとの位置関係を説明する図である。
【図１０】図１０は、センサからの天頂方向と、太陽の方向との間の角度θを説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明における実施例（散乱（遮蔽誤差補正））および比較例（散乱（遮蔽誤差非補正））により得られた一日の日射データを、時間に対してプロットした結果を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１０・・・照度計、１２・・・照度センサ、１４・・・シャドウバンド、１５・・・モータケース、１６・・・モータ、２２・・・モータ駆動回路、２５・・・演算装置、２６・・・Ａ/Ｄ変換器、２７・・・演算部、２８・・・日時メモリ、２９・・・太陽の位置情報に関するメモリ、３０・・・中央制御装置、４０・・・制御回路、４２・・・取得手段、４４・・・演算手段、５０・・・制御システム、６０・・・メモリ、
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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