第1章 地表面と大気のエネルギー輸送の基礎的研究
応用気象研究部三上正男*
1飽和草地面上のダルトン数とスタントン数
1.1 はじめに
1近年,耕地の砂漠化の進行が世界的に重要な問題となりつつある。この問題に対する影響評価
を行なうためには,植生を持った自然の地表面からの蒸発を正確に求めることが必要である。ま
た,局地的ないし地球規模の気候変化を予測するために,地表面と大気間のエネルギー交換過程
のパラメタ化を改良することにより,数値モデルの精度をさらに向上させることが求められてい
る。
パルク法を用いたパラメタ化は,接地境界層内のある高さにおける気温,湿度,風速と,地表
面における温度と湿度から運動量,顕熱,潜熱輸送量を評価出来るため,数値モデルに組み込む
のに適している。このパルク法の計算精度を向上させるためには,様々な条件下における運動量,
顕熱ならびに水蒸気のバルク輸送係数CM,CHとCEを正しくパラメタ化することが必要であ
る。
粗度高緬(β・は空気力学的粗度高または単に粗度と呼ばれる量で,ここでは粗度高と呼ぶこと
にする)が小さい平坦な地表面の場合,しばしばCM,OEとCEは等しいと仮定される。しかし,
山地や森林地帯あるいは都市域などの複雑な形状を持った地表面の場合,運動量輸送に対しては
大きな粗度因子によって引き起こされる圧力効果(formdrag)のために,OMはCHやCEより
も大きな値を持つと考えられる。本研究の目的は,観測によって運動量のバルク係数OMと顕熱・
潜熱輸送のバルク係数,OHならびにOE,との違いを明らかにすることである。
顕熱と潜熱のバルク係数CHとCEはスタントン数とダルトン数,鋭とP4,とに関係付けられ
る。これらの無次元輪送速度は,しばしば低層スタントン数,.BH(=S1一1=一丁、/(T3−T。M)),
と低層ダルトン数,BE(=Z勉一1=一召、/(4s一召曜)),の形で用いられる。ここで,T、と召、は
摩擦温度と摩擦絶対湿度で,添字sと0躍は各々高さが地表面における値と風速に対する粗度高
*共同研究者:安田延壽(現東北大学),戸矢時義(現気象庁総務部),白崎航一(現和歌山地方気象台),
藤谷徳之助(応用気象研究部)
◎1992by the Meteorological Research Institute
5
気象研究所技術報告 第30号 1992
における値を示す。しかしながら,低層スタントン数8Eと低層ダルトン数βEの値は,とりわけ
植生を持った複雑地形上においては明らかではない。したがって象顕熱輸送と潜熱輸送に対する
バルク係数,CHとCE,も依然あいまいさを残している。これは,BEとBEが地表面の粗度因子
の形状のみならず植生面の生物学的特徴にも依存するからである。
これまでにもBH=鋭一1々.1n(z。M/z。H),ただし渚。“は風速に対する粗度高またz。Mは温度
に対する粗度高を示す,で定義される低層スタントン数の性質に関する理論的研究がいくつかな
されてきた(Owen and Thomson,1963)。Bmtseart(1975a,b)はスタントン数と,摩擦係
数,粗度レイノルズ数,プラントル数の問の関係について理論的研究を行なった。また,簡単化
したキャノピーモデルをつかって,Kondo and Kawanaka(1986)は顕熱のバルク輸送係数が,
運動量のそれよりも小さく,CHとBガ1が無次元キャノピー密度と深い関係があることを明らか
にした。一方,現実の様々な植生面や地表面状態における観測的研究は余り行なわれてはいない。
Garratt(1978)は粗度高が40cmの草原で運動量と顕熱輸送に対する粗度高を求め,低層スタン
トン数が6.25±1.25であることを見いだした。Hicks6厩1.(1986)は草地上で,低層スタント
ン数として6.88を得た。Yasuda6!σ1.(1986)は牧草とかん木に覆われたV字型谷で,気温と
風速の3次元分布の観測より低層スタントン数の値として20を得ている。Kondo and
Yamazawa(1986)は雪面上の観測からBmtseartの理論式の係数を求めた。
一方植生面上での湿度の正確な観測が困難であるため,これまでダルトン数についての観測的
研究はほとんど行なわれていない。このため,スタントン数に比ベダルトン数については,余り
詳しいことは分かっていない。Kondo(1975)は,海面上で潜熱のバルク輸送係数を求め,低層
ダルトン数が以下の式で表わされることを明らかにした。
加一1=0.47(%*hρ/ッ)o・45
(1)
Chamberlain(1968)は,風洞実験の結果をもとに,粗度レイノルズ数が20から1000の領域で
ダルトン数が5から20の問の値を取るという結果を得ている。またBrusteart and Kustas
(1985)は,ヨーロッパの山地での湿度の鉛直プロファイルデー「タを解析して,中立時に低層ダ
ルトン数が6.4(地表面が湿っている場合)から8.4(地表面が乾いている場合)の間の値を取る
ことを見いだした。
植被面の表面が十分湿っている時,表面における絶対湿度召、は表面温度に対する飽和絶対温
度広丁。)に等しく,o=広丁、),植被面の表面は飽和植被面と見徹すことができる。この場合,
低層ダルトン数は植被面の表面温度から簡単に求めることが出来る。本研究の目的は,こうした
十分湿った植被面を持つ飽和植被面上におけるダルトン数とスタントン数を決定することであ
る。このため,我々は平坦な麦畑上で野外観測を行なった。全部で14個の30分平均の鉛直プロ
ファイルが得られ,これよりスタントン数とダルトン数が求められた。
6
気象研究所技術報告 第30号 1992
1.2理論的基礎
地表面からの運動量,顕熱,潜熱の7ラックスを評価する方法として,バルク法がよく用いら
れる。バルク法は,接地境界層内の基準高度一点と地表面の風速,気温,絶対湿度から各フラッ
クスを求める方法で,以下の式で表される。
τ/ρ=CM%2 (2)
ノ110♪ρ=CHZ6(T、一丁)
(3)
.E=CE%(召s一召) (4)
ここで,CM,CH,CEは各々運動量,顕熱,潜熱に対するバルク係数で,以下の式で表され
る。
CM=%,2/%2=(のM/々M)一2 (5)
CE=CM−112(々MCM−112偏+Z)α一1)
(6)
CH=CM−112(々MCガ112伽+S≠一1) 、 (7)
ここで,砺,妬,腕はそれぞれ運動量,顕熱,潜熱に対するカルマン定数を示す。また加一1
と翫一1は,低層ダルトン数と低層スタントン数で,中立成層下では以下の式で表わされる。
.D召一1=一(召s−4。M)/召*=々E−11n(z。M/z。E) (8−1)
Sザ1=一(T、一ToM)/T.=たガ11n(zoM/zoH) (8−2)
(8)式中の添字OEとOHは,各々絶対湿度の粗度高と温度の粗度高における値を示す。図1
−1は,hE=砺二〇.4と仮定した場合の運動量と潜熱輸送のバルク係数の比を示したもので,横
軸に粗度高,縦軸にはバルク係数の比,CE/OM,を取ってある。この図によれば,低層ダルトン
数が小さな値の場合は,潜熱輸送のバルク係数は運動量のそれにほぼ等しいとしても差しつかえ
ないが,低層ダルトン数が大きくなるに従って,その比は1よりも小さくなる。従って,バルク
法を現実の地表面状態に対し適用し,潜熱・顕熱フラックスの評価を行なう場合,運動量のバル
ク係数と同時に,ダルトン数ならびにスタントン数も適当な値に決める必要がある。
7
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1.0
0.8
Σ0.6
Q油
一1
Da =5
10
20
U O.4
40
0.2
0.0
O.001
0.01 0.1 1
10
Roughロess height zoM (m)
図1−1 潜熱輸送と運動量輸送のバルク係数の比,CE/CM(基準高度2=10mの場合),
と低層ダルトン数ならびに風速に対する粗度高Z面との関係。
1.3観測
1.3.1八郎潟
八郎潟は,干拓以前は日本で2番目に大きい219.2平方キロの面積を持つ湖であった。干拓は
1957年に開拓され,1964年に終了して現在の姿になった。湖の面積の3/4は,高低差が最大3m
の平坦な干拓地となり,その内約90%は水田と麦畑である。今回の観測地点は,干拓地内西部に
位置する秋田県立農業短期大学の実験圃場である。観測地点の見取り図を図1−2に示す。実験
圃場の植生は,主に秋植え大麦畑からなり,周囲には草地や小麦畑がある。植生(キャノピー)
の高さは,およそ11cmで,観測地点西方にある果樹園と野菜畑の高さは各々2.5mと1.5mで
あった。
観測は,1985年の12月4日から5日にかけて行われた。この時期の秋植え大麦は成長期にあ
り,また12月2日に降雪が記録されたが,冠雪とはならず観測期間中の4日から5日にかけては
地表は十分に湿った状態にあった。この期間の主風向が西北西であることを考慮に入れて,観測
機器類はフェッチが十分に確保されるように,大麦畑の東北端に設置した。なお,この期間の日
平均風向風速は,西風3.6m/sで,日平均気温は2.9。Cであった。
1.3.2観測システム
観測は,平均量の鉛直プロファイル,乱流変動量,地表面の土壌水分量並びに正味放射量の各
項目について行なった。観測システムのブロック図を図1−3に示す。
8
気象研究所技術報告 第30号 1992
國 圏
趨二≡:≡:i:i:≡:i:≡:i:i:≡二i:≡二i
.㌔瀧、.、﹃︶.・.、・v.・.㌔”、・﹃鱒藻”’撒..蕪⋮
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門.側.”藝﹄蓑葦、婁﹃
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陀 側 b
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創鵬ce価
□囲國目
N4﹁丁
O
團truckfarm
剛
團experimentalfield
目C。[legefacilities
0100200 500m
図1−2
観測地点(秋田県立農業短期大学実験圃場)見取り図。図中黒点は,観測塔の
設置場所を示す。
ヌ
モ
Cup AIlemOmeter
Dry−alld Wet−bulb
T,a
Thcrmometer
SCallller
1)aωLogger
TS
I n frare d Th ernlonl e ter
Rnet
Nct RadiOmctcr
ul,vl,w’,T’
3−dimensionI“ Sonic
Anemometer−Thermometer
DaIa Recorder
Lyman−Alpha Ilygromcter
Soi1Samphngwilh
Ovcn−Dry MClhod
a
m,M
図1−3 観測システムの構成とデータの流れ図。
9
気象研究所技術報告 第30号 玉992
接地境界層の平均量の鉛直プロファイル観測のために,2mの可搬型の観測塔を製作した。この
観測塔には,地表面より19,30,50,92,196cmの高さに3杯式微風速計(牧野応用測器AF750)
が,また22,45,84,186cmの高さに白金抵抗測温体を用いた通風乾湿計がそれぞれ取付けられ
ている。放射温度計(松下通信E:R−2007)を用いて地表面温度の測定もあわせて行なった。また,
観測塔の通風乾湿計の検定のために,アスマン式通風乾湿計による比較観測も行なった。
渦相関法による運動量,潜熱,顕熱の乱流フラックス輸送量の直接測定のために,3次元超音波
風速温度計(海上電気DAT−310)とライマンアルファ湿度計(ERC Model BLR)による測定
を実施した。測定は,これら2つの測器を,地上から1。5mの高さの三脚に固定して行なった(図
王一4)。
地表面付近の土壌水分量の測定は,乾熱法による直接測定によった。測定は,12月5日の10時
40分,13時30分,14時10分の3回実施し,それぞれ観測塔の周囲3ヶ所で深さ2cmにおける
土壌を採取した。
正味放放射量の測定には,フンク式正味放射計(英弘精機CN−11)を使用した。正昧放射計は
観測塔から約2m離れた地上約l mの所に設置した。
各測定器からの信号は,10秒毎にサンプリングされ,その50回平均値を10分毎に求め,平均
値をテープに記録した。その結果,観測を実施した12月5日の7時30分からM時30分にかけ
て30分平均データで14個のランが得られた。一方乱流変動量については,超音波風速温度計と
ライマンアルファ湿度計のアナログ出力信号を磁気テープに記録し,解析にはアナログ信号を10
Hzでデジタル化したものを用いた。
麟講繰一
図1−4 観測システムの全体写真。フェッチの反対側より望む。
一10一
気象研究所技術報告 第30号 1992
1.4結果
1.4.1平均プロファイル
風速・気温・湿度の鉛直プロファイルから粗度高を求めるためには,プロファイルは十分な鉛
直傾度を持っていることが望ましい。このため,ダルトン数については,高さ10mと0.1mの間
の絶対湿度の傾度が0。4g/cm3以上の6ランについて,スターントン数については同じく気温の傾
度が0・35。C以上の4ランについて解析を行なった。風速の粗度高については,14すべてのランの
1プロファイルを解析に用いた。
図1−5に風速,気温と絶対湿度の鉛直プロファイルを示す。絶対湿度は,高さ45cmのデー
、タに系統的な誤差が認められたため,解析から除外した。風速の鉛直プロファイルから,この時
の接地気層の成層状態が中立に近い対数分布にそったものであることがわかる。このことをさら
に詳しく調べるために,高さ1mにおけるリチャードソン数を計算した。得られた結果を,横軸
にランの数,縦軸にリチャードソン数をとってプロットしたのが図1−6である。これによれば,
観測時問を通じて接地気層の成層は中立と見倣してよいことがわかる。
1。4.2風速に対する粗度高
キャノピー層を持った植被面上での風速分布を考える場合,通常は風速のラフネスパラメータ
として粗度高のほかに,ゼロ面変位4。を考慮に入れる。中立成層下では風速の高度分布に関する
方程式は,以下のように表現される。
%(β)一鴛1n(讐)
(9)
今回,ゼロ面変位について評価するために,地表面に近い方から3高度の風速データを用いて,
(9)式を変形した次の式より4。を求めた。
(%・一碗)1n(髪1≡ぎ1)一(伽一%・)1n(髪1≡蕩1)
(10)
ここで,添字1∼3は,地表面からの測定番号を示す。これから得られた4。はすべてのランで
0であったので,ここではゼロ面変位は0とし,(9)式からカルマン定数々=0.4として最小自乗法
により摩擦速度と風速に対する粗度高z曜を求めた(表1−1)。得られた風速に対する粗度高
は,14ランの平均で4.2±0.2cmであった。また,求められた%,を使って,運動量に対するバ
ルク係数CMは,基準高度を10mとした場合,5.36×10−3という結果を得た。
一11一
気象研究所技術報告 第30号 1992
1Q
玉o
(b)
(a)
3.0 3.5 4.O
2.5
Temperatuτe T (OC)
U(m!S)
10
(c)
O▲口躍△口
︵⋮︶蕊唱。
R.un3
Run5
Run6
Run7
Run8
Run9
.01
4.0
4,2 4.4 4.6 4.8
5,0
Abs・1uteh曲diワa(9/m3)
図1−5
秋田県八郎潟大麦畑上における(a)風速,(b)気温ならびに(c)絶対湿度のプロファ
イル。風速プロファイル図上の実線は,最小自乗法により得られたプロファイ
ルを示す。
0.02
