スカイラジオメータ

注: このページは一個人のメモであり, スカイラジオメータやSkyRad.packの開発グループの見解とは全く無関係である。不正確な記述があるかもしれないので、利用する方はそのつもりで。

• Skyradiometer POM-01/POM-02 Operation Manual
• Sky Radiometer POM-01 Operating Manual

• スカイラジオメータにはPOM-01とPOM-02という主に2種類がある。
• POM-01は7波長、POM-02は11波長。
• POM-02の11波長には, いくつか変種がある。
  • 340,380,400,500,675,870,940,1020,1225,1600,2200nm
  • 340,380,400,500,675,870,940,1020,1225,1627,2200nm ← 1600nmバンドはCO2とメタンの吸収帯がかぶっているので, 1627nmに変更。
  • 315 nmが入っているものもある。
• スカイラジオメータは、本体とサントラッカーから構成される。それぞれがシリアル番号を持つ。

• ins.para : instrument parameter file
• F0
• F0N: F0 by normal Langley method
• F0I: F0 by improved Langley method。半日に１回。
• F0A: F0Iの集約値。
• NW number of wavelengths
• NLN number of sublayers
• NO3 number of orders for wavelengths having absorption by O3
• NWV number of orders for wavelengths having absorption by water vapor
• SVA solid view angle
• TTN: total optical thickness
• WL: wavelength
• IOUT
• IPAR
• IVOL
• IAUR
• IPHS
• IPF0
• JTAU
• IDCR
• IDCI
• INVM
• IPLC
• IPHS
• ANGMN[deg] ANGMX[deg]
• LOOPMX
• EPSA
• EPSA1
• EPSA2
• NSIZE
• RMIN[cm] RMAX[cm]
• NMODE
• RMODE[cm]
• SSL

• .CLD　雲スキャンデータ
• .DAT　エアロゾル観測データ
• .GND
• .RDM
• .SUN　直達日射計測
• .V00 〜 .V11 ディスクスキャンデータ。立体視野角（SVA）を求めるのに使う。

各ファイルのデータフォーマットは, Skyradiometer POM-01/POM-02 Operation ManualのP18-P19に載ってるよ!

.SUN ... 直達日射計測データ

• ↓例　Skyradiometer POM-01/POM-02 Operation Manualより

(最初の2ラインは共通ヘッダ。ここでは省略)
09/05/19,20:11:36,09/05/20,05:11:36,S,Fussa，
20:40:04,05:40:04,-105.54,011.51,4.1847E-09,3.0655E-09,2.5963E-08,3.0296E-07,5.1796E-06,
 〜 3.2005E-05,5.2956E-05,6.9740E-06,5.2269E-05,7.2594E-05,3.8612E-05,-21.1,18.5,0000,01209
解説
1行目: Day(世界標準時)，Time(世界標準時)，Day(地方時)，Time(地方時)，Measure type(S: direct sun)，Location
2行目: Time(世界標準時)，Time(地方時)，azimuth角，zenith角，Data(Ch1)、Data(Ch2) ... Data(Ch11)，NIR温度，筐体温度, 気圧, sun sensor level
Dataの単位はアンペア

.V01〜V11 ... ディスクスキャンデータ

• ７日に１回、行うことが推奨されている。
• ファイル名の拡張子内, Vに続く番号(01〜11）はフィルターチャンネル。
• ヘッダーの最初の2ラインは共通フォーマット。
• ヘッダーの3行目は, UTCでの年月日、UTCでの時刻、地方時の年月日、地方時の時刻、D、観測サイト。←このDは, Disk Scanの意味（測定種別）
• ヘッダーに続いて, 21ラインのデータ。
• 1ラインは, 1つのゼニス角のデータ。1ライン内には, ゼニス角の値(-1.0から1.0）に続いて, 21個のそれぞれのアジマス角における観測値が入る。
• ↓例　Skyradiometer POM-01/POM-02 Operation Manualより

