水蒸気収束量CをGAME-Tプロジェクトのラジオゾンデ強化観測から求める。 対象地域は、Bangkok, Ubon, Nong Khaiの3地点でかこまれた三角形領域とする。 ただし、流出高については、Mekong川の支流であるMun川のUbonから上流の流域をとり、三角形領域と同じとみなす。 対象時期は、1998年5月後半から6月前半の強化観測期間とする。 そのうち、3地点のゾンデ観測があり、 そのいずれも鉛直積算した空気の質量にして7000 kg/m2以上にわたって観測が行なわれている日時を有効とする。 (ほんとうはゾンデ上昇途中のデータ欠損や異常値がないかもチェックすべきだが、今のところしていない。) 5月16日12時(世界時)から6月15日18時までにわたる61回が有効となった。
/pub/sfc/earthobs/example/sonde/wb2/checkexist.awk。
使いかたはその中のコメント行に書いた。
ただし、変数prefixの中で指定している、データファイルのある
path名の「../」の部分は、他のディレクトリで作業する場合は、
「/pub/sfc/earthobs/example/」と書きなおす必要がある。各観測点について、各時刻の鉛直積算した水蒸気輸送ベクトルを求める ([実習3の作業3参照])。 鉛直積算した水蒸気輸送ベクトルの期間平均は、 3地点とも有効な全部の時点の値の単純平均で近似することにする。 (日周期変化を考慮して観測値に重みづけするべきかもしれないが、今回はしていない。)
/pub/sfc/earthobs/example/sonde/wb2/quv.awk。| 期間平均、鉛直積算水蒸気輸送ベクトル(kg /(m s)) | ||
|---|---|---|
| 地点 | 東西成分(正:東へ) | 南北成分(正:北へ) |
| Bangkok | 204.235 | 97.793 |
| Ubon | 231.907 | 155.323 |
| Nong Khai | 196.672 | 89.576 |
これを入力とし、プログラム
/pub/sfc/earthobs/example/sonde/wb/inflow.awk
(説明は[実習9のページ]参照)を使って
単位時間(秒)あたり正味で三角形領域にはいる水蒸気の質量を求めると
18.9177となるが、
ここでは計算上の長さの単位xunitを緯度1度の長さとしたため、
SI単位(kg/s)に換算するにはこれにxunitをmで表わした数値
(子午線ひとまわりの長さ[m単位]を360で割ればよい)をかける必要がある。
一方、三角形領域の面積は、平面幾何で近似することにし、
3点の緯度経度から計算すると、
緯度1度の長さを長さの単位として、7.01205という数値が得られる。
SI単位(m2)に換算するにはこれにxunitをmで表わした数値の2乗をかける必要がある。
水蒸気収束量Cは、単位時間あたり正味で三角形領域にはいる水蒸気の質量を面積で割ったものである。
長さの単位換算を行ないながら計算すると、
結果は2.4281 x 10-5 kg /(m2 s)となる。
時間の単位を秒から日に換算すると、2.09787 kg /(m2 day)となる。
水の標準の密度を仮定すると 2.09787 mm/day とも表現できる。
有効数字は2桁程度と思われるが、
収支の他の項とそろえるため0.01 mm/dayの桁までとることにする。
C = 2.10 mm/dayとなる。
/pub/sfc/earthobs/example/sonde/wb2/area.awk。/pub/sfc/earthobs/example/sonde/wb2/qconv.awk。各時刻の各地点の鉛直積算した水蒸気量は [実習3の作業3]で計算されている。 三角形領域の平均の鉛直積算した水蒸気量Wを 3地点の値の単純平均で近似することにする。 独立変数に時間(実際には1月1日からの平均の日付)をとり、 Wの時系列を直線回帰して、直線の傾きを求めると、-0.5421となった。 桁数をそろえると、dW/dt = -0.54 mm/dayである。
大気の水収支から P - E = C - dW/dt = {2.10 - (-0.54)} mm/day = 2.64 mm/day となる。
三角形領域の平均の降水量を、 暫定的に、三角形内にあるTMD(タイ気象庁)の観測点での降水量の単純平均で 近似することにする。 (MRC(メコン川委員会)が集めたデータの観測点も使うことができるが、 TMDと重複であるかどうかなどの疑問が残る地点があるので、 今回はTMDだけにしてみた。) なお、観測点の分布はかなり偏っている(同じ市内に2地点があることも多い)。 降水量の分布がなめらかであれば空間内挿してから集計するか 各観測点にそれが代表する面積を割り当てたほうがよく、 ランダムであれば単純平均のほうがむしろよいと考えられる。 残念ながら今のところどちらがよいかはまだ検討していない。
作業したファイルは
/pub/sfc/earthobs/example/precip/triangle/
にある。
地点数は21、いずれも5月16日から6月15日までの31日間に
日降水量のデータ欠損はなかった。
平均値を他の量と桁数をそろえて示すと、6.13 mm/dayである。
作業手順は次のとおり。
vertex_lola.txtを用意。awk -f inside_stn_xy.awk /pub/sfc/earthobs/data/gamet/precip/st_list/station_TMD.txt > inside_stn_xy_TMD.txtawk -f xprecip.awk inside_stn_xy_TMD.txt > xprecip.txt
awk -f ave_xprecip.awk xprecip.txt
なお、xprecip.awk中、prefixという変数で指定
している、データファイルの存在するpath名の
「../../../」という部分は、
プログラムを別のディレクトリに移動して使う場合には、
「/pub/sfc/earthobs/」と書きかえる必要がある。
また、集計の対象期間は
if( ((mon == 5) && (day >= 16)) || ((mon == 6) && (day <= 15)) ) {
という行で指定しているので、この数値を変えることによって変更できる。たとえば、5月17日から18日までを対象にするとすれば
if( (mon == 5) && (day >= 17) && (day <= 18) ) {
のようにすればよい。
また、毎回プログラム中の日付を書きかえたくないとし、
月をまたがって期間をとる必要がないとすれば、この行を
if( (mon == month) && (day >= dayb) && (day <= daye) ) {
のように書いておき、
awk -v month=5 -v dayb=17 -v daye=18 -f xprecip.awk xprecip.txt
のような形で実行するようにしてもよい。
大気水収支によるP-Eと、地上観測による降水量との差から求めると、 E = {6.13 - 2.64} mm/day = 3.49 mm/day となる。 (主観的印象では現実よりも大きいようだが、ありえない値ではない)。
メコン川委員会のLower Mekong Hydrologic Yearbookに収録された
Mun川のUbonでの1998年の毎日の流量(単位、m3/s)のデータ
/pub/sfc/earthobs/data/river/mun/mun_ubon_1998.txt
を使う。
5月16日から6月15日まで31日の日流量を平均すると
144.24 m3/sとなった。
水の標準の密度を使って時間あたりの質量になおすと、
144.24 x 103 kg/sである。
この地点から上流の流域面積は104000 km2であるから、
面積あたりの流出高にすると(面積の換算に注意)、
R = 1.38692 x 10-6 kg /(m2 s)となる。
時間の単位を秒になおすと、
R = 0.11983 kg /(m2 day)、
水の標準の密度を仮定すると 0.11983 mm/day とも表現できる。
桁数をそろえると、R = 0.12 mm/dayである。
dS/dt = P - E - R = {2.64 - 0.12} mm/day = 2.52 mm/day。 31日間では液体水換算で 78 mmだけ貯留量がふえていることになる。 (主観的印象だが、この値は現実よりも大きいようだ。 仮に三角形領域とMun川流域を同一視したが、 実際は少しずれており、Mun川流域でない部分でRが大きいのだと思う。)