1 0 1
0 0 0
0 0 α
﹄oρ==一フ︻ =oの︻ご一岩︻o旧蛋
o
o
o o
ロ の
一一一一一一一一一一一一つ一一〇一一一一一σ一一rンー一一一〇一一一一一一一ρ一
〇 〇
﹃1
e
r
g
LD
8㎝
N
4
醒︶
1
皿
6
R
一〇.02
0 1
12 13 14
図1−6 観測時間中の高度10mにおけるリチャードソン数の変化
一12一
−つ一︹⊇4
.01
8
皿皿皿皿
R
RRR
Windspeed
目OO△
1 2 3 千 5 6
﹂−﹁﹂1
0
0
︹⊇ワ!81
.01
㎝皿皿皿
R
RRR
O■△●
梱。=
ノ
︵鍔一︶ プ一凶一〇畳
︵ε︶
。o
/ノ
4.5
気象研究所技術報告 第30号 1992
表1−1 八郎潟大麦畑上における風速プロファイルに対する粗度高と摩擦速度(1985年
12月5日)。ただし,ゼロ面変位はOcmとした。
123450
6
7
8
2
3
1
191
1
1
1
RUN Local T血e 〃,(m!s)
4
zOM(m)
0730−0800
0,41
0800−0830
0.42
0.044
0830−0900
0.34
0.044
0900−0930
0.37
0,043
0930−1000
0.37
0.045
1000−1030
0.36
0.043
1030−1100
0.40
0,042
1100−1130
0.040
1130−1200
0.44
0。54
1200−1230
0.55
0.042
1230−1300
0,52
0.040
1300−1330
0.49
0.038
1330−1400
0.54
0.043
1400−1430
0.46
0.044
0.043
0.042
平均 0.042±0.002
1.4.3温度と湿度プロファイルに対する粗度高
風速と異なり気温と絶対湿度の鉛直プロファイルは地表面の値からの差によって定義されるた
め,地表の温度と湿度の定義によって,温度と絶対湿度プロファイルに対する粗度高は大きく異
なることが考えられる。本研究では,大麦畑の表面温度は,大麦のキャノピー層の葉面からの放
射温度に等しいと仮定することにした。一方,地表面湿度については,地表面付近の土壌水分量
や地表面の植生と密接に関係していると考えられるので,一般に定義は困難である。ここでは以
下のように考えることにした。
北日本の初冬期は,地表面は湿っており,飽和していると見倣してよい場合が多い。気候値に
よれば,八郎潟の初冬期の月平均降水量は約170mmである。今回観測地点で乾熱法により得ら
れた含水比躍は観測時間を通じて0.74から1.10の範囲内にあった(Appendix表A.1−5)。日本
のロームの代表値として固相比を0.25,比重を2.65と仮定すると,体積含水率ωは0.49から
0.73となる。Yasuda and Toya(1981)ならびにToya and Yasuda(1988)によれば,地表面
付近の体積含水率が0.36以上ならば,地表面は飽和していると考えてよい。以上の理由により,
今回観測を行なった大麦畑の土壌は飽和していると見徹した。そこで,今回我々は地表面放射温
度に対する飽和絶対湿度を地表面絶対湿度と定義することにした。
解析によって得られた温度に対する粗度高言。Hと湿度に対する粗度高β。、の結果を表1−2
を示す。全体に,z。Hとβ。Eは風速に対する粗度高z。Mと比較して小さい値をとる。表1−2には
一13一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表1−2 八郎潟で求められた粗度パラメーター。ただし,運動量に対する粗度高は4.2cm
とした。表中のSt}1とDa}1は,プロファイル観測より得られた低層スタントン
数と低層ダルトン数を示す。また,Da『1*は(11)式より求められた低層ダルト
ン数を示す。
41
123456789
RUN Local T血e zoH(m) zoll(m) St’1 Dal DaI*
ら
0730−0800
3.39E−04
12,1
2.85E−03
0800−0830
7.67E一(M
10.0
3.09E−03
0830−0900
3.56E−04 3.58E−09
12.0 40.7
2.86E−03 1.35E−03
0900−0930
1.42E一(M
14.2
2.62E−03
0930−1000
3.45E−07
29.3
1.70E−03
1000−1030
6.02E−09
39.4
1.38E−03
1030−1100
8.84E−08
32.7
38.4
1100−1130
6.00E−09
39.4
50.2
1.38E−03
1130−1200
2.18E−10
47。7
55.1
1.19E−03
1.58E−03
顕熱と潜熱に対するカルマン定数を共に0.4として,(8)式より求めたスタントン数とダルトン数
の計算値も合わせて載せてある。この結果より得られる顕熱と潜熱のバルク係数CHとCEは,平
均値で2.85×10−3と1.43×10−3となった。また,運動量に対するバルク係数との比,Cπ/CMと
CE/CM,はそれぞれ0.53と0.23であった。
ダルトン数については,以下に示す方法による評価も試みた。地表面絶対湿度召、二召,(Ts)と
仮定した場合,低層ダルトン数Pα一1は次の式で表すことが出来る。
P召一・一(召s;禦)%*(召*(Ts準・M)%*
(11)
召躍 召ω
ここで,σ〆,〆は各々絶対湿度と鉛直方向の風速の乱流変動成分を示す。したがって,平均量
のプロファイル観測より得られた摩擦速度並びに絶対湿度分布と,直接測定によって得られる湿
度と鉛直速度の乱流変動量の共分散(薦〃1)の比を求めることにより低層ダルトン数を求めるこ
とができる。しかしながら,この場合考慮しなければならないのは,風速と湿度の測器感部が空
間的に離れているため,乱流変動法で求めたフラックス量は実際の量よりも過小評価されるとい
う点である。
Chahumeau召厩1.(1989)は,二酸化炭素と水蒸気について,センサーが空間的に離れている
ことによる乱流フラックスの過小評価について調べた。彼らは,トウモロコシ畑において地上4m
に設置した超音波風測温度計により運動量のフラックスを求めたところ,水平成分と鉛直成分の
一14一
気象研究所技術報告 第30号 1992
風速センサー問の距離が40cmで測定した場合,実際よりもフラックスを7%過小評価したこと
を確かめた。地上2mでセンサー間の距離が30cmの場合の過小評価は12%であった。Koprov
and Sokolov(1973)は風速の鉛直成分と気温のセンサー間の距離とキャノピーからの測定高度
を考慮して,中立に近い条件における経験的な関係式を導いた。今回の観測の場合,超音波風速
温度計とライマンアルファ湿度計のセンサー間の距離は40cmで,センサーの地上からの高さは
L5mであった。Koprov and Sokolovの風速の鉛直成分と気温のセンサー問の関係が,風速の
鉛直成分と絶対湿度との間にも成立すると仮定すると,今回求められた乱流フラックス量は約
20%ほど過小評価していると考えられる。
以上のことを考慮にいれて,ラン7,8,9について(11)式より低層ダルトン数が求められた(表
1−2)。得られた値は,プロファイル観測から求められた結果とほぼ同じ大きさを示した。
7ラックスの直接測定は,ラン7から13にかけての時間帯に行なわれたが,この期間中顕熱フ
ラックスは0に近い値を示し,また温度の鉛直傾度もT、。m−T。.、m<0.35Kと非常に小さかったた
めに,気温の乱流変動量から低層スタントン数を求めることは出来なかった。従って,低層スタ
ントン数については,ラン1から4にかけての気温のプロファイル観測より求めた結果だけを表
1−2中に示す。
1.5議論
Brutsaert(1975)は,低層ダルトン数(スタントン数)と粗度レイノルズ数z。+との間に以下
のような半理論式が成り立つことを示した。
1)σ一1=7.3z。+1’4Sc1!2−5
(12)
S∫一1二7.3z。+114P〆112−5
(13)
ここで,Scはシュミット数,P7はプラントル数で,名。+は粗度レイノルズ数(roughness
Reynoldsn㎜ber)と呼ばれる無次元量でβ。+=%,β。/∂(∂は空気の動粘性係数)で定義され
る量である。(12)式と(13)式は,粗度レイノルズ数が1000以下の観測データから求められた式で,
Bmtsaertは植生をもった粗度の比較的大きい地表面では低層ダルトン数,スタントン数共に粗
度レイノルズ数の変化に敏感ではないことを指摘している。
図1−7は,今回の観測により得られた低層ダルトン数(スタントン数)と粗度レイノルズ数
の関係である。図中縦軸は低層ダルトン数(スタントン数),横軸は粗度レイノルズ数を示し,実
線はBrutseartの半理論式(12)をプロットしたものである。また図中に,Chamberlain(1968)
の室内実験における結果も書き加えてある。今回の観測結果によれば,粗度レイノルズ数の大き
い植被面上では低層ダルトン数と低層スタントン数は一致しておらず低層ダルトン数の方が大き
一15一
k
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100
’
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一1
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● Present Sτudy Da
。1
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国 PresentsmdyDa
○
1
上0
100 1000
10000
Rou望mess Reynol(is number z o+
図1−7
粗度レイノルズ数と低層ダルトン数,低層スタントン数との関係。図中の実線
と点線は,Brutsaert(1975)の半理論式(本文中の(12)式)を示す。また,図
中にはChamberlain(1968)による実験室における結果もあわせて示す。
い結果を与える。
また本研究で得られた低層スタントン数(4ランの単純平均で12.1)は,これまで得られてい
る数少ない過去の観測例(6から20,ただし麦畑上での観測例は無い)と大きく異なってはいな
いが,(13)式から予想される値よりも小さな値を示している。今回求められた低層スタントン数
は,いずれも成層が中立に近く,温度の鉛直傾度が非常に小さい(≦0.25。C/m)場合の事例であっ
たため,精度は十分でなかったことも考えられる。従って,今回の結果だけでははっきりしたこ
とはわからない。
一方,低層ダルトン数については,プロファイルと乱流変動量いずれの方法によって求めた結
果も,Chemberlainの実験室における結果とは矛盾していない。しかし半理論式と比較すると,
(12)式から予想される値よりもやや大きめの結果を示している(図1−7)。これは,植被面の表
面(葉面)が飽和していると仮定していることによるものと考えられる。我々は,キャノピー層
表面の絶対温度偽が召、=召,(T、)と見倣せると仮定したが,地表面が飽和していてもキャノ
ピーの表面が必ずしも飽和しているとは限らない。従って,キャノピー層の表面における絶対湿
度量は,召,(T。)よりも少し小さな値を取っていたことも考えられる。このことは,実際のダル
トン数が,今回我々が評価した有効ダルトン数(apparent Dalton n㎝ber)よりも少し小さい
値を取ることを意味する。
今回のように,植被面上での潜熱のバルク係数を考える場合,Barton(1979)によって定義さ
れた地表面湿潤度(surfacemoistureavailability,σ1σ=召、/広丁、))と同様の概念を用いたパラ
一16一
気象研究所技術報告 第30号 1992
メタ化が必要と考えられるが,植被面において地表面湿潤度に相当する量を決定するのは困難で
ある。従って,本研究で用いた有効ダルトン数は,植被面上から蒸発散の簡単なパラメタ化のた
めにはより実用的であると考えられる。
2 緩やかな傾斜を持った複雑地形上の粗度パラメーターについて
2.1 はじめに
運動量輸送に対する粗度高β。とゼロ面変位4。は,地表面の運動量のフラックスや,顕熱・潜熱
フラックスをバルク法を用いて求める場合のもっとも重要なパラメーターであり,フラックスを
正確に評価するためには,粗度高β。とゼロ面変位4。を正しく決定する必要がある。
粗高度とゼロ面変位は,接地境界層における風速の鉛直プロファイルから決定する事が出来る。
しかし,数値モデルにおいては,これらの粗度パラメーターは外部パラメーターとして与える必
要があるため,粗壌パラメーターは,風速のプロファイル観測によらずに地表面の特徴を表現す
る量で簡単にパラメタ化できなければならない。
粗度高とゼロ面変位のパラメタ化については,これまで実験室と野外の双方で,様々な地表面
状態について試みられてきた。また,粗度パラメーターと現実の地表面を特徴付ける因子との関
係についても,これまで滑らかな地表面や平坦な都市域を対象として数多くの研究が行なわれて
きている。さらに複雑地形上についても,粗度パラメーターを決定することを目的として,観測
塔や気球を用いた野外観測が行われてきた。
しかし,観測塔を用いた風速の鉛直プロファイルの観測は,粗度要素(roughnesselement)の
高さが高い場合には難しくなる。また接地境界層の厚さは,粗度要素の高さのみならず摩擦速度
によって左右されると考えられるため(Kinoshita and Niino,1990),摩擦速度が大きくない場
合には,複雑地形上の接地境界層の厚さは薄くなる。このため,こうした場合,風速の鉛直分布
から粗度パラメーターを決定するのは困難である。また,逆に摩擦速度が大きい場合には地上風
速が大きくなるため繋留気球を用いたプロファイル観測は困難になる。以上のような理由から,
複雑地形上での野外観測はこれまで満足のゆく形では行なわれてこなかった。しかも,複雑地形
上における観測では,粗度高とゼロ面変位に関する何らかの仮定を設けずに,それぞれが独立に
求められたことはなく,複雑地形上での粗度パラメーターと地形因子との関係は未だ明かではな
いo
そこで,我々は埼玉県内の武蔵丘陵森林公園において野外観測を実施し,森林丘陵地帯上の粗
度パラメーターと地形因子との関係を調べた。
一17一
気象研究所技術報告 第30号 1992
2.2観測方法
2.2.1 観測地点
武蔵丘陵は,関東平野の北部に位置し,東西15km,南北30kmにわたって広がるなだらかな
丘陵地帯である。観測地点の西方には平均標高が200m程度の低山地帯があり,東は関東平野に
続いている。観測点付近は,傾斜が1.4/1000の緩やかな斜面になっていて,起伏の鞍部と鞍部の
距離はおよそ1kmのオーダーである。武蔵丘陵森林公園は,この丘陵地帯の中央部に位置し,約
300ha(東西1km,南北3km)の面積を占めている。
観測地点として森林公園の中央部にある芝生で覆われた広場を選び,観測地点を中心として東西
10km南北10kmの領域を地形因子の解析領域(領域0)として設定した。観測は,1986年10月
21日から25日にかけて実施した。解析領域のおよそ60%は落葉樹林と針葉樹林,20%は稲作地,
10%は草地で残りは人工の建造物(道路や建物)から成っている。森林の平均樹高は約12mで,
領域0の最高と最低標高は各々91mと11m,平均標高は44.1mである。