(最初の2ラインは共通ヘッダ。ここでは省略)
09/05/26,05:13:41,09/05/26,14:13:41,D,315,Fussa,
-1.0,9.0790E-12,1.0757E-11,1.2512E-11,1.4191E-11,1.6556E-11,1.9302E-11,2.1973E-11,……
-0.9,1.0529E-11,1.2283E-11,1.4496E-11,1.6785E-11,2.0370E-11,2.3880E-11,2.8534E-11,……
1.0,8.4686E-12,9.9182E-12,1.1215E-11,1.2817E-11,1.4648E-11,1.6403E-11,1.8234E-11,……
解説
1行目: Day(世界標準時) ，Time(世界標準時) ，Day(地方時) ，Time(地方時)，Measure type(D: ディスクスキャン)，Location
2行目: 最初の2つは, 太陽方位からの相対角。
  zenith -1.0° data(azimuth -1.0), data(azimuth -0.9), data(azimuth -0.8) ……
  zenith -0.9° data(azimuth -1.0), data(azimuth -0.9), data(azimuth -0.8) ……
  (plus 0.1°)
  zenith +1.0° data(azimuth -1.0), data(azimuth -0.9), data(azimuth -0.8) ……
dataの単位はアンペア

.DAT ... エアロゾル観測データ

• フォーマットにいくつかの変種があるので注意! ... SkyRad.packのReadme_para.docに詳しい。
• H/V ... Hは水平スキャン, Vは垂直スキャン。
• 1回の観測につき, 約3分かけて, 「azimuth角, zenith角, 各バンドの計測値（アンペア）」を21セットとる。

ポイント:

• スカイラジオメータデータは, SkyRad.packというソフトで解析処理する。
• ドキュメントは, tar.gzパッケージに同梱されている以下の各ReadMeファイル(MS-Wordフォーマット)が最も頼りになる。

skyrad.pack_V42/
├── ReadMe_skyrad_V42.doc
├── cal_f0
│   └── ReadMe_f0.doc
├── dtform
│   └── ReadMe_dtform.doc
├── examples
│   └── ReadMe_example.doc
├── parafiles
│   └── ReadMe_para.doc
├── solid
│   └── ReadMe_solid.doc
├── sproc3
│   └── ReadMe_v3.doc
├── sproc4
│   └── ReadMe_v4.doc
└── tkrnl
   └── ReadMe_tkrnl.doc

• 加えて, Skyradiometer POM-01/POM-02 Operation Manualも有用。特に, データフォーマットはこちらが詳しい。
• また, 池田君修論や, 千葉大VL講習会資料も参考になる。
• 大事な機器定数: 立体視野角(SVA)と, 校正係数(F0: 単位はアンペア)。これらを適切に設定することが重要。
  • 立体視野角(SVA)は晴天時の「ディスクスキャン」測定によって推定・決定する。
  • 校正係数(F0)は, 改良ラングレー法か, 親機器との比較で推定・決定する。
  • これらの機器定数は経時的に変化するとみなすべし。
• SkyRad.packは, いくつかの独立したプログラムの集合体。
  • それぞれのプログラム（Fortranソースコード）をコンパイルし, それぞれで実行する。
  • それぞれFortranでコンパイル。Ubuntu Linux 14.04では, f2cのfort77でコンパイル可能。makeとかはしない。
  • 各種設定はパラメータファイルで行う。
  • 入出力は, 全てテキストデータ。
  • cal_f0 ... 校正係数F0を推定する。
  • dtform ... スカイラジオメータのデータを整形し, SkyRad.packの解析に使えるようにする。
  • solid3m ... ディスクスキャン測定データから, 立体視野角を推定する。
  • sproc4 ... SkyRad.packの心臓部。メイン。本番。

SkyRad.packのファイルの種類

• ins.para 機器情報のパラメータファイル

• ins.paraの中の立体視野角はテキトーな値でOK。

f77 -r8 -O -g -o solid3m.e solid3m.f
vi ins.para <--- スカラジのパラメータを与える。instrument typeと波長だけがきちんとしていればOK。NDAYは0でOK (F0の値は知らん！ということでOK)
vi fname <--- .v01〜.v11ファイルのprefix （拡張子の無いファイル名）を既述。

for i in `ls DSK | grep V01 | sed 's/.V01//' | awk '{printf "%s ", $1}'`; do echo $i > fname; ./solid3m.e; cat SVA.out | grep ave | awk 'NR==1{printf"%s  ",d}{printf "%s  ",$7}END{print ""}' d=$i; rm SVA.out; done