緯度経度の ます目で 現象の発生位置をかぞえる (例、台風の発生)

空間のうちの いろいろなところで発生しうる現象の分布をみるとき、 空間を、座標軸に平行な格子線でくぎって、 それぞれの ます目 ごとの件数をかぞえる、という方法がよくつかわれる。 (そして、えられた件数を地図上に表示することが多い。)

例として、台風の発生を、緯度 5度、経度 10度の格子でかぞえてみる。 「台風の発生」とはなにかという問題と、データ源については、 (他の題材をあつかうばあいにはあまり関係ないので) あとでのべる。

【そのようなことをした文献の例としては、田辺 (1967) がある。 海域を緯度・経度 5度にくぎって、1950-1964年の台風発生数をかぞえている。 それから、台風を (発生時ではなく) 最大発達時の中心気圧によって分類している。 田辺 (1967) の 図2 に書いてある「988」などの数字はこの中心気圧を平均した値だ。 しかし、ここで参考にしてほしいのはその下の「5」のほうで、箱ごとの発生件数である。】

データ例

気象庁の「台風位置表」 (下で説明する) から、 2022年の台風1号から6号までの情報を CSV ファイルにした。

• loc_of_ts_generation_example.csv (文字コード ASCII)

各列はつぎのとおり。 (year と year_g はほとんどのばあい同じだが、念のため区別した。)

• id_work: 作業用の識別符号。ここでは 2022年の台風1号を T202201 とした。
• year: 年 (台風の番号づけにつかわれている年)
• num: (年のうちの) 台風番号
• name: 台風の名まえ (国際名)
• lat_g: 発生位置の緯度 (度、小数点下1けた)
• lon_g: 発生位置の経度 (度、小数点下1けた)
• year_g, month_g, day_g, hour_jst_g: 発生日時の年、月、日、時 (日本標準時による)

ます目で集計するプログラム

台風発生位置を csvファイルから読み、 ありうる年・月のそれぞれについて、 緯度 5度、経度 10度の格子で集計し、 結果を標準出力に 数字で 地図上の位置にだいたい対応する配置で 書きだす。

• gridbox_count_ts_generation.py (文字コード UTF-8)
• 【[2022-08-18] 8月15日に置いたプログラムには、結果を書きだすときに南北の順が逆になるというまちがいがありました。 8月15日に訂正したものにさしかえました。】

「年、月、緯度範囲、経度範囲」の 4次元配列 を 確保し、 内容の初期値はゼロにしておき、 データを1件ずつ見てあてはまる配列要素の値に 1をたしていくようにした。

位置が ます目の境界線に一致するとき、1件を多重にかぞえるとまずいので、 ます目の範囲を「北緯 10度以上 15度未満」 「東経 130度以上 140度未満」 のように 設定して、片側にだけふくまれるようにしている。

集計結果を csv ファイルに書きだす

各年各月について発生位置をます目で集計するところまでは上のプログラムと同じだが、 結果を、ファイルに書きだしておく。

• gridbox_count_ts_generation_writecsv.py (文字コード UTF-8)

ファイルの形式は、緯度を縦、経度を横にした表をそのまま csv にする。 (南北は、csv には 南からはいっている。 上のプログラムの出力とは上下が逆である。)

集計の際には NumPy の配列をつかったが、csv とのやりとりは pandas の データフレームのほうが便利なので、配列からデータフレームに変換してから 書きだしている。

格子の緯度・経度の値はファイルには書きだされない。 年・月の値もファイル名に書かれるだけでファイルの内容には書きだされない。 ファイルを読んでつかうときに情報をおぎなう必要がある。

集計結果を地図に表示する (csvファイルにもとづく)

上のプログラムでつくった csv ファイルを読んで、 Cartopy をつかって、集計結果の数字を地図上に表示する。

• map_count_ts.py (文字コード UTF-8)

格子の緯度・経度は、gridbox_count_ts_generation.py の中でやっているとおりにあたえ、 箱の中央の位置を計算して、その位置を中心として数字の文字列をかくようにした。

csvファイルを、まず pandas のデータフレームに読みこみ、 それから NumPy の配列に変換してからつかっている。

台風の発生とは?

台風は、熱帯低気圧のうち、地上風が 35ノット以上 (約 17 m/s 以上) という 基準に達したものである。 (英語では、この基準に達したものを tropical storm (TS) という。) 台風のもとになった熱帯低気圧の発生は、かならずしも記録されていない。 質のそろったデータを得る便宜上、 「台風」あるいは TS の基準に達したときを「台風の発生」といい。 そのときの中心の位置を「発生位置」ということにする。

データ源

(1) 気象庁

各種データ・資料 > 過去の台風資料 > 台風位置表
https://www.data.jma.go.jp/yoho/typhoon/position_table/index.html

2001年以後の各年の、 それぞれの台風についてPDFファイルがあり、その中に表がある。 表では、原則として 6時間おきの各時刻ごとに、 緯度、経度、中心気圧、最大風速が書かれている。 「台風になった」のは、最大風速が 18 m/s に達したときである。 表の最初から 18m/s であることもあり、 そのばあいは最初の行の時刻が「台風発生」となっている。

(2) デジタル台風 (国立情報学研究所 北本 朝展 教授)

http://agora.nii.ac.jp/digital-typhoon/

このサイトの台風の位置や強さに関する情報の源は気象庁またはアメリカ軍である。 ここで示すものの情報源は気象庁なので、たぶん内容は実質的に (1) と同じ。 こちらは 2000年以前の記録も保存されている。

日時・シーズンで検索
http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/search_date.html.ja

2. 台風シーズンで台風系列を検索 → 北西太平洋 → 2022年
http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/year/wnp/2022.html.ja

個別の台風について見る。例、202201 (MALAKAS)
http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/summary/wnp/s/202201.html.ja

ここで、画面の上のほうにある「詳細経路情報」のリンクさきの表を見る。

ここでいう「台風の発生」は、 この表で「階級」が3になったところ、「最大風速」が35ノット以上になったとき にあたり、背景が薄赤になっている。 (このほかに、台風の条件をみたさなくなったときも、背景が薄赤になっている。)

文献

• 田辺 三郎, 1967: 台風の発生地域と最低気圧との関係。『天気』, 14: 203-207. (http://www.metsoc.jp/tenki/ の「記事検索」から検索してPDFダウンロード可能)