2.2.2観測
次の4種類の観測を武蔵丘陵森林公園で実施した。①境界層下部の風速,気温と湿度のプロファ
イル観測,②キャノピー層表面の放射温度,③地表面付近の土壌水分量ならびに④キャノピー層
内の気温と湿度のプロファイル観測。
境界層下部の風速,気温と湿度のプロファイル観測のために,繋留気球観測とパイバル観測を
芝生で覆われた標高60mの地点で実施した(図1−8)。観測地点は,広さ約4haの運動広場で,
周囲を高さ約20mの丘によって囲まれている。繋留気球観測は,10月21日の13時30分から16
時00分にかけて5回,10月24日の10時25分から16時00分にかけて6回実施した。風速,風
向,気温湿度のプロファイル測定のために,地上から1m,10m,15m,20m,30m,50m,100
m,200mの8高度で,それぞれ2分間ずつ繋留気球を静止してシ4秒毎に得られるデータを約30
回収録し,各高度毎に平均を求めた。そして,上昇時・下降時の各高度での値の単純平均値を求
めて平均鉛直プロファイルとした。その結果,10月21日に5ラン,24日に11ランの鉛直プロファ
イルデータを得た。
10月23日は,地上風速が8m/sを越えたために繋留気球観測が出来なかったので,パイバル観
測を15時30分から16時20分にかけて10分毎に実施した。パイバル観測時の風速と風向は,地
上の2点より経緯儀で計った高度角と方位角から計算で求めた。その結果,風速の鉛直プロファ
イルが6ラン得られた。パイバル観測による個々の風速の値は,境界層内の乱渦によって大きく
影響を受けるため,これらのデータから粗高度とゼロ面変位を正確に求めるのは難しい。このた
め,パイバル観測のデータは,繋留気球の解析から得られた粗度高とゼロ面変位のパラメタ化を
検証する事に用いることにした。
一18一
気象研究所技術報告 第30号 1992
501)m
図1−8
建設省国土地理院の標高データによる武蔵丘陵森林公園周辺(20km×20km)
の地形図。観測点は,図の中心に位置し,地形因子解析の領域0は,観測点よ
り東西に各5km,南北に各5kmの領域(図中,黒枠で示した領域)を示す。
2.3 これまでの研究のレヴュー
一般に,地表面付近の高さβにおける風速頭z)は次のように表現される。
κ(β)一編㍗ζ (・4)
ここで,%、は%、=(τ/ρ)1’2によって定義される摩擦速度,彦Mは運動量に対穿るカルマン定
数(=0.4),ζは,接地境界層の無次元高さ,ζ。は粗度高に対する無次元関数,そしてφMは接
地境界層の無次元風速シアー関数を表わし,各々以下の式で定義される。
ζ一Zi40,ζ・一勢 (・5)
φM≡璽4π(z) (・6)
%, 4z
ここで,Lはモーニンーオブコフ長である。
中立成層下では,(14)式はより簡単になり,いわゆる風速の対数分布則を与える。
%(Z)一藷ln(驚0)
一19一
(17)
気象研究所技術報告 第30号 1992一
ここで,渚曜は運動量輸送に対する粗度高,ゴ。はゼロ面変位である。粗度高z曜は地表面の凸
凹の程度を表す量で,草地上で5mmから10cm,平坦な森林で50cmから1m程度とされてい
る。一方,ゼロ面変位は,風速の鉛直分布の基準高度を補正するための量で,粗度高の大きさの
みならず粗度要素の形や密度にも依存する量である(Oke,1987)。さらに,この値は地表面の起
伏によっても影響される。
(17)式は,中立成層時には地表面から大気境界層の約10%の高さまで成立すると考えられてい
る。しかし,粗度が大きい場合には,風速が対数分布を示す対数分布層の上限は大気境界層の厚
さの10%よりも高くなる。Thomson(1978)は,粗度高が35mの所で,風速の対数分布が700
mの高さまで見られ,周辺の山の高さの約4倍に達したことを報告している。しかしながら,彼
の研究においては,ゼロ面変位の影響は無視されている。Kustas and Brutseart(1982)は,実
験室で作られた境界層の場合,(17)式と観測された風速のプロファイルとの差は対数分布層の外
側においても大きくないことを見いだした。Parlange and Brutseart(1989)は,複雑地形上で
得られた風速の鉛直プロファイルデータを解析し,β一4・=67(±18)z・M∼128(±32)為Mの問で
対数分布層が存在することを示した。したがって,大きな粗度高を持った複雑地形上においては,
気象観測塔を用いた観測は困難であるが,繋留気球ないしパイバル観測によって,粗度高とゼロ
面変位を求める事が出来ると考えられる。
粗度パラメーターと地表面の地形因子との間の関係はこれまでにも数多く研究されてきた。
Lettau(1969)は,氷面上と風洞内と実験データ等から次のような関係を導き出した。
Zo“/h=0.5s/S
(18)
ここで,んはeffective obstacleheightで,粗度要素の平均の高さで定義される実効粗度要素
高を表し,sはsilhouette areaと呼ばれ,平均粗度要素の風向に直交する面への投影面積を表す。
また,Sはspecific areaないし10t areaと呼ばれる量で,対象とする領域の面積である。粗度
高と粗度要素の高さについては上記以外にも,数多くの観測的研究がなされている(Chamber−
1ain,19681Thom,19711Kondo,19711Hicksε1σ1.,19751Thompson誘α1.,1975)。これらの
研究では,hは粗度要素の高さで定義されている。一方,アメダス観測点の風速データを解析す
ることにより,Kondo and Yamazawa(1985)は,都市域の一様でない地表面状態での粗度高
を求めた。彼らは,粗度高は,粗度要素の平均の大きさに比例するという結論を得ているが,ゼ
ロ面変位にっいては考慮されていない。これら一連の研究においては,∼曜/hは定数となり,お
よそ0.125から0。3の間の値としているが,実際にはz。M/hは地表面の地形因子の複雑な関数と
して与えられるはずである(Brutsaert,1982)。Kondo andAkashi(1976)は,2次元モデルを
用いて,緬M/hが無次元化したキャノピー抵抗係数(canopy drag factor)04=0.3付近で最大
値を取り,β曜/hがキャノピー層の物理的な特徴に強く依存することを明らかにした。
一20一
気象研究所技術報告 第30号 1992
これらの研究は,すべて地表面を平坦な面として取り扱っている。しかし現実の地表面は,起
伏を持った地形上に,森や人工建築物などの粗度要素が配置されているのが普通である。Kustas
and Brutseart(1986)は,数百メートルの鞍部からなる低山地帯で観測を行ない,β。M/hがλ=
ε/Sで定義されるplacementdensityと呼ばれる量λとcs=2.05(h/s)α4で定義されるshape
factor.of the obstacles c、によって関係付けられることを明らかにした。しかし,彼らの解析
では,斜面の効果は考慮されておらず,しかも4・=2.18λ一〇・71という仮定を用いている。
一方,ゼロ面変位と地表面の地形因子との関係についてはこれまで数多くの研究がなされてい
る。ゼロ面変位と実効粗度要素高の比,4。/hは,野外観測(Stanhill,19691Hicks6地1.,19751
Jaeger,1985)や風洞実験(Raupauch,1980)さらには数値実験(Kondo andAkashi,1976)に
よって調べられてきた。これらの研究では,4。/hはおよそ2/3という結果が得られている。しか
し,地形の起伏が大きい複雑地形上においては,地形の起伏や大きさが複雑に入り組んでいるた
め,hの定義は明確に定めにくい。さらにこのような場合,地表面付近の風速の鉛直プロファイ
ルは周辺の大きな粗度要素によって乱されているため,観測からゼロ面変位を決定するのにも困
難を伴う。このため,複雑地形上におけるゼロ面変位と地形因子とのあいだの関係については,
未だに不明な点が多い。
このように,複雑地形上での粗度パラメーターと地形因子との関係は野外観測データの不足に
より未だ不明確な点を残しているのが現状である。
2.4 解析ζ結果について
2.4.1風速のプロファイルデータ
風速の鉛直プロファイルを考える場合,z軸の原点は通常地表面で定義される。滑らかな平坦
面,裸地面や平坦な植生面などの単純地形の場合,・z軸の原点に地表面を定義するのは自然であ
る。なぜなら,このような場合「表面」の物理的イメージは明確だからである。
しかし,複雑地形においては,表面の複雑な形状のためz軸の原点を定義することは難しい。
さらに,大きな起伏や地形の傾斜のため,粗度要素の高さhも明確に求めることは難しい。そこ
で,我々はβ軸の原点を解析の対象領域の平均標高によって定義することにした。複雑地形上で
は,平均標高の方が,Kustas and Brutseart(1986)が用いた領域内の最低標高を用いた定義よ
りも物理的イメージが明快である。また,最低標高は標高データの格子点の間隔や位置に依存す
るのに対し,平均標高はそれらに大きく依存することはないと考えられる。
地形因子解析には,国土地理院の250mメッシュの標高データを用いた。領域0の平均標高は
海抜44.1mで,z軸の原点はこの高さとした。プロファイル観測を実施した地点の標高は海抜
60mであり,このため生データの高さに15.9mを加えたものを高度とした。
図1−9に,1986年10月21日と24日に実施した繋留気球観測による風速風向,仮温位と絶対
一21一
気象研究所技術報告 第30号 1992
11)oo
1〔)oo
kUN l2 RUN2 RUN5
ドしアヌ しえ ドしヌトこ ドしヌ 目︶蓼呂口8Σo>Bヨ笥5エ
∈ご。>3・8Σ。>8空尋。エ
270 360 、 45〔) 54{)
0 2 3 4 5 6
Wind Dircclk)n(dcgrcじs)
WiIld Spccd(m冷cc)
1{NX)
kUN[2 RUN2 RUN5
X ︹
口﹄︶一〇>O■鳳邸OΣO>O£邸一‘bo咽O寓
286 287 288 289 2‘)0 2‘)1 292 293 294
Vir巳ualP〔)【cnliamml)cra[urc
図1−9 繋留気球観測による風速,風向,仮温位と絶対湿度の鉛直プロファイル例
(RUN2,5,12)。
湿度の鉛直プロファイルの例を示す。平均標高よりの高さが30m未満の風速,風向ならびに仮温
位は高さ30m以上のデータと大きく異なっている。観測を実施した場所は,周囲を高さ約20m
の丘に囲まれていた。従って,高さ30m未満の風速プロファイルデータは,周辺の地形の起伏と
植生に強く影響を受けたものであると考え,高さ30m未満の高さのデータを粗度パラメーター
解析から除くことにした。
図1−10にパイバル観測により得られた風速と風向の鉛直プロファイルを示す。レベル1(高
度約30m)の風のデータは地上1mと60mの2つの高さで測定した経位儀の方位角と高度角か
ら計算したものである。地上約30mに相当するレベル1の風のデータは,風向がこれより高いレ
ベルの風のデータと明らかに異なっている。そこで,繋留気球のデータと同様に,レベル1のデー
タは解析から除くことにした。
風速プロファイルから求められる粗度パラメーターは,接地層の成層状態が中立でない場合,
一22一
気象研究所技術報告 第30号 1992
1(》oo
1(》〔)o
口﹄︶一の>〇一口O⑪ΣO>Oρ邸一‘頃咽O工
1(〕0
一く〉一 RUN P−1
十 RUN F4
十 RUN P.5
十 RUN P−6
十 RUN P−2
十 RUN P−3
1(1
I o
0
5 10 15
20
(1
Wind Spccd(nl/s)
20
5 10 15
Wind Spccd(m/s)
図1−10(a)パイバル観測による風速の鉛直プロファイル図。
l o(1(1
1(》oo
塁・
● RUN P−2
△ RUN P−3
1(10
O RUN P−4
● RUN P−5
△ RUN P−6
.△
︵ε︶一の>3q$Σ㊤さ留一温咽㊤寓
曝%竃
O RUN P−1
○●へ
○
1(}
Z25 270 315 360 405 45〔》
Willd I)irectioll』
塾
mZ25 27(〕 315 360 4(》5 45{}
Whld Direcli(》ll
図1−10(b)パイバル観測による風向の鉛直プロファイル図。
正確に決定することは難しくなる。また,風速が小さい場合や風速の鉛直プロファイルが大きく
乱れている場合にも,求められる粗度パラメーターの精度は悪くなる。このため,我々は(1)境界
層下層の成層状態が中立であり,(2)高さ30m以上の風速プロファイルに大きな変曲点が無い,
という条件を満たすデータについて解析を行なうことにした。
繋留気球観測時の成層安定度は,仮温位θγの鉛直プロファイルから判定した。具体的には,レ
ベル4(地上から約40m)とレベル7(地上から約120m)の仮温位差θy7一θγ4が±0.4K未満を
中立とした。その結果,全16ランのうち上記条件(1),(2)を満たすランとしてラン4,13,14が
一23一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表1−3 繋留気球観測時のレベル4,レベル7の温位と温位表。
RUN
Ovkve14(40m)
(℃)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
OvLcvel7(120m)
(℃)
delta O
V
(℃)
290.49
290.23
290.90
290.56
291.12
291.08
一〇.04
291.07
291.03
一〇.04
290.58
290.92
286.53
286.12
一〇.41
286.98
286.58
一〇.40
287.28
287.10
287.71
287.53
一〇.26
一〇.34
0.34
一〇.18
一〇.18
10
287.87
287.82
一〇.05
11
287.94
287.86
一〇.08
12
13
14
15
16
287.95
287.87
一〇.08
288.12
288.05
一〇.07
288.32
288.28
一〇.04
288.29
288.35
288.14
288.41
0.06
0.27
選ばれた(表1−3)。
パイバル観測時には気温のプロファイルは得られないので,パイバル観測時の安定度は,観測
地点より北方8kmに位置する熊谷地方気象台の地上気象データを用いて,パスキルの安定度に
より判別することにした。パイバル観測が行なわれた10月23日の日中15時のパスキル安定度は
Cで,弱不安定を示した。
2.4.2 粗度高とゼロ面変位
過去の複雑地形上における野外観測では,多くの場合,ゼロ面変位4。を粗度高z曜の関数と仮
定して粗度高が求められている(Kustas and Brutsaert,19861Parlange and Bmtsaert,1989)。
しかしながら,複雑地形上での粗度パラメーターと地形因子との関係は,粗度高,ゼロ面変位並
びに摩擦速度がそれぞれ独立に決定されなければ,理解することはできない。そこで,我々は以
下に述べる方法で,これら3つのパラメーターを独立に求める.ことにした。
粗度高,ゼロ面変位と摩擦速度は最小自乗法により求めた。(14)式を変形することにより,中
立成層下で各ラン各高度について次の式が成り立つ。
々
1n(勧一4。)= 砺+1nz。M
π*ゴ
一24一
(19)
