林床における
放射観測の代表性について
岐阜大学
工学部
水文気象学研究室
川元 啓司
PAR=光合成有効放射量
(0.4μm~0.7μmの波長帯の太陽光エネルギー)
観測地について
観測場所
緯度経度標高
観測場所の平均斜度
使用したデータの期間
岐阜県高山市
北緯36度08分23秒、東経137度22分15秒、標高800m
20.8度 、勾配ベクトル(東成分,北成分)=(0.26,-0.28)
平成17年8月11日~平成17年8月22日
観測タワーと設置されたPAR計
データのばらつき
80
70
60
計器1
計器2
計器3
計器4
計器5
計器6
50
観測値 40
30
20
10
0
14:30 14:35 14:40 14:45 14:50 14:55 15:00 15:05 15:10 15:15 15:20 15:25 15:30 15:35 15:40 15:45 15:50 15:55
時間
(14時30分から16時00分の時間帯の6個の計器の観測値)
400
350
300
計器1
計器2
計器3
計器4
計器5
計器6
250
観測値 200
150
100
50
12
:0
0
12
:1
0
12
:2
0
12
:3
0
12
:4
0
12
:5
0
13
:0
0
13
:1
0
13
:2
0
13
:3
0
13
:4
0
13
:5
0
14
:0
0
0
時間
(12時00分から14時00分の時間帯の6個の計器の観測値)
ばらつき
・太陽の高度、方角
・風向き、天候
・動物
統計処理
どれくらいのデータを集めれば
林を代表する林床での
PAR観測値がえられるのか
・よく晴れた日
・曇りや雨の日の
直達光成分
散乱光成分
影ができやすい
影ができにくい
今回はこちらを対象にして解析する
223日目
160
140
120
100
80
平均数値
60
40
20
0
-200:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
18:00
21:00
時間
224日目
25
20
15
平均数値 10
5
0
0:00
-5
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
時間
231日目
600
500
400
平均数値
300
200
100
0
-1000:00
3:00
6:00
9:00
12:00
時間
15:00
18:00
21:00
223日目
400
350
300
計器1
計器2
計器3
計器4
計器5
計器6
平均
250
計測値
200
150
100
50
0
-506:00
8:00
10:00
12:00
14:00
16:00
時間
・各計器での観測値を同一の母集団に属する標本として
取り扱えるようにする必要がある。
・日変化を示すような平均値で規格化する。
・1日の変化24時間と比べて充分短くかつ平均が安定する
程度に長く切るために15分ごとの平均を使って規格化を行う。
i 番目のPAR計の観測値=
ある15分間のの平均値を=
ある15分間の6計器
すべての x の平均値=
i
1
x
6
xi
700
xi
600
500
x
6
x
i 1
400
頻度
300
i
200
Ki 
xi
100
0
x
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
700
2
600
600
500
500
400
400
log(K i )  Li
300
300
200
200
100
100
0
0
-2
-1.5
-1
-0.5
0
対数正規分布で近似できる
0.5
1
1.5
2
頻度分布
正規分布曲線
区間推定
正規分布する母集団から抽出した標本の大きさをn、標本平均を x 、不遍
分散から求めた標準偏差をsとしたとき、nがある程度大きければ母平均
m、定数 A とすると、任意の%での信頼度での区間は
m | X | A s
n
log(Y ) の誤差10%では
 Y  0.1Y 
  log1  0.1
log


Y


log1.1  A s
n
n 
 A s lo g1.1



2
表2 (誤差別必要データ数)
誤差
5%
誤差1%
12700個
誤差
10%
530個
誤差
20%
140個
誤差
30%
38個
18個
300
250
0分
1分
2分
3分
4分
5分
200
観測値 150
100
50
0
1
2
3
4
5
6
7
時間(分)
8
9
10
1.48分たてば独立したデータである
(表3:代表値を得るために必要な誤差別計測時間)
誤差
誤差1%
誤差5%
誤差20%
誤差30%
10%
4255分
177分
46分
12分
6分
結論
・対数正規分布に近似できる
・同じ計器で計測されたデータは1.48分で独立している
・林を代表する林床でのPAR観測値を得るには
表3の時間計測する必要がある
(表3:代表値を得るために必要な誤差別計測時間)
誤差1%
誤差5%
4255分
177分
誤差
10%
誤差20%
誤差30%
12分
6分
46分
今後の課題
・雨の日や曇りの日など多様な天候状態
のもとでの統計処理と考察
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林床に放射観測の代表性について