気象研究所技術報告 第30号 1992
ここで,添字2はランの番号を,添字ブは高度の番号を示す。境界層下層の渦の影響や生デー
タの測定誤差などのため,(19)式の左辺から右辺を引いた余り,1n(勧一4。)一加ゼノ%,ピー1nz。Mは
各ラン各高度毎にゼロにはならない。この時,平均自乗誤差Pは次のように定義される。
P一翻勧1n(紛ゴーゐ)一嵯、%…蹴1n γ
(20)
勧と砺は観測によって得られる量で,β曜,4。と%,ピが未知数である。勘は%,が小さい
時に計算精度を上げるためのweightfunctionで,z。=1m,4。=20mの時の各ランの摩擦速度を
与えた。これより,(20)式が最小値をもつ必要条件は以下の様になる。
∂P ∂P ∂P
=0, =Oand =0
∂召 ∂6ガ ∂40
(21)
ここで,召=1nz。Mで6∫=々/観である。ゼロ面変位にある値を与えた場合,(21)式は線形連立
方程式になり,代数的に解くことが出来,与えられたゼロ面変位に対する自乗誤差Pが得られる。
この手続きをゼロ面変位が現実的な値を取る範囲(この場合0から50m)で繰り返し行なうこと
により,自乗誤差が最小値を取る時のパラメーターz・〃,4・と各ランのπ、の組み合わせが一義
的に得られる。
この方法はラン4,13,14の組み合わせに対し様々なレベルについて行なわれた。実際の計算
においては,ラン13,14の風速はラン4の風速と比較して非常に弱かったので,計算結果の精度
を上げるためにラン4とラン13,14に2:1の重みをかけて計算した。得られた結果を表1−4
に示す。これによれば,風速プロファイルデータとしてレベル4,5,6,7を用いた場合は,大き
すぎる粗度高を与える結果となるので,ここではレベル4,5,6を用いて得られたz。,4。と摩擦
速度(ラン4,13,14)の組み合わせを採用することにした。その結果,粗度高として2.16;nが,
またゼロ面変位として28.Omが得られた。
表1−4 最小自乗法による森林公園における粗度高とゼロ面変位。
RUN Level ZoM 40 鱗(RUN4) μ.(RUN13) 〃。(RUN14)
(m) (m) (m/s) (m/s) (m/s)
4,13,14 4,5,6,7,8 1.48 31.7
0.319
0.122
0.105
4,13,14 4,5,6,7 13.1 8.70
0.611
0.277
0.217
4,13,14 4,5,6 2.16 28.0
0.336
0.164
0.103
一25一
気象研究所技術報告 第30号 1992
2.4.3武蔵丘陵森林公園の地形因子
2.3章で述べたように,粗度高とゼロ面変位は,粗度要素の高さhによってパラメタ化されてき
た。しかし,複雑地形上においては,hの評価は一般に困難で,パラメタ化のためには地形の特
徴を表す別のパラメーターを用いることが望ましいと考えられる。また,実際の数値モデルで粗
度高やゼロ面変位のパラメタ化に用いるパラメーターは,特別な観測や解析によって得られる量
よりも簡単な地形の統計量であることの方が望ましい。そこで,本研究では,地形因子解析のデー
タとして建設省国土地理院の250mメッシュの地形データを用いることにした。
解析領域として,10km×10kmの面積を持つ3つの領域を以下のように設定した。すなわち,
領域の中心に観測点が位置する領域0,繋留気球の主風向のフェッチに合わせて観測点の北東象
限(風上側)に領域を取った領域1とパイバル観測のフェッチに合わせて観測点の北西象限(風
上側)に領域を取った領域2である。地表面の地形因子として,平均標高h。。,領域の高低差h4,
平均標高からの偏差の標準偏差σ,ならびに平均標高からの偏差の平均偏差碗,の4つのパラ
メーダーを求めた。これらのパラメーターは各々以下の式で定義した。
hα,=ΣΣh伽/1V2
(22)
乙 彿
h4=Max(h枷)一Min(h‘勉)
(23)
(24)
σ鋭=ΣΣlh伽一h、び1/ノV
(25)
乙 2陀
ここで,添字1と勉は東西,南北方向の格子番号(1∼40)で,1〉はグリッド数(=40),h伽
は格子(1,解)の標高を示す。観測地点となった武蔵丘陵森林公園は,1.4/1000程度の非常に
緩やかな斜面上にある。そこで,上記の4つのパラメーターを,地表面が水平として取り扱った
場合(ケースH)と地表面を斜面として取り扱った場合(ケースS)の2つの場合についてそれ
ぞれ求めることにした。得られた結果を表1−5に示す。
2.5議論
ここでは,粗度パラメーターと地形因子の関係を調べるために,繋留気球観測の解析結果に基
づいて地形因子と粗度パラメーターとの間の関係式を求め,パイバルのデータを用いてそれらの
関係式を検証することにした。地形因子としては,標準偏差σと平均偏差砺の2つのパラメー
ターを用いることにした。
粗度高,ゼロ面変位,標準偏差と平均偏差はいずれも同じ次元なので,最も簡単な関係式とし
一26一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表1−5
武蔵丘陵森林公園の地形因子。Case Hは領域を水平面として取り扱った場合,
Case Sは領域を斜面として取り扱った場合を示す。
Case H(horizontal)
Geometrical Parameter
h、v
(m)
A『ea O /Vea1 舟ea2
56.86
44.09
22.37
hd(m)
80
63
123
σ(m)
15.89
7.70
16.59
馬(m)
13.34
4.82
13.24
CaseS(slope)
Geometrical Parameter
舟ea O 舟ea l A]『ea2
σ(m)
9.55
5.65
6.82
儒(m)
7.81
3.17
4.88
て,粗度高についてはz。M/σあるいはβ。/碗,ゼロ面変位については4・/伽を求めた。その結果,
繋留気球観測時の粗度高と地形因子については,表1−4と表1−5より次の関係が得られた。
β。M/σ、=0.281
(26)
βOM/σs1=o.382
(27)
βOM/σ勉1=0.448
(28〉
ZdM/σε彫1=0.681
(29)
ここで,添字sは領域を斜面として取り扱った場合を示し,添字1は領域の番号を示す。また,
ゼロ面変位と地形因子については,上と同様にして次の関係が得られた。
40/σ1=3.64
(30)
ゴ・/σε・=4・96、
(31)
40/σ寵1=5.81
(32)
一27一
気象研究所技術報告 第30号 1992
40/σsη1=8.83
(33)
もし,上記の関係が成立するならば,ゼロ面変位と粗度高はフェッチの地形及び地表面の性質
に関係するパラメーターであるから,パイバル観測時と繋留気球観測時における粗度高とゼロ面
変位との間には次の様な関係が成立するはずである。
β。M(Piball)=一璽z。(KYTOON)
(34)
σ1
β。M(Piba11)=」互β。(KYTOON) (35)
σ1
そこで,(26)一(29)式と(30)一(33)式の妥当性を検証するために,パイバル観測時の粗度高とゼ
ロ面変位z。盟丁と4。ESTを(34),(35)式を用いて評価し,これらをパイバル観測データから求めた
粗度高とゼロ面変位β。島balと4。Piba1と比較した。パイバルデータから求めた粗度高とゼロ面変位
の計算は,繋留気球観測データの時と同様に最小自乗法によった。また,全6ランのうちラン1は,
高度200m以上の風速が非常に弱かったので解析から除外した。計算は,レベル2,3,4を用い
た場合からレベル2,3,4,5,6を用いた場合まで3通り試みたが,レベル2,3,4,5,6を用
いた場合,ゼロ面変位の大きさが明らかに大きくなり過ぎる結果を与えたので,考察からは除外
した。
表1−6は,こうして得られたパイバル観測時の粗度高とゼロ面変位である。表には,パイバ
ルデータのレベル2,3,5を用いた場合とレベル2,3,4,5を用いた場合の結果と同時に,地形
因子としてケースHの標準偏差碗,ケースSの標準偏差σと平均偏差σηを用いた場合の結果
をそれぞれ示してある。この結果によれば,レベル2,3,4のデータを用いて,地形因子として
ケースHで標準偏差を用いた場合が最も良い一致を示しており,z。盤bal/β躍丁=o.92と4。Piba1/
4。EST=0.90という結果を得た。
表1−6
パイバル観測時の粗度高とゼロ面変位。表中添字のESTは地形因子を用いた
パラメタ化によって推定された値を示し,Piba11はパイバルデータから最小自
乗法により得られた計算結果を示す。また,表中括弧内のL2−6,L2−5,L2,3,
4はそれぞれ粗度高計算に用いられた風速データのレベルを示す。
ZoM鼠 doMEsL ZoMpiba旺(L2−6) ZもMpi胎聖1(L2−5) ZoMpiba且1(L2,3,4)
CaseHσ(m)
4。65 60.3 2.66(1.75)
σ田(m)
5.93 76、9 7.48(0。79)
9.08(0.65) 11.2(0.53)
Case S σ(m)
2.61 3。38 0。93(2。81)
1。17(2.23) 1.41(1.85)
σm(m)
3.32 43.1 5.50(0。60)
6、73(0。49) 8。31(0.40)
一28一
3・3垂(1・40) 4・07(1・14)
気象研究所技術報告 第30号 1992
このことから,複雑地形上においては,地形因子に標準偏差を用いたパラメタリゼーション,
(26)式と(30)式,が有効であると思われる。また,今回のような緩やかな斜面の場合,地形因子
に斜面の効果を考慮する必要はないことが示唆された。一般に,風速が強くなればフォームドラッ
グの効果も大きくなる。従って,丘陵地帯上の高い丘や深い谷は,粗度パラメーターをより大き
くする効果を持つと考えられる。地形の起伏の平均偏差と比較すると,標準偏差はより地形の起
伏を良く反映するので,平坦な地表面におけるような平均粗度要素高,meanroughnessobstacle
height,が求めにくい複雑地形においては,平均標高からの標準偏差が地形因子として適している
と考えられる。
3 武蔵丘陵森林内の風速分布について
3.1 はじめに
植生を持った地表面からのエネルギー交換過程のパラメタ化についてはすでに数多くの研究が
なされており,芝生・畑地などのキャノピーハイトが低い場合については,例えばバルク法を用
いた比較的簡単なパラメタ化が提唱されている(Toya6∫α1.,1990)。しかし,森林などのように
キャノピーハイトが高い場合については,キャノピー層を独立した層として表現し,キャノピー
層上部と大気とのエネルギー交換ならびに,地面とキャノピー層問のエネルギー交換もパラメタ
化する必要がある。そのためには,森林キャノピー層の群落構造を表現する基本的パラメーター
を,観測によって決定することが必要である。キャノピー層の群落構造を表現するパラメーター
には,葉面積密度,葉面積指数,キャノピーフローインデックスなどがあるが,葉面積密度や葉
面積指数は一般にはキャノピー内の葉面の直接サンプリングを行なう必要があり,様々な植生が
混在した雑木林では実測が困難である。一方,キャノピーフローインデックスはキャノピー内の
風速の鉛直分布から求めることが出来る。そこで,武蔵丘陵森林公園内の雑木林においてキャノ
ピー層内の風速分布の測定を行ない,キャノピーフローインデックス砺を求めた。
3.2方法
ここでは,取り扱いを簡単にするために,キャノピーを一層として取り扱う事にする。水平一
様かつ定常条件の下ではキャノピー層内の運動方程式は,!毎を葉面積密度,oを葉面抵抗係数,
K吻を拡散係数,1を混合距離とした場合,次のように表される。
妾(K磯)一ん・〆 (36)
拡散係数と混合距離は,ここでは以下のように表されるものとした。
一29一
気象研究所技術報告 第30号 1992
K吻=124%
(37)
4z
1=々(4癩z〉
(42%/ぬ2)
(38)
キャノピー層内の風速分布は,指数関数的分布を示すことが観測によって知られているので(竹
内・近藤,1981),次の様な指数関数として仮定する。
π(z)一臨exp(努(z−h)) (39)
(39)式の砺/hはキャノピー層内の風速プロファイル観測によって求めることの出来る量で,
hはキャノピーハイト,伽はキャノピー層トップにおける基準風速,伽はキャノピーフローイ
ンデックスと呼ばれる量である。さらに(36)∼(38)式からキャノピーフローインデックスは次の
様に表現することが出来る。
_/1!oh
伽一 (40)
2海2
(40)式より,砺と、4/は比例するので,キャノピー層内の風速プロファイルから葉面積密度の
鉛直分布もおおよそ推定することが出来る。すでに,葉面積密度,葉面積指数,キャノピーフロー
インデックスと,風向・風速プロファイル,キャノピー層内放射特性,各種フラックス量との関
係については,観測・理論の双方から研究が進められており(KondoandAkashi,19761Brustsae−
rt,19791Monteith,1976),葉面積密度や葉面積指数をパラメーターとして,大気・キャノピー
層・地表面問ρエネルギー交換過程をパラメタ化することが可能になっている。
3.3観測
観測は,森林公園内の放送用パンザマスト(高さ19m)を利用して行なった。パンザマストは
公園内の雑木林(樹高12m)の中にあり,上部は周辺のキャノピー頂部より約7mほど突出して
いる。そこで,基準風速%hはパンザマストの頂上部に3杯式微風速計(牧野応用測器AF750)を
固定して求めることとした。一方,キャノピー層内の風速の鉛直分布瓢z)は微風速計を上下させ
て,一部キャノピー層外も含む10高度(1,3,5,7,9,10,11,12,14,17m)で測定を行な
うことにより求めた。一般にキャノピー内の風速は非常に弱いので,風速プロファイルの測定精
度を確保するために,各高度で約2分問ほど風速計を静止させ,レファレンスの風速計とのパル
スカウント比(鼠β)/臨)を求める方法をとった。測定は,風速計を上下させながら9回行ない,
各々の高度について平均パルスカウント比を計算し,無次元風速頭z)/伽の平均鉛直プロファイ
ルとした。観測は,1987年10月28日9時43分より15時35分にかけて行なった。
一30一
気象研究所技術報告 第30号 1992
3.4 結果と考察
図1−11は,キャノピー層頂部での風速で無次元化された風速の鉛直プロファイル図である。
キャノピー層頂部の高さは,森林公園での平均的な樹高と,今回の風速プロファイルから判断し
12mとした。キャノピー層内の風速の鉛直プロファイルは,キャノピー頂部からの高さに対し指
数関数的に減少するため,縦軸はキャノピーハイトで無次元化した高さに対してリニアに,横軸
は無次元風速に対し対数的にとった。図にはChionco(1978)による観測例も加えてある。Chionco
によれば,栽培作物のヒマワリ,麦,トウモロコシ,米やトウヒなどの場合は,全層にわたって
1.0
O●△×e■ロ
0、8
武蔵丘陵森林
oイ
Sunflowers(Cionco,1978)
Wheat ( 〃 )
CQm ( 〃 )
“躍
’■ゲ
・7
Rice ( 〃 )
弔
LarchTrees( 〃 ) ’1/
Jung・eFQrestい )1乙
///、
、.弊η
〃ノ/
ノ//
ノ ノ
./〆
ノ
、! /
ノ ノ
♂ / /
1!919
’
占 /
罫/
/︽
声
σ
,
ノ
/
ノ
!
ノ
“ /
/
メ1o
6 4
0 0
︵含.、国\N︶鳥刷。=
..ク汐!!
ノ
!
1
〆
ノ
/
ノ
/
/ 、!
0.2
0
1
、/ 支
O.1
0.3
0.5 0、7 1.0
WindSpeed(u(z)/uh)
図1−11
キャノピー層トップでの風速で無次元化された武蔵丘陵森林公園の雑木林内の
風速の鉛直プロファイル(図中白丸実線)。縦軸は,キャノピートップの高さ
(Ht。p=12m)で無次元化した高さ,横軸は無次元風速を示す。図には,
Cionco(1978)による観測例も合わせて表示してある。
一31一
気象研究所技術報告 第30号 1992
傾きがほぼ一定で,葉面積密度,キャノピーフローインデックス共に高さに依存せず一定の値を
示している。一方,果樹園(citrus orchard)や森林(jumgle forest,1arch trees)の場合は,
キャノピー層上部の葉面積密度が密な部分と,下部の疎な部分の2層に分けられる。森林公園の
雑木林における観測結果を見ると,Chioncoの森林や果樹園の場合と同様に,上部の密な層と下部
の疎な層に2つに分けられることがわかる。上部の密な層は,高さ約10mから12mの樹冠部に
相当する。また,今回の観測では,Chioncoの観測例と比較してキャノピー層下層での無次元風速
が大きい。これは,森林公園の雑木林の葉面積密度が,樹冠部よりも下の部分で非常に疎で,運
動エネルギーの大部分が上部の樹冠部と地表面から1m以下の下草部で吸収されている事を示
唆していると思われる。
キャノピーフローインデックスの評価は,キャノピーを1層とした場合と,2層に分けた場合の
2通り試みた。1層モデルの場合伽=0.70という結果を得た。これは,密な植生についての過去
の研究例(伽=3:Brutsaert,19751伽=2∼4:Chionco,1972)とは大きく異なる。一方,キャ
ノピー層を高さ10mから12mの樹冠部と高さ10m以下の樹幹部の2層に分けた場合,上部の
樹冠部の砺は2.16となり,過去の研究例とも一致する(図1−12)。また下層の砺は上部のそ
れよりもずっと小さくなる。
地表面過程を数値モデルに取り込むために,地表面とは独立にキャノピー層をパラメタ化する
場合,一層として取り扱う立場から多層モデルまで様々な方法が考えられる。今回の風速分布の
圏
1.4
圏
奪.ノ
O
∼ノ
〃
1.2
パ
“ 1.0
9
=
ぺ
N O。8
)
一
ノ
ノ
』
b心
ノ
・一 〇.6
の
=
0.4
0.2
0
剛
0、3 0.5 0。7 1.0 3.O
Wind Speed(u(z)!u血)
図1−12 武蔵丘陵森林内の風速分布。表記は,図1−11に同じ。図中横線は標準偏差の
範囲,点線はキャノピートップの高さを示す。
一32一
気象研究所技術報告 第30号 1992
解析結果によれば,武蔵丘陵の雑木林においては,キャノピーは樹冠部と樹幹部の2層として取
り扱い,下草を含めた地表面とキャノピー層より上部の境界層下部とのエネルギー交換を考える
のが合理的であることが示唆された。
4 森林上の気象特性にっいて
4.1 はじめに
森林上の気象特性については,果樹園,針葉樹林帯ならびに熱帯雨林帯においては数多くの観
測がなされているが,我が国の森林の主要な部分を占める落葉樹林帯におけるそれは,特に一年
ズ
を通じた観測例は少なく,不明な点も多い。そこで,森林上の気象特性の把握と蒸発散量の評価
を目的として,1988年11月29日より武蔵丘陵森林公園内で,気温・湿度・風向風速の連続観測
を行なった。
4.2観測
気温・湿度・風向風速の連続測定は,森林公園内の記念塔上で実施した(図1−13)。測定地点
の標高は60mで,記念塔の高さは33mである。測器は,記念塔屋上部に設置した高さ2mのポー
ルに固定した。測定地点周辺の平均標高は44.1mで,周辺のキャノピー層の高さは約12mなの
で,測器は平均標高より51mの高さ(周辺のキャノピー層頂部より23m)に位置することにな
る。気温と露点温度の測定には,白金抵抗温度計と塩化リチウム露点計(中浅Model E−701)を
使用し,風向風速の測定には,2次元の超音波風速計(海上電気SA−200)を用いた。観測値は,
10分毎に記念塔内に設置されたデータロガーに収録され,これから30分平均値を求めた。連続観
測は,1988年11月28日から開始ざれ,今回の解析にはそのうち1988年12月1日から1989年11
月30日までの一年問のデータを使用じた。
4.3解析方法
まず,季節毎の気象特性を調べ為ために,生データから温位,絶対湿度,風向風速の一時問平
均値を計算し,これらのデータから月別に時間毎の平均値を求めた。
、また,森林域と都市域との気象特性の差を調べるために,観測地点より北方約8kmに位置する
熊谷地方気象台の地上気象観測値との比較を試みた。熊谷地方気象台は,人口約14万人の熊谷市
のほぼ中央に位置しており,都市域の気象を代表する観測点として好都合である。熊谷地方気象
台の気温・湿度観測は地上1.5mの高さで,森林公園の観測と同じく白金抵抗温度計と塩化リチ
ウム露点計を用いて行なわれている。また,風速計と風向計は地上より16.9mの高さに設置され
ている。比較のための事例としては,日射量が大きい5月から8月のデータの中から,①前日に
一33一
銃象研究所枯術報告第30号1992
(a) (b)
図1一玉3 森林公園内記念塔における気象観測。写真(a)記念塔の全景。写真(玲〉屋上部の2m
ポールに固定した超音波風速計と通風式乾湿計。
10mm以上の降雨ないし前日と前々日の降雨の合計が20mm以上を記録し,②当日の日中の天
気が快晴又は快晴に近い晴れを記録した2例,5月27日と6月29日,を選び,温位・絶対湿度・
風向風速の各要素の毎時データを比較した。
4.4 結果と考察
図1−14は,月別の平均絶対湿度と相対湿度を示した図である。図には,熊谷地方気象台の相
対湿度の月別平年値も合わせて示してある。これによれば,冬季にあたる12月から2月にかけて
相対湿度が低く,他の月は相対湿度が高い。これは,熊谷市内の月別平年相対湿度と同様の傾向
を示している。一方,温度の場合は,森林公園の温度は温位で表わしているため,熊谷地方気象
台の気温の平年値とは直接比較できないが,月別の平均温位図(図1−15(a))によれば森林公園
の平均温位は,熊谷における平均気温の平年値と定性的にほぼ一致した季節変化を示している事
が分かる。しかし,図1−15(b)に示した森林公園と熊谷市の月別の最高,最低温差(森林公園の
温位一熊谷市の気温)によれば,最高気温・最低気温のいずれの場合についても夏季は森林の方
が低く冬季は森林の方が高い傾向を示している。
一34一
気象研究所技術報告 第30号 1992
100
0 0 ∩V O
8 6 4 2
︵駅︶薯喜田砦歪
0
Forest Park
KUMAGAYA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Month
図1−14
武蔵丘陵森林公園における月別の平均相対湿度(1988年12月∼1989年11月)な
らびに熊谷地方気象台の月別平均相対湿度の平年値。
(b)
(a)
10
30
介γ
/
β
凹 e
伽
ゼ
ルめ
¢﹃
㏄儀
x
冶
T¥
7
紋
血o
ノ
ク
5 0 5
。
︵.boo−︶頴毛P−届9δ﹂
∩乙 − ー一
0 ︽ソ 0 5
︵密﹄£喜。ξ
/
岡⑳
㎞働
+モ
剛㎝
h㎞
25
丁坦ax(Fore部・Ud,aユ)
/
0・’O
0
24681012
Month
図1−15
一10
24681012
Month
森林公園と熊谷市内の気温の比較図。(a)は武蔵丘陵森林公園における月別の平
均温位図と熊谷地方気象台の月別平均気温の平年値,(b)は森林公園と熊谷市の
最高気温と最低気温の温度差(森林公園の温位一態谷市内の気温)を示す。
森林公園における月別の最高最低気温,最高最低絶対湿度の起時を図1−16に示す。最高気温
の起時は,季節によらず15時から16時で,最低気温の起時は,日の出から1∼2時問後の6時か
ら7時である。一方,最低絶対湿度の起時は植生の有無によって異なり,4月から10月は,最低
気温と同じく日の出から1∼2時問後の6時から7時であるが,11月から3月にかけての落葉期
は,最低気温の起時と一致していない。また,最高絶対湿度の起時は,夏季(6∼8月)は最高気
一35一
気象研究所技術報告 第30号 1992
○ △ OO
11
10
9
4− 7
自
0 6
Σ
5
4
3
2
鐵
露
嚢
O
▲ O 8
1
△ ▲ ▲
⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮ ⋮ 瞬“酵⋮⋮⋮⋮ ⋮難欝⋮㎜ ⋮⋮ ⋮警露
12
▲o
o
Q 獲
●
○ 塗
O Tm継
△
△ ○ 貰
● Tmin
C
o ▲
▲ Amax
○ 繊
△ Amln
3691215182124
Time
図1−16 武蔵丘陵森林公園における月別最高最低気温,最高最低絶対湿度の起時。図中
ハッチの部分は日没中の時間帯を示す。
温の起時と一致していない。また,最高絶対湿度の起時は,夏季(6∼8月)は最高気温の起時よ
りも早く出現し,それ以外の季節ではいずれも日没後に現われる。
図1−17は,6月29日における熊谷市と森林公園の温位と絶対湿度の日変化図である。全体的
に温位,絶対湿度共に日変化の傾向はよく一致している。また,温位の日較差は日中の温位が森
林域で低く夜間高くなるため,森林の方が小さくなっている。森林域と都市域での温位の日変化
と絶対湿度の日変化の差をより詳しく見るために,5月27日と6月29日について時間毎のプ
ロットしたのが図1−18と1−19である。森林と都市の温位差(図1−18)を見ると,日中森林域
の方が1。C近く低く,夜問は最大1.5℃近く高くなっていることがわかる。一方,森林域と都市域
との絶対湿度差(図1−19)は,一日を通じて常に正で,森林域の絶対湿度が都市域よりも高くなっ
ている。これらの結果は,森林域の方が森林からの蒸散作用のために都市域よりもボーエン比が
小さく,そのため日中の有効エネルギーが森林では都市よりもより多く潜熱に振り分けられるた
めだと思われる。
一36一
気象研究所技術報告 第30号 1992
51
29
27
1989.6.29
PotenUal T.(Urben) 一→』
25
( 25
P
POtent101T,(Forest)
レ
← 21
’ 19
9
商117
さ
15
吻遡湘−/A隔)
13
11
地
A(Urbon) 、口
噌
メ= 略司
9
0 5 6 9 12 15 18 21 24
T i m e
図1−17森林公園(Forest)と熊谷地方気象台(Urban)における温位(PotentialT.)
と絶対湿度(ABH)の日変化図(1989年6月29日)。
2
O﹄B籍㊤口目O﹄ド で瑠q①θOq
︵φく日、3掛咽1君国①θ,咽O口ρ<
Po㎏n虹al Tempem殿℃(Fogesし一U由an)
O
O
O
oo O
O
O
Oo 8
000 0
O O
O
O
3691215182124
0
Absolute Humidity(Foresし一Urban)
1 ● ●
●●● ● ●●
● ●
● ●●
● ● ● ● ●
●
0
一1
0
1989年5月27日と6月29日の都市域
●
3691215182124
TIME
T I M E
図1−18
●●
●
図1−19
(熊谷地方気象台)と森林域(武蔵
丘陵森林公園)の温位差。
1989年5月27日と6月29日の都市域
(熊谷地方気象台)と森林域(武蔵
丘陵森林公園)の絶対湿度差。
5 ペンマン法による森林からの蒸発散量評価
5.1 はじめに
森林のような広域の地表面からの蒸発散量の評価は,時問スケールの長い場合については,流
域解析などの水収支法が用いられてきたが,より時間スケールの短い日々あるいは時問毎の変化
については,いまだその評価法は確立していない。またこうした場所では,ライシメーターや渦
一37一
気象研究所技術報告 第30号 1992
相関法などを用いた直接測定による観測も困難である。プロファイル観測などの特別な観測を必
要とせず,地表面付近の一高度のみにおける気象データから蒸発量を評価する簡単な方法として,
ペンマン法が知られているが,この方法は,湖面などからの蒸発量評価に用いられることが多く,
森林域においては適用される例が少ない。
安田ら(1988)は,ペンマン法は地中熱流量G二〇としているが,注意して用いるならば,飽和
芝生面上に適用し,顕熱・潜熱の定性的な変化傾向を知るのに有効であるとしている。また,裸
地や芝生では地中熱流量Gが顕熱とほぼ同じオーダーになり得るが,森林ではGは小さいと考
えられる。さらに,森林の顕熱と潜熱の比,ボーエン比は対象となる武蔵丘陵森林公園における
プロファイル観測の解析結果より,夏季には海面などと同じ0.1∼0.3という結果を得ている(三
上・安田,1988)。我々のグループでは,1988年11月より武蔵丘陵森林公園内の記念塔(高さ33
m)上において,気温・湿度・風向風速の連続観測を行なっている。そこで,記念塔上の気温・湿
度・風速データを用いて,蒸発散量の一次近似としてペンマン法を森林に適用してみた。
5.2方法
ペンマン法は,水面からの蒸発量を計算するために用いられることが多く,一日以上の長い時
間にわたる蒸発量の平均値を計算する場合には,比較的良い結果が得られるとされている。この
方法の長所は,一高度の風速,気温,湿度データのみを用いて蒸発量を求めることが出来る点に
ある。
今簡単のために地中熱流量0を0と仮定すると,地表面におけるエネルギー収支は以下の様に
書く事が出来る。
Qnet=1∼net=IE+∬
(41)
この時,地表面付近にある高さ(例えば10m)における風速,気温,水蒸気圧をそれぞれU,
θ。,cαとすると,蒸発量は以下の式で求められる(Pe㎜an,1948)。
λE=Q.et∠/(∠+γ)+λE、㌶/(∠+γ)
(42)
ここで,λ醜は
λEα=0.622λρC¢(e㌔一εα)/ρ (43)
で,定義される量で,6㌔はθ=θ。における飽和水蒸気圧である。∠は,飽和水蒸気圧の接線勾
配で以下の式で表される。
∠=373ユ5ε㌔(13.3185−3.952T7−1.9335T72−o.5196T73)/θα2
一38一
(44)
気象研究所技術報告 第30号 1992
ただし,T7は1一(373.15/θ、)で表される量である。
またγは
γ=Cク.P/0.622λ
(45)
で,表される。
したがって,地表面における放射収支量と地表面付近の気温,湿度が得られれば,(41)式と(42)
式より顕熱と潜熱フラックスを求めることが出来る。ペンマン方程式(42)の右辺第1項は放射
収支項,第2項は空気力学項を表す。気温が高いほど,右辺第1項のQ.,,の係数∠/(∠+γ)
がλE。の係数γ/(∠.+γ)よりも大きくなるので,日中気温が高くなる時の蒸発量λEは,放射
収支量の寄与によるものが大部分となる。
次に,芝生面上でのペンマン法の有効性について確かめるために,気象研究所内の露場データ
を用いて,ライシメーターによる蒸発散量の直接測定値と,バルク法,ペンマン法による蒸発散
量を比較した。解析を行なったのは,ライシメータータンクを水で満たして飽和させた1982年11
月12日の日中9時30分から16時30分にかけての時間で,30分平均値を解析データとして用い
た。計算に用いる正味放射量は,隣接する高層気象台の観測値を用い,粗度高は5mmとした。
得られた結果を図1−20に示す。これによれば,ペンマン法による蒸発散量は,バルク法による
蒸発散量と共にライシメーターの測定値と良い一致を示すことがわかった。ちなみに,ペンマン
400
__O,一一 Rnet
一→一一 E(Lys)
300
一一{←一 E(Penman)
一一一欄旨一 H(Penman)
十 E(Bulk)
十 H(Bu五k)
200
100
0
一100
9
図1−20
10
ll
12
13
14
15
16
17
1982年11月12日の気象研究所実験露場における正味放射量(Rnet),顕熱フラッ
クス(H)ならびに潜熱フラックス(E)の時間変化。図中括弧内のLysはライシ
メーターによる実測値,Penmanはペンマン法による計算値,Bulkはバルク法
による計算値を示す。
一39一
気象研究所技術報告 第30号 1992
法の残差項としてのH+Gは夕方になると負の値を示し,夕方放射冷却により地表面から先に温
度が下降することによる効果を良く再現している。
ペンマン法を森林公園の観測データを用いて適用する場合注意しなければならないのは,森林
公園での観測は公園内の記念塔(キャノピー層トップからの高さ21m)で行なっているため,大
気の安定度を考慮しないと潜熱フラックスが正しく評価されないことである。そこで,今回は安
定度も考慮して計算を実行した。具体的方法は,以下の通りである。
①まず,モーニン・オブコフ長を無限大に仮定(中立成層を仮定)し,
②潜熱輸送に関する普遍関数のEを求める。普遍関数のEは次の形で表されるとした。
の
ご む
のζ
=
風
Mζ
ζ κ
五
E
の
二
M
の
E
4ζ
4ζ
(46)
(47)
ここで,風速と絶対湿度プロファイルに対する粗高度渚曜とβ。Eは森林公園上の風速・湿度プ
ロファイル解析結果(安田・三上,1987;三上・安田,1987)から各々3.9mと10−4m(D〆=
26.5)を与えた。
③次に,バルク係数を以下の式で計算し,(43)式よりλE。を求める。
一r
C
缶
々2
CE=
の“¢)E
(48)
(49)
④つづいてQnetは,正味放射量の観測値が得られないので,太陽高度角,アルベド(0.15と仮
定した)と山本・ブラントの式から計算で求め,(42)式より潜熱フラックス量Eを決定する。
⑤QnetとEより’,顕熱フラックスEを(41)式から求め,モーニンーオブコフ長Lを再計算す
る。
上記の手順②から⑤を,Eが一定の値に収束するまで繰り返し,この時得られた潜熱,顕熱フ
ラックスを解とした。
5.3 解析に用いた事例
ペンマン法は,地表面が十分湿っていないと,正しい潜熱フラックス量を与えない。そこで,
一40一
気象研究所技術報告 第30号 1992
森林公園内の記念塔で連続測定を開始した1988年11月1日から1989年7月31日までの期間
中,観測点より北方8kmの地点にある熊谷方気象台で,①前日に10mm以上の降雨ないし前日
と前々日の降雨の合計が20mm以上を記録し,②当日の日中の天気が快晴又は快晴に近い晴れ
を記録した7事例を選び出した。7つの事例は,森林の落葉期に相当する1月から3月の事例が多
かったので,解析はこのうち,葉が枯れておらず日射量も多い6月29日の例についてのみ行なう
事とした。また,地表面が比較的乾燥していた例と比較するために,前日と前々日に降水量が記
録されず,同期間中当日最も良く晴れた6月1日の事例を選び,同じくペンマン法による顕熱・
潜熱フラックス量の評価を行ない,29日の結果と比較した。
5.4 結果と考察
図1−21は,上記の方法によって求められた6月29日の正味放射量,顕熱,潜熱フラックスの
日変化図である。これによれば,日中潜熱フラックスが正味放射量を上回り,一日積算で9.26
mm/dayの蒸発量を示した。一方,顕熱フラックスは日中負で,20∼30w/m2の熱が下向きに
輸送されていて,森林がヒートシンクとなる結果を与える。6月29日は,前々日と前日に合計
41.5mmの降水量を記録しており,森林の表面は十分湿っていたと考えられる。また,日中の風
速は6時から14時にかけて約8m/sと比較的強かった。従って,当日は摩擦速度%,が大きく,
森林の表面も十分湿っていたため,潜熱輸送量が大きくなり,森林表面からの潜熱放出のため表
面温度が常に周囲の大気より押さえられた結果,日中森林がヒートシンクとなったものと考えら
1000
800
E
1989.6.29
Rnet
600
dく貰\≧
0
0
4
200
H
0
一200
0
3
6
9 12 15 18 21 24
Loca1Time
図1−21ペンマン法による顕熱フラックス(H),潜熱フラックス(E)の日変化図(6月29
日)。図中には正味放射量(Rnet)も合わせて示した。
一41一
気象研究所技術報告 第30号 1992
1000
1989.6.1
Rnet
800
600
E
N∼
= 400
ぺ
3
200
H
0
一200
0
3
6 9 12 15 18 21 24
L㏄alTime
図1−22ペンマン法による顕熱フラックス,潜熱フラックスの日変化図(6月1日)。
れる。
一方,森林の表面が比較的乾燥していたと思われる6月1日の結果を図1−22に示す。この日
は日中南東の風で風速も小さかった。計算によって求められた顕熱は午前中正となり,この時の
ボーエン比も0.3前後を示した。6月29日の例と比較すると,潜熱は小さい結果を与える。これ
は,キャノピー層が乾燥しているため,森林内からの蒸発が29日の例よりも少なく,日中の有効
エネルギーが顕熱フラックスと植物の蒸散による潜熱フラックスとに分けられたためであると考
えられる。しかしながら,この例においても日中6時から18時の積算値で見ると,ボーエン比,
Bo,は1日の例で約0.1となり,森林公園におけるプロファイル観測による実測例(Bo=
0.1∼0.3,三上・安田,1988)と比較すると,ペンマン法では潜熱がやや大きめに計算されるこ
とが分かる。
6 まとめ
大気と地表とのエネルギー交換過程を観測的に明らかにするために,秋田八郎潟の大麦畑と,
国営武蔵丘陵森林公園において,野外観測を実施した。
八郎潟においては,飽和草地面上におけるダルトン数とスタントン数が求められ,低層スタン
トン数S渉一1は12.1,また低層ダルトン数Pα4は38.2という結果を得た。さらに,渦相関法によ
るフラックスの直接測定の結果と比較することにより,ダルトン数とスタントン数を用いたバル
クパラメタリゼーションが飽和草地面上で有効であることがわかった。
一42一
気象研究所技術報告 第30号 1992
武蔵丘陵森林公園における繋留気球観測の風速プロファイルデータから,丘陵森林地帯上にお
ける粗度高とゼロ面変位が求められ,その結果粗度高として2.16mが,ゼロ面変位として28.O
mが得られた。また,得られた粗度パラメーターと地形因子との関係が調べられ,複雑地形上に
おいては平均標高からの偏差の標準偏差を地形因子として用いたパラメタ化が有効であることが
わかった◎
また,森林キャノピー層の群落構造を表現するパラメーターであるキャノピーフローインデッ
クスが,キャノピー層内の風速プロファイル観測により求められた。その結果,武蔵丘陵の雑木
林では,群落構造が葉面積密度の密な樹冠部と疎な樹幹部の2層に分けられることがわかった。
森林上の気象特性の把握と蒸発散量の評価を目的として,森林公園内の記念塔上で気温・湿度・
風向風速の連続観測を実施し,森林上の気象特性について都市域のデータと比較して解析を行
なった。また,記念塔上での連続気象観測データを用いて,ペンマン法による森林上の蒸発散量
の簡単な評価も試みた。
謝辞 秋田県八郎潟の観測にあたっては,秋田県立農業短期大学に同大学属農場を観測場所とし
て提供していただいた。また,同大学守屋高雄助教授には大麦畑の土壌水分についてご教示いた
だいた。さらに,森林公園の観測にあたっては,建設省関東地方建設局国営武蔵丘陵森林公園管
理所ならびに(財)公園緑地管理財団武蔵管理センターに,公園の使用について許可していただ
き,観測の便宜を計っていただいた。観測にあたっては,気象研究所応用気象研究部の田中豊
顕*1,成瀬 弘,岡田菊夫,栗田 進,高橋俊二の各氏ならびに防災科学技術センター(当時)の
内藤玄一*2氏に協力していただいた。ここに深く感謝の意を表します。
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*1現所属:気象研究所気象衛星・観測システム研究部。*2現所属:防衛大学校。
一43一
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一45一
気象研究所技術報告 第30号 1992
Append瞳x1:1985年度観測
飽和草地面上における各種フラックスの測定とバルク係数の決定を目的として,以下に示す4
つのカテゴリーの観測が行なわれた。観測地点は,八郎潟干拓地の西部に位置する秋田県立農業
短期大学実験圃場の大麦畑である。観測時間は,1985年12月5日7時30分より14時30分であ
る。観測地点の概要については,本文を参照のこと。
(1)平均プロファイル観測
高さ2mの観測塔を用いて,気温・湿度・風速の鉛直プロファイル観測を実施した(本文図1
−4参照)。
気温は,白金抵抗測温体を感部とする通風式乾球温度計を用いて,地表面から21.5,44.5,83.5,
185.O cmの4高度で測定を行なった。
湿度(絶対湿度)は,白金抵抗測温体を感部とする通風式湿球温度計を用いて,乾球・湿球温
度より求められた。通風式湿球温度計の測定高度は,乾球温度計と同じ高さである。
風速は,三杯式微風速計(牧野応用測器AF750)を地表面から18.5,30.0,49.5,92.0,195.5
cmの5高度に設置し,測定が行なわれた。
測定されたデータは,10秒毎にスキャナからデータロガーに転送され,十分間平均値の生デー
タとして記録した。解析には,生データから計算した30分平均値を用いた。観測期間を通じ全部
で14個の30分平均値のデータが得られた。表A。1−1は,乾球・湿球温度の30分平均プロファ
イルデータである。データの単位は℃で,Tdry1∼Tdry、4はそれぞれ高さ185cmから21。5cmの
乾球温度を示し,Tw,t1∼Twet4は高さ185cmから21.5cmの湿球温度を示す。また,表中の
Sur.Tは,放射温度計による地表面放射温度を示す。表A。1−2は,風速の30分平均プロファ
イルデータで,データの単位はm/s,U、∼U5はそれぞれ高さ195.5cmから18.5cmの5高度に
おける風速を示す。
(2)地上気象要素の観測
地上気象要素として,地表面放射温度と正味放射量の測定を実施した。また,気温・湿度のプ
ロファイル観測のチェックを目的として,補助的に電動式通風乾湿計(吉野計器SY・1型)による
乾球・湿球温度の測定も実施した。
地表面放射温度の測定は,赤外放射温度計(松下通信ER2007)を高さ2m観測塔の上部に下
向きに固定して行なった。
正味放射量の測定は,フンク式正味放射計(英弘精機CN,11)を高さ1mの三脚に固定し,観
測塔より2m離れた地点で行なった。
一46一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表A。1−1 八郎潟大麦畑上における乾球・湿球温度の30分平均プロファイルデータ。
データの単位は。C,Timeの0730は7時30分を示す。
HachirogataBarly Field
Dry andWe量Bulb化mperatures Profile Data
Date :198511215
12345678901234
RUN
Time
Tdry l Tdry2 Tdry3 Tdry4 Sur.T ’TWet l T㌔vet2 「陶vet3 「陶vet4
0730・0800
0800陶0830
0830哺0900
0900・0930
0930−1000
1000周1030
1030.1100
1100−1130
1130.1200
1200層1230
1230噂1300
1300−1330
1330−1400
1400●1430
3,37
3,36
3.58
3,66
3,25
3,27
3.55
3,65
3,85
3,80
3,81
4.39
4,23
4,26
4,08
3。80
3.63
3.48
3.49
3.85
4,49
4,27
4,31
4,15
3.83
3.65
3.51
3.53
3,06
3.12
3.46
3,56
2.91
1.49
0.96
3.01
1、06
0,93
1.06
3.40
2,06
2.60
3,51
2.71
1.29
1,40
1.34
1.45
3.80
3.82
3.81
3.13
3.32
1.62
1,83
1.66
1,96
1.75
2.”
1.85
1.96
1.87
1,94
1.97
4,50
4.24
4.27
4,14
3.79
3.60
3.45
3.47
3.82
4,55
4.26
4.28
4,18
3.81
3.60
3.45
3.52
4,07
4.07
4.05
4,14
3.76
3.49
2.92
2.30
1.66
1.56
1.30
1.28
1.12
1.27
1,60
1,70
2.01
1,62
1.37
2.03
2.46
2,27
2.26
2,33
2.OO
1.87
1.62
1.37
1.61
2,04
1.74
表A.1−2 八郎潟大麦畑上における風速の30分平均プロファイルデータ。
HachirogaヒaBarly Field
Wind Speed Pr◎f“e Data
Date:1985/12/5
3
4
0﹂
−︽7
∠38
4 9
1
2
5
6
Time
0730−0800
0800−0830
0830−0900
0900−0930
0930−1000
1000−1030
1030−1100
1100−1130
1130・1200
1200・1230
1230−1300
1300噂1330
1330・1400
1400薗1430
U1
3,94
3.98
3,22
3.54
3,50
3.44
3.82
4,24
5,20
5.30
5,08
4.84
5.20
4,38
∪2
3.16
3.24
2.62
2.86
2,82
2.78
3.12
3.50
4,20
4.28
4.12
3,94
4.18
352
一47一
U3
U4
2.46
2.52
2,04
2,22
2,20
2.16
2.44
2.74
3.28
3.36
3.22
3,10
1.92
t
3.24
2.74
1.96
1.58
1.74
1.70
1.70
1.90
2.14
2.62
2.60
2.54
2.42
2.54
2.14
2.35
2.13
2,10
2.19
1.83
1.70
1.43
1.46
データの単
位はm/s。
RUN
O,86
1.03
1,39
1.50
1.86
1,88
∪5
1.56
1,58
1.26
1,40
1.36
1.40
1.52
1.74
2.08
2.14
2.06
2.02
2.06
1.74
気象研究所技術報告 第30号 1992
表A.1−3 八郎潟大麦畑上における30分平均の正味放射量データ。単位はW/m2。
Hachirogata Barly Field
Net Radiation Data
Date l1985/12/5
﹂1 ー 2
3
4
5
6
1 7890123
RUN
Time
Rnet
0800−0830
0830−0900
0900−0930
35,1
0930一博000
イi
1000−1030
1030−1100
1100−1130
1130−1200
1200−1230
1230−1300
1300−1330
1330−1400
51.5
68.6
76,6
112,6
124.1
112.2
122.9
122.4
95,1
79.0
82.9
地表面放射温度と正味放射量の出力信号は,プロファイルデータと同様にデータロガーに収録
し,30分平均値を求めた。
表A.1−3は,正味放射計による30分平均正味放射量で,データの単位はW/m2である。な
お,正味放射量データだけは正味放射計の校正を行なわなかったので,出力信号から物理量への
変換にはメーカー検定値(7.0×10−3mV/kWm−2)をそのまま用いている。
(3〉乱流変動量の観測
渦相関法による運動量,潜熱,顕熱の乱流フラックス輸送量の直接測定のため,風向・風速,
気温,湿度の乱流変動量の観測を実施した。
風向・風速,気温の測定は,3次元超音波風速温度計(海上電気DAT−310)を高さ1.5mの三
脚に固定して行なった。また,湿度の測定には,ライマンアルファ湿度計(ERCModelBLR)
を同じく三脚に固定して行なった。両センサー問の距離はおよそ40cmである。
乱流データのアナログ出力値は磁気テープに記録され,解析にはアナログ信号を10Hzでディ
ジタル化したものを用いた。観測データの収録は,10時30分より12時00分と12時30分より14
時00分にかけて行なわれ,プロファイル観測の結果と比較するため30分平均のフラックス量を
計算した。
表A.1−4は,渦相関法によって求められた顕熟・潜熱フラックス量ならびに平均風速と風向
である。単位は,顕熟と潜熱がW/m2,風速がm/sそして風向がdegreesである。表のRUN:No.
一48一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表A.1−4
渦相関法により求められた八郎潟大麦畑上における潜熱,顕熱フラックス,
ならびに超音波風速温度計による30分平均風速と風向。表中,フラックスの
単位はW/m2,風速はm/s,風向はoを示す。
HachirogataBarlyField
Flux Calculation by Eddy Correlation Method
Date:1985/12/5
Time
顕熱
10:30−11:00
5.5
11:00−11:30
2.0
RUNNo.
7
8
9
11:30−12:00
3.1
11
12:30−13:00
1.4
12
13
13:00−13:30
0.1
13:30−14:00
3.6
潜熱
34.6
30.4
35.1
36.0
32.3
40.9
平均風速
3.4
4.0
4.7
4.9
4.5
4.8
平均風向 ボーエン比
278
280
283
303
301
303
0.16
0.07
0.09
0.04
0.00
0.09
表A,1−5 八郎潟大麦畑で得られた地表面付近の土壌水分量。重量の単位はgを示す。
Hach丘oga訟BarlyField
Soil WaterMeasurementbyOve且一DrアMethod
D飢e:1985/12!5
CUP No.
DATE TIME
深さ
重量
乾燥重量 CUP重量
液相重量 含水率%
含水比%
1
2
3
4
12!5
10:40
12/5
10140
一2cm
1215
10:40
一2cm,
32.24
22.25
11.09
12!5
13130
一2cm,
39.12
25.15
11.12
5
6
12/5
13130
一2cm,
26.84
19.13
11.03
7.71
48.8
95.2
1215
13:30
一2cm
22.10
17.42
11.11
4.68
74.2
A1+B1+B2 12!5
10:40
一2cm
241.17
172.02
99.48
69.15
42.6
4818
A2,+B3+B4
12/5、
13:30
174.17
99.35
65.33
46.6
A3+B5+B6 12!5
14:10
一2cm
一2cm
239.50
236.97
164.76
99.26
72.21
52.4
一2cm,
37.40
43.23
24.17
10.69
13.23
49.5
98.2
28.83
10.86
14.40
44.5
80.1
47.2
89.5
49.9
99.6
9.99
13.97
95.3
87.3
110.2
は,プロファイルデータに対応している。
(4)土壌水分の測定
地表面のウェットネスを調べるため,土壌カップを用いた土壌水分量の直接測定を行なった。
測定は,12月45日の10時40分,13時30分ならびに14時10分の3回実施し,それぞれ観測塔
の周辺3ヶ所で深さ2cmにおける土壌を土壌カップで採取した。土壌水分量は,オーブンを用い
た乾熱法で求めた。表A.1−5は,上記方法により得られた結果である。表中の各重量の単位は
gで,重量は固相+液相+カップの重さを,乾燥重量は固相+カップの重さを示す。
一49一
気象研究所技術報告 第30号 1992
Appendix2=1986年度観測
複雑地形上の粗度パラメーターと地形因子との関係を調べるため,1986年10月21日から24
日にかけて埼玉県内の国営武蔵丘陵森林公園において野外観測を実施した。武蔵丘陵は,関東平
野の北部に位置する丘陵地帯で,観測地点となった森林公園は,この丘陵地帯の中央に位置し,
約300haの面積を占めている。観測地点周辺の平均標高は44.1mで,地形の起伏の標準偏差は
約16mである。観測は,以下に示す4つのカテゴリーについて行なわれた。
(1)境界層下部のプロファイル観測
境界層下部のプロファイル観測のために,繋留気球観測とパイバル観測を実施した。観測地点
は,森林公園内の広さ約4haの運動広場で標高は60mである。繋留気球観測は,10月21日の13
時30分から16時00分にかけて5回,10月24日の10時25分から16時00分にかけて6回実施
した。測定項目は,気温・湿度・風向風速・気圧で,精度の良い鉛直プロファイルデータを得る
ために,地上から1m,10m,15m,20m,30m,50m,100m,200mの8高度で2分間ずつ
気球を静止させ,4秒毎に得られる生データを約30回収録し,その平均値を求めた。さらに,上
昇時と下降時の各高度での平均値の単純平均を求めて鉛直プロファイルデータとした。表A.2
−1は,こうして得られた風向,風速,気圧,気温,湿度のプロファイルデータである。表中の
Heightは観測地点からの高さ,Height above M,L.は周辺の平均標高からの高さを示す。
繋留気球観測は,地上の風速が8m/S以上の気象条件では実施できない。1986年10月23日は,
地上風速が強く繋留気球観測が行なえなかったので,パイバル観測を実施した。観測時間は,15
時30分から16時20分にかけてで,10分毎に経緯儀を用いて風向,風速を求めた。表A.2−2
に得られた結果を示す。表中のW.Speedは風速を示し,単位はm/sである。またDirectionは風
向を示し,単位はdegreesである。
(2)キャノピー層表面の放射温度測定
森林公園のパンザマスト上で,赤外放射温度計(松下通信ER・2007)によるキャノピー層表面
の放射温度測定を実施した。測定は,10月22日9時46分より27日の12時49分にかけて行なわ
れ,打点式記録計に記録された。また,10月21日と23日には,ヘリコプターを利用して森林公
園の上空約30mからスキャンした地表面放射温度の測定も試みた。用いた測器と記録計は,パン
ザマストの場合と同様である。
(3)キャノピー層内部の気温と湿度のプロファイル観測
繋留気球観測を実施した運動広場より約400mほど南西に位置する松林内において,キャノ
一50一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表A2−1 (56頁まで続く)繋留気球観測により得られた森林公園における風向・風速,
気圧,気温,絶対湿度の鉛直プロファイルデータ。表中のHeightは,測定
地点からの高度,Height above M.L.は,測定地点を中心とする10km四方
の領域の平均標高からの高度を示す。
Musaahi Hil ForestParkObservation
KYTOON DATA
Date:1986110121,10124
No,of RUN
1
Month,day
10.21
Time
13:28
Height Heightabove M、L。W,Di陀c切on W。Speed Pressu陀Tempe燦ure
No,of RUN
2
(ml
(ml
1,0
(de ) (m’sec)
16,9
327
13,1
29,0
150
18,4
34,3
139
23,8
39,7
140
34.5
50,4
138
54.5
70,4
137
105、0
120,9
154
204,0
219,9
154
Month.day
10.21
21
61
31
72
31
82
41
4
1
12345678
Level
Time
14」0
lmb》
(d l
1014,4
16,ア
6。37
1013,0
16,4
6.02
1012,4
16,4
6,00
1011,8
16。3
5,94
1010、6
16,1
5。82
1008,2
15,9
5.85
1002,1
15.3
5,58
14.3
5.37
990,3
Height Heightabove M,L,W,Direc廿on W,Speed Pressure Temperature
12345678
LeveI
No,of RUN
3
lml
lm)
(deg》 (m!sec)
lmb)
(deg)
a
(91m《31
16,9
331
1.0
1013,9
17,4
6,55
13,1
29,0
104
1,6
1012、6
16,8
6,08
18,5
34,4
92
1。5
IO12,1
16,9
6.22
23,8
39,7
103
2.1
1011,4
16,7
6,04
34,0
49.9
106
2,2
1010,2
16,5
6,03
54,5
70,4
84
2,7
1007,8
16,3
5,97
1001,8
15.5
5,78
14,7
5.55
1,0
104.5
120,4
101
3,0
202,5
218,4
88
2,2
Mon㎞.day
10.21
990,1
Time
14:54
Height Heightabove M.L,W.Dire翻on W。Speed Pressure Temperature
(m》
(m》
1,0
8
31
41
81
92
83
13
1
01
12345678
Level
a
(91m^31
(deg) (m!sec)
16,9
331
13,3
29,2
46
18,4
34,3
41
23,8
39,ア
56
34,1
50,0
43
54,5
70,4
46
103,0
”8,9
51
201,0
216,9
65
一51一
(mbl
(de)
a
(91m^31
1013,8
16,7
7,12
1012,5
1δ,9
6,59
1012,0
16,9
6,59
1011,3
16。8
6,50
1010、1
16,8
6,42
1007,7
16,5
6,28
1001,5
16,0
6,03
15,1
5,78
989,9
気象研究所技術報告 第30号 1992
No.of RUN
4
Month,da
10.21
Height
No,of RUN
5
Level
No,◎f RUN
6
(m》
1.0
(ml
16,9
13,4
29,3
18,5
34,4
Pressure Temperatu陀
(de91
(degl (m!sec》 (mb》
1013,5
327
15,9
8
28
23,7
39,6
28
33,9
49,8
40
70。4
39
54,5
101,5
117,4
32
200,5
216,4
40
Month,day
10.21
Hei9ht
Time
15二44
HeightabovrM,L、W,Direc廿on W,Speed
(m)
(m)
1,0
a
(9!m凸3)
7,98
1012,2
16,5
7,29
1011,5
16,5
7,22
1011,0
16.7
7,17
1009、8
15,5
7,02
1007,5
16。3
6,85
1001,4
15、9
6.59
15.0
6,17
989,7
Pressu陀 TemρeratU陀
(deg) (m!sec) (mb)
(deg)
a
(91m^31
16,9
330
O,2
1013,3
14,9
13,4
29,3
354
0,7
1011,9
15,7
7,59
18,4
34,3
15
1。1
1011,3
15,9
7,58
7,49
8,28
23,8
39,7
23
1,7
1010,6
16,1
34,0
49,9
26
2,3
1009,4
16,1
7.36
54.5
70.4
28
3,1
1007,1
16,0
7,21
1001,2
15,8
6,84
15。O
6。56
100,5
116,4
25
4,4
200,0
215,9
22
4,2
Month.day
10.24
Height
12345678
Level
Heightab◎ve M,L W,Directjon W,Speed
30
90
91
42
02
53
53
7
0
12345678 12345678
Level
τime
15:20
989,4
Time
10:25
Heightabove M,L W.Direc廿on W−Speed
(ml
(ml
1,0
PressureTemperature
(degl (m!sec) (mbl
(degl
a
(9!m轟3)
16,9
320
O,6
1020,0
13,1
11,5
27.5
12
1,8
1018、8
12,5
5,51
16,5
32,5
346
1,8
1018,3
12。2
5,36
5,80
22,9
38,8
5
1,4
1017、6
12。4
5,51
32,3
48,2
332
2,1
1016,4
11.9
5,28
53.2
59.1
339
346
342
1.7
1014,0
11,5
5,14
2,1
1007,9
11,3
5,16
10.2
4,85
1GO,5
116,4
201、O
216.9
一52一
2.6
995,7
気象研究所技術報告 第30号 1992
No,◎f RUN
7
Mon㎞。day
Time
10.24
1α54
Helght
No,of RUN
8
LeveI
No,of RUN
9
(m)
1,0
15,9
(de》 (m!s㏄》 (mbl
323
1019,7
10,0
25.9
23
15,1
31.0
12
22,0
37,9
39
31,1
47,0
51,6
67,5
355
343
350
喋01,5
202,5
117,4
218,4
Month.day
Time
10.24
11:25
Height
(m》
350
Heightabove M,L W,Direc廿on W,Speed
(ml
(d l
a
(91m^3)
13,4
5,94
1018,7
13,4
5.58
1018.2
13.0
5,57
1017,4
12,9
5,54
1016,3
12,6
5,39
1013,9
12.2
5,29
1007,5
11,7
5,23
10,7
5,02
995,3
PressureTemperature
(degl (m!sec) (mb》
O,8
1019,2
324
(deg}
a
(9!m^3)
13,9
5.03
78
1,4
1018,3
13.6
5,68
31,3
96
1,4
1G17,7
13,5
5,71
37,7
108
1,5
1017,0
13,2
5,55
31,0
46,9
80
1,2
1015.9
13,2
5,60
51,4
67,3
324
336
1、3
1013,5
12,9
5,50
1,9
1007,1
12,2
5,28
2
1,7
11,3
5,19
1。0
15.9
10。0
25,9
15,4
21,8
104,0
119,9
204。O
219,9
Month。day
Time
10.24
12:00
Height
Heig厩ab◎veM.し.W.Di陀(頭on W,Speed
lml
(m}
1,0
16,9
91
31
21
10
50
81
81
4
0
Levei
HeゆtaboveM,L.W.Dire翻on W、S斡ed Pressu博 Tempe『atu陀
(ml
71
61
31
41
41
82
02
2
0
12345678 12345678 12345678
Levei
994,9
PressureTemperature
(deg) (m!sec) {mbl
1018,6
324
10,0
25,9
167
15.3
31,2
158
21,4
37,3
195
30、5
46,4
50,9
66,8
236
278
105,0
120,9
338
202,0
217,9
10
一53一
(degl
a
(91m^31
14,2
6,11
1017,5
13,8
5,75
1017,0
13,7
5,75
1016,3.
13,6
5,67
1015,2
13,5
5,73
1012,7
13,〃
5.δ3
1006,3
12,5
5。42
11。6
5,29
994,2
気象研究所技術報告 第30号 1992
No,of RUN
Month,day
Time
10
10.24
12:37
Height
No,of RUN
11
Level
(ml
Heightabove M、L W,Di隅戯on W.Speed
(ml
26,0
320
299
15,2
31,1
313
16,9
21,3
37,2
321
30,0
45,9
275
50,5
66.4
313
358
23
105,0
120,9
20G,O
215,9
Month,da
10.24
Heigわt
(m》
Time
13:03
Heightabove M。L W,Di陀c廿on W,Speed
(ml
(d l
a
(9!m轟31
6、53
1018,2
14.3
1017,2
13,8
6,03
1016,5
13.7
5,87
1015,7
13,7
5,87
1014,6
13,6
5,78
1012,0
13、4
5.73
1005,6
12,9
5,56
11,9
5,39
993,5
Pressure Temperature
(deg) (m!sec) (mb》
(degl
a
(91m^3)
16,9
310
G,4
1018,0
14,4
10,1
26,0
316
0,6
1017,0
13,9
6,05
15,1
31,0
311
1,3
1016,3
13,8
5.83
21。3
37,2
1015,5
13,8
5,80
46.1
316
338
1.3
30,2
0,5
1014,2
13,7
5.66
66,4
351
0,9
1011,7
1.3,5
5,58
0
1.1
10C5,4
12.9
5,45
359
1,0
11.9
5、25
1,0
50,5
105,0
120,9
205,0
220,9
No,of RUN
Month、day
Time
12
10.24
13:28
Hei ht
12345678
Level
Pressure TemperaU』re
(degl (m!secl (mbl
10,1
1,0
50
60
90
70
20
81
21
1
0
12345678 12345678
しeveI
lml
Heightabove M.L W,Di剛on W。Speed
くml
993,4
Pressu陀 Tempe『ature
(degl (m!secl くmbl
(degl
6,54
a
(9!m^3)
16.9
311
0,6
101ア,6
14,6
10,0
25,9
0,7
1016,5
14,2
6。C3
15.1
31,0
1015,9
14,0
5.74
0,8
1,0
104,5
120,4
325
312
340
356
355
340
205,0
220,9
324
21,3
37,2
30,2
45.1
50,3
66,2
一54一
1,0
6,13
1,6
1015,1
13,8
5,52
1,3
1013、9
13,7
5,52
1,5
1011,4
13,5
5,34
1、3
1005,3
13,0
5、31
12,0
5,13
993,3
気象研究所技術報告 第30号 1992
No,of RUN
Month.day
Time
13
10.24
13:57
・Height
12345678
LeveI
Hei htabove M,L W、Di陀翻on W、Speed Pressu博Temperature
(ml
lml
1,0
a
(m^31
318
O,8
1017,2
14.5
64
0,6
1016,2
14,2
6,00
15,2
31,1
40
0。3
1015,6
14,1
5.86
21
0,7
1014,9
14,0
5,75
0,9
1013,9
13。8
5,82
1,1
1011,4
13,6
5,74
1.2
10G5,3
13.璽
5、57
12,1
5,48
21。3
37,2
30,3
45,2
7
50,3
66,2
7
102,0
“7,9
200,0
215,9
Time
10.24
14:23
Heiめt
352
342
1,0
993,3
Heightabove M.L.W、Di燈(加n W,Speed Pressu博Temperature
(ml
(m》
1,0
(deg)
(m!secl
(mbl
(de)
6,07
a
(9!m^31
15,9
320
0,6
1017,5
14,3
10,0
25.9
78
0,5
1016,5
14,1
6.42
15.2
31,1
99
20
0,1
1015,7
魔4,2
6,43
7,14
21,3
37,2
0,3
1015,0
14.1
6.30
30,5
46.4
7
0.5
1014,0
13,9
6.34
50,3
66,2
5
0,8
1011,5
13,8
6,25
1005,2
13,3
6,04
12,3
5,84
100,0
115,9
200,0
215,9
Month,day
{O.24
Height
(ml
3
1,2
354
1.2
Time
Helghtabove M、L、W、Di陀c廿on W,Speed Pressu陀Tem鉾rature
(ml
(degl
10,1
25,0
314
333
15。1
31.0
341
21,3
37,2
3
30,7
45,6
50,4
65,3
356
352
350
348
1,0
1G2,G
205,0
993,3
14:53
16,9
117,9
220,9
10
10
10
70
81
11
31
4
0
12345678 12345678
Level
(d)
25,9
Moπth,da
15
(mbl
16,9
14
No,of RUN
(m!sec》
10.0
No,of RUN
Level
(degl
(mlsec)
一55一
(mbl
(deg)
a
(91m^31
1017、5
14.1
8,50
1016,5
13,8
7,δ8
1015,8
13,9
7,46
1014,9
14,0
6,76
6。75
1013,7
13,9
1011,3
13,8
6,59
5,0
13、3
6,40
993,0
12,3
6,17
気象研究所技術報告 第30号 1992
N◎,◎f RUN Month.day
16
10.24
Time
15:23
Height Helghtabove M,L,W,Direction W、Speed Pressu陰Te頃perature a
LeveI
くml (ml (deg》
1,0
16,9
9,9
25,8
15,1
31,0
21,3
37,2
30.6
46、5
50,7
66.5
104,5
120,4
205,0
220,9
(mlsec》 (mbl (deg) (g!m3}
324
292
336
344
0.1
1017,3
匪3.0
8,46
0,2
1016,1
12,8
8,07
0,3
1015,5
13,1
7,91
0,9
1014,6
13,8
7,08
336
337
334
344
1,0
1013,3
13,9
6。98
1,4
1010,9
13,8
6,81
1,4
1004,7
13,3
6,76
12,4
6,50
1,5
992,6
ピー内の温度,湿度プロファイル観測を実施した。温度と湿度は,電動式通風乾湿計(吉野計器
SY−1型)の水銀温度計を小型の白金抵抗測温体に交換したものを用いて測定し,連続データを打
点式記録計に記録した。測定は,松林内にアルミ製の二段式はしごを固定し,地上より3.5m,6.9
m,12.65mの高さに通風乾湿計を固定して行なった。測定を行なった松林の平均樹高は,約13
mである。表A』2−3に上記の方法により得られた結果を示す。表中のデータの単位は。Cである。
(4)土壌水分の測定
森林公園内の地表面のウェットネスを調べるため,土壌カップを用いた土壌水分量の測定を行
なった。測定地点は,放射温度を測定した雑木林(B1点),キャノピー内プロファイル測定を行
\
なった松林(B3点)ならびに繋留気球観測を実施した運動広場に隣接する雑木林(A点)の3ヶ
所である。土壌カップによるサンプルの採土は,10月23日の11時と15時に行ない,各地点毎に
3ヶ所で深さ2cm における土壌を採取し,オーブンを用いた乾熱法により土壌水分を求めた。表
A.2−4は,上記方法により得られた結果である。表中の各重量の単位はgで,重量は固相+液
相+カップの重さを,乾燥重量は固相+カップの重さを示す。
一56一
気象研究所技術報告 第30号 1992
表A.2−2
パイバル観測により得られた森林公園における風速と風向の鉛直プロファ
イルデータ。データの単位は1風速がm/s,風向がoを示す。表中,P−1∼P.6
とあるのはラン番号,15:31とあるのは15時31分を示す。
Pilot Ba”oon Observation
FQrestPark1986.10.23
42
129
57,9
5.5
16
208
223.9
10,8
284
299.9
9.9
286
279
279
349
364.9
11.8
289
144.9
1葉.3
389
404.9
11.9
291
423
438.9
11.9
294
476
491.9
15.9
291
Level Height(m)Hieght above M,L W,Speed Direction
5.1
36
47
51.9
1田
116.9
9
299
151
1669
10,7
291
197
212,9
11.9
291
251
266.9
13.1
292
302
317.9
11.9
291
347
362.9
11,4
291
390
405.9
10.2
292
12345678
Levei Height(m〉Heightabove M。L、W、Speed Dlrection
5.3
32
29
47,9
170.9
11,1
201
216,9
10.8
3G4
298
298
248
263,9
11,8
299
299
314.9
12
299
355
370,9
13,9
297
406
421,9
11,1
296
98
113.9
155
8、2
1234567i
82345678
12345678
12345678ー2345678
Level Height(m)Heightabove M.L.W.Speed Directlon
Level Height(m)Height above M.L W.Speed Direction
33
4、4
39
48,9
129.9
10.7
292
190
205.9
13.9
290
246
261.9
13.5
288
303
318.9
14.3
289
292
294
295
”4
358
373,9
13,5
411
426.9
16,9
464
479.9
12.2
LeveI Height(m)Heightabove M.L.W.Speed Direction
4.8
27
306
42.9
96
172
僕11.9
7.3
296
187,9
11.2
290
226
241.9
12.5
294
266
281.9
11.8
12
298
298
299
299
30≧
319.9
349
364.9
13。4
399
414,9
12,8
Level Height(m)Helght above ML W.Speed .Directlon
一57一
27
42.9
5.3
31
79
94.9
7.7
134
149.9
937
191
206.9
10,1
236
251.9
14.6
3G3
304
296
295
270
285.9
10,5
295
305
320,9
11.8
347
362.9
11.1
297
297
気象研究所技術報告 第30号 1992
(次頁まで続く)森林公園内のキャノピー層内の乾球・湿球温度プロファイ
表A.2−3
ルデータ。表中の1ch,3ch,5chは,各々地上12.65m,6.9m,3.5mにおけ
る乾球温度,2ch,4ch,6chは,各々地上12.65m,6.9m,3.5mにおける湿
球温度を示す(巣位は。C)。
Musashi Hill ForestPark
CanopyTempemture,HumidityProf∬eD繊
D砥e:1986/10!21−24
測定項目及び高度
CH
1
2
3
4
5
6
項目 高度
Tdry 12.65m
Twet 12.65m
Tdry 6.9皿
Twet 6.9皿
Tdry 3.5m
Twet 3.5m
年月日
時分
1ch
2ch
3ch
4ch
5ch
6ch
1986!10/21
13:30
16.85
12.05
16.65
10.55
16.60
10.50
1986/10/21
14:00
17.10
12.25
16.87
10.75
16.83
10.68
1986/10/21
14:30
16.98
12.32
16.83
10.92
16.83
10.93
1986/10!21
15:00
16.73
12.23
16.53
10.95
16.53
10.95
1986/10/21
15:30
15.98
11.93
15.90
10.73
15.90
10.73
1986/10/21
16:00
15.10
11.35
15.02
10.30
14.93
10.33
隻986/10/21
16:30
14.30
10.87
14.00
9.88
13.70
9.92
1986!10/21
17:00
13.77
10.43
13.20
9.52
12.68
9.48
1986110/21
17:30
12.90
10.07
12.63
9.25
12.20
9.15
1986/10/21
18:00
12.38
9.90
12.31
9.18
11.90
9.03
1986!10/21
18:30
11.33
9.73
11.47
9.25
11.47
9.15
1986/10/21
19:00
11.07
9.42
11.03
9.10
11.00
8.97
1986/10/21
19:30
10.58
9.10
10.47
8.77
10.38
8.68
1986110/21
20:00
10.23
8.93
10.10
8.57
1986/10/21
20:30
10.17
8.75
10.07
8.40
1986!10/21
21:00
10.10
8.73
1986!10!21
21:30
10.20
8.80
1986110!21
22:00
10.08
8.80
9.73
1986!10/21
22:30
9.78
8.70
9.48
1986/10!21
23:00
9.63
8.55
1986/10121
23:30
9.30
8.47
1986/10122
0:00
9.17
1986!10/22
0:30
1986!10/22
9.97
10.07
8.50
8.29
8.41
9.87
8.40
8.45
9.97
8.40
8.47
9.50
8.37
8.43
9.37
8.43
9.39
8.43
9.39
8.43
8.35
9.17
8.35
8.30
9.18
8.99
8.18
8.95
8.13
9.20
8.50
8.92
8.20
8.83
8.07
1:00
9.27
8.47
9.05
8.25
9.03
8.13
1986/10/22
1:30
8.78
8.25
8.77
8.10
8.77
8.00
1986!10/22
2:00
9.07
8.13
9.03
8.01
9.03
7.91
1986/10/22
2:30
9.03
8.09
8.90
8.00
8.87
7.87
1986/10/22
3:00
9.22
8.18
9.07
8.08
9.07
7.97
1986/10/22
3:30
4100
9.87
8.63
9.67
8.40
9.55
8.20
9.99
8.70
9.88
8.43
9.87
8.33
1986/10/22
9.97
10.17
一58一
気象研究所技術報告 第30号 1992
1986/10122
4:30
10.47
1986/10/22
5:00
10.67
1986/10122
5:30
1986/10!22
6:00
1986/10!22
6:30
8.97
9.03
10.30
8.68
10.27
10.43
10.27
10.57
9.15
10.50
8.70
8.83
10.50
10.63
9.17
10.63
9.00
10.63
10.70
9.30
10.70
9.08
10.70
9.00
9.08
8.68
8.73
8.87
1986!10!22
7:00
10.75
9.60
10.60
9.50
10.60
9.50
1986/10!22
7:30
11.01
9.95
11.01
9.87
11.01
9.87
1986!10!22
8:00
11.10
10.10
11.10
10.00
11.10
1986!10122
8:30
11.67
10.53
11.67
10.20
11.67
1986!10122
9:00
11.43
11.00
11.43
10.95
11.43
10.95
1986!10/22
9:30
12.20
11.73
12.20
11.73
12.20
11.73
9.90
10.20
1986/10122
10:00
14.23
13.27
14.23
13.27
14.23
13.27
1986/10!22
10:30
15.53
14.OO
15.33
13.77
15.13
13.77
1986/10/22
11100
17.40
14.20
16.87
14.37
16.30
14.27
1986/10122
11:30
20.OO
16.05
19.62
15.27
19.13
15.27
1986!10/22
12100
21.10
16.27
28.50
15.20
20.37
15.17
1986110122
12:30
20.77
15.67
20.30
14.60
20.28
14.57
1986/10/22
13:00
19.62
14.53
19.53
13.38
19.53
13.38
1986/10/22
13:30
18.28
13.30
18.18
12.13
18.18
12.20
1986/10!22
14:00
18.57
13.28
18.31
12.07
18.25
12.08
1986/10!22
14:30
18.60
13.11
18.37
11.87
18.35
11.97
1986/10/22
15:00
18.20
13.01
17.95
11.72
17.95
11.87
1986/10122
15:30
17.60
12.67
17.38
11.40
17.38
11.52
1986/10122
16:00
16.58
12.13
16.45
11.10
16.45
11.12
1986/10122
16:30
15.37
11.32
15.33
10.30
15.33
10.30
1986/10!22
17:00
14.53
10.92
14.53
10.03
14.53
10.03
1986!10122
17:30
13.65
10.25
13.65
9.52
13.78
9.52
1986!10/22
18:00
12.88
9.80
12.88
9.00
12.88
!986/10!22
18:30
12.35
9.33
12.35
8.67
12.35
9.00
8.67
1986110!22
19:00
12.10
8.87
12.10
8.17
12.10
8.17
1986!10122
19:30
11.65
8.63
11.65
7.83
11.65
7.83
1986!10122
20:00
11.17
8.18
11.17
7.65
11.17
7.65
1986/10/22
20:30
11.11
8.00
11.11
7.18
11.11
7.18
1986/10/22
21:00
10.97
7.80
10.97
7.03
10.97
7.03
1986/10/22
21:30
10.53
7.50
10.53
6.88
10.53
1986/10/22
22:00
10.13
7.20
10.13
6.67
10.13
6.88
6.67
6.47
6.27
6.15
5.93
1986/10/22
22:30
9.90
9.60
9.90
9.60
9.90
23:00
7.08
6.93
6.47
1986!10/22
6.27
9.60
1986/10/22
23:30
9.31
6.75
9.31
6.15
9.31
1986!10!23
0:00
8.95
6.47
8.87
5.93
8.80
1986/10!23
0:30
8.37
6.17
8.15
5.67
8.08
5.65
1986/10/23
1:00
7.67
5.83
7.48
5.37
8.33
5.23
1986110/23
1:30
7.38
5.75
6.98
5.18
6.73
5.05
1986/10!23
2100
7.13
5.57
6.72
5.02
6.28
4.87
1986!10123
2:30
6.90
5.23
6.25
4.87
1986/10/23
3:00
7.08
6.55
1986/10!23
3:30
6.27
1986/10/23
4:00
6.36
5.25
4.87
4.80
4.78
4.30
4.05
5.98
6.10
4.72
4.58
4.15
3.85
5.62
5.40
59
5.31
4.83
気象研究所技術報告 第30号 1992
表A.2−4 森林公園内雑木林(A点,B1点),松林(B3点)における地表面付近(深さ
2cm)の土壌水分量。表中の重量の単位はg。
Musa血Hi且ForestPark
Soil WaterD伽
Date:1986!10!23
Po血
Time
重量
A
A
A
10:50
35.64
27.46
10.42
32.4
10:50
29.54
22.96
10.94
35.4
乾燥重量 CUP重量
含水率皿%
含水比M%
10:50
38.14
27.52
11.08
39.2
B1
B1
B1
11:00
45.34
31.52
10.90
40.1
11:00
39.08
28.04
11.11
39.5
48.0
54.7
64.6
67.0
65.2
11:00
34.40
25.63
10.65
36.9
58.5
B3
B3
B3
11:10
26.50
21.22
11.03
34.1
51.8
11:10
27.80
20.55
10.82
11:10
29.89
23.42
10.63
42.7
33.6
50.6
A
A
A
14:50
31.27
24.99
10.87
30.8
14:50
23.85
17.92
10.76
45.3
14:50
30.45
23.22
10.93
37.0
15110
33.00
23.75
io.26
15:10
27.63
20.07
10.49
40.7
44.1
15:10
28.17
21.47
11.17
39.4
58.8
68.6
78.9
65.0
14:40
27.61
21.39
10.94
37.3
59.5
14:40
25.09
19.95
10.87
36.1
56.6
14:40
25.65
21.30
10.94
29.6
42.O
B1
B1
B1
B3
B3
B3
74.5
44.5
82.8
Appendix3=1987年度観測
森林キャノピー層の群落構造を調べるために,キャノピー層内における風速と気温のプロファ
イル観測を実施した。観測地点は,国営武蔵丘陵森林公園の雑木林で,周辺のキャノピーの平均
的な樹高は約12mである。観測は,雑木林内にある放送用のパンザマスト(高さ19m)を利用
して行なった。観測は,1987年10月28日に実施した。この時期はまだ紅葉は始まってはおらず,
落葉はまだ見られない。
本観測の目的は,キャノピー層の構造を明らかにすることである。従って,キャノピー層内の
風速の測定は,風速の絶対値ではなくキャノピー層トップにおける基準風速U refとの比U(z)/
Urefを正確に求めることが必要とされる。そこで,キャノピー層トップより約7mほど高いパン
ザマストの頂上部に三杯式微風速計(牧野応用測器AF750)を固定し,そこでの風速を基準風速
とした。そして,キャノピー層内の風速プロファイルは三杯式微風速計を上下させて,一部キャ
ノピー層外も含む10高度(1,3,5,7,9,10,11,12,14,17m)で約2分間ずつ風速計を静
一60一
気象研究所技術報告 第30号 1992
止させ,基準風速計とのパルス信号のカウン不比(U(z)/Uref)を求める方法を採用した。測定は,
風速計を上下させながら9回行ない,各々の高度毎に平均パルスカウント比を求め,無次元風速
の平均鉛直プロファイルとした。測定は,9時43分に開始し,15時35分に終了した。表A.3−1
は,上記の方法によって得られた各レベルにおけるキャノピー内風速計のカウント数(U comt),
基準風速計のカウント数(Uref.countlならびに無次元風速(U/Usef)の生データである。表に
は各レベル毎の平均無次元風速(Umeah)も合わせて示した。
キャノピー内の気温プロファイルの測定は,風速のプロファイルと同様に電動式通風乾湿計(吉
野計器SY−1型)の水銀温度計を小型の白金抵抗測温体に交換したものを上下させ,一部キャノ
ピー層外も含む10高度(1,3,5,7,9,10,11,12,14,17m)で約2分問ずつ温度計を静止
させた時の平均気温を生データとした。気温のプロファイル測定の場合は,11時58分より15時
35分にかけて3回温度計を上下させ,上昇時,下降時のプロファイルをそれぞれRUN1から
RUN6とした。表A.3−2は上記の方法により得られた気温の鉛直プロファイルデータである。
表中のデータの単位は,℃である。
表A.3−1
(次頁まで続く『)森林公園内雑木林における三杯式微風速計の高度別カウン
ト数と基準風速計(高度18.5mに固定)のカウント数。表にあわせて各高度
毎の平均無次元風速を示す。各高度の地上からの高度は,別表に示した(単
位m)。
C
e
−
鴨1234567890re
e
l
e
I
﹂
f
R
e
Helght
NuSaShi Hill FQreSt Park
Canopy Wlnd Proflle Raw Data
Date:1987/10/28
From l O9:45
TO l15:35
1.43
5,43
5.43
7,43
9,43
10.43
11,43
Le〉e1:1
12.43
Umean= O.2138
50
26
Uref,count
54
217
159
U/Uref
O,249
Ucount
52
Uref count
∪/Uref
200
89
286
34
246
O,2G2
O,255
O,3判
Q,1:38
51
76
78
185
167
161
263
284
251
198
28
153
O,167
O,362
O,505
○,472
O,297
O,320
○,291
O,513
○,185
79
32
55
lO6
73
49
69
34
Uref count
243
151
lO1
313
239
156
181
149
∪/Uref
○,325
O,212
○,545
O,339
0,305
○,314
O,581
O,228
16
16
i6
16
44
79
279
285
172
144
154
312
365
316
59
227
37
211
1354
Uref count
∪/Uref
○,057
○,056
O,093
0,111
○,286
O,253
O,249
O,253
O,260
O,175
O,280
140
39
150
59
292
Q,314
O,186
O,260
67
196
33
198
○,265
Ucount
U count
51
Leve1:2
17,45
n
62
19.5
Umean胃 O,:324
Le〉e1:3
Leve114
Ucount
Umea∩= O,297
91
73
14.45
一61一
Umean冨 O.248
91
80
4831
気象研究所技術報告 第30号 1992
Umean昌 O、287
Leve1:5
Ucount
73
52
49
32
76
61
78
89
61
Uref、count
188
204
229
81
193
216
325
238
225
29
195
∪/Uref
O,388
O,255
O,214
O,395
○,394
O,282
○,240
O,374
Q,271
O,149
Ucount
61
66
92
296
229
55
145
39
Uref count
70
162
121
332
273
87
1i8
63
217
196
∪/Uref
O,206
O,288
O,432
O,379
O,322
O,277
Q,161
○,274
O,290
O,122
Ucount
78
69
52
69
70
Uref count
213
157
105
187
230
83
263
59
262
47
187
U/Uref
O,366
O,439
O,495
O,369
O,504
Q,316
O,225
O,251
Ucount
87
81
l O6
58
96
216
183
168
167
82
267
119
Uref count
55
75
385
500
79
281
207
∪/Uref
O,403
○.‘443
O,75:3
O,631
○,:347
O,307
Q,311
O,320
○,281
O,348
Ucount
170
224
94
Uref count
254
261
142
lOO
126
257
339
200
296
∪/Uref
O,669
○,858
O,662
O,794
O,758
O,676
197
183
326
327
346
317
221
Urer count
205
254
218
∪/Uref
O,807
1,077
O,997
1,091
1,014
Umean= O,263
しevel:6
Leve㌃7
Le〉e1:8
Umean3 0,313
6!
65
215
270
O,284
O,241
24
Umean認 O,372
Le〉e1二9
しeve1:IO
Ucount
・44
Umean冒 O.765
151
201
72
235
200
230
184
220
O,686
O,855
O,870
O,821
224
Umean3 0,997
一
表A,3−2 森林公園内雑木林におけるキャノピー層内気温プロファイルデータ。 デ
タの単位は。C。
Musashi Hi”F◎rest Park
Canopy 「陰mperature Profile Data
Date :1987/10/28 、From:11:58
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Uヨ!EL
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地表面と大気のエネルギー輸送の基礎的研究