気候・気象学

1学期 月曜 3限 4月14日から、A306号室

このウェブページは http://macroscope.world.coocan.jp/ja/edu/ris/met/ です。

日程と各回の教材本文へのリンク (順次書きたしていきます)

「#」をつけたところは、稲津『気象学の教科書』の対応するところを示します。

• 4月14日 (第1回)
  • [気候・気象・気候システムについての序論] (#1.1(5) 大気と空気)
  • 天気図や気象観測データの所在 (このページの下のほうを参照。)
  • [時間と空間、物理量の「次元」と単位、けたのちがう数量 (「地学 II」教材ページ)] (#付録A 単位の話)
• 4月14-20日は「科学技術週間」とされていて、気象研究所 (4月16日)、防災科学技術研究所 (4月19日) など おおくの研究機関の一般公開行事があります。そのうちいくつかは、 [個人ブログの記事カテゴリー「行事お知らせ」の記事群]で紹介しましたが、紹介しきれていません。 授業にさしつかえない範囲で参加をすすめます。
• 4月20日 (第2回)
  • [放射]
  • (予定している内容) 電磁波、太陽放射と地球放射 (#1.1)、電磁波の反射・吸収・射出 (#1.3)、地球全体の放射収支 (#1.4(1))、温室効果の概略 (#1.4(2))
  • (地学 II 教材ページ) [放射 (電磁波によるエネルギーの伝達)、恒星の出す放射] ... 気候・気象学では、このページのはじめから「「黒体放射」のエネルギースペクトル(波長別エネルギー分布)」までと、 「点光源または一様な球面の光源からひろがっていく電磁波」を参照する。
• 4月27日 (第3回)
  • [放射] つづき
  • 電磁波の散乱 (#1.2)、電磁波を吸収・射出する大気成分 (#1.3)、気象衛星が見ているもの (#1.5)

増田の教材用ウェブページの記号

• [*] アクセス制限があります。パスワードで読めるようにします。
• [外] わたしの作成した教材でなく他者によるページへのリンクであることを明示するものです。 (これがなくても他者のページであるばあいもありますが。)
• [用語補足] [補足] わたしのブログ記事へのリンクです。 これまでいろいろなところで授業をしてきて説明しきれなかったことの補足として書いたものが多いです。 書きかたが気まぐれですが、興味のある人は読んでみてください。 (なお、わたしのブログには授業とまったく関係のない話題の記事もあります。)
• [ウェブページでの数式の表現についてのおことわり]
• [ギリシャ文字]

この授業の性格、前年度との変更

科目名の趣旨は気象学と気候学の両方にわたるものですが、 気候学でも気象データをつかうことは必須なので、 この科目では、気象と気候にわたる概論をのべたあとは、 気象学でつかわれるおもな気象要素とその相互関係を学ぶことに集中します。 そこで、ある程度の数式や数値計算に慣れることも必要になります。

2021-2024年度には、気象学でつかわれる運動方程式などの主要な数式がわかることを目標として、 佐藤 尚毅 『基礎から学ぶ気象学』 を教科書としてきました。

2025年度は、「総観気象学」も担当 (半分くらいを分担) することになったので、 両科目にわたって内容をみなおしました。 運動方程式などをきちんとしめすのは「総観気象学」のほうでやることにし、 「気候・気象学」であつかう数式は、やや単純化したものにします。 昨年度までの「気候・気象学」をとって今年度の「総観気象学」をとる人は、 内容のかさなりがありますが、大事なことはくりかえしやるのだと思ってください。

「気候・気象学」のほうは、だいたい 稲津 将 『気象学の教科書』 にそったものにします。 ただし、この本での数式は、物理量と数値との区別があいまいで、手本としてすすめられないところがあり、 そのつど注意をのべることにします。

授業の手順について

• 原則として対面授業です。
• 授業関係の連絡を OpenLMS でおこなう予定ですが、2025年度のくわしいやりかたは、 2025-03-27 の時点では未定です。きまりしだいここで補足説明します。
• 授業参加状況を小課題に応答しているかで見ます。(増田単独担当科目では) 出席は成績に関係させません。
• 小課題の答えや中間・期末レポートの受けつけを OpenLMS でおこなう予定ですが、くわしくは未定です。授業中に説明します。
• 教材をこのウェブページに置きます。当日まで改訂します。 当日以後に改訂・補足することもあるかもしれません。
• ウェブページ中「(*)」や「アクセス制限あり」のところのパスワードは授業中に説明します。

シラバスより

授業の目的

気候学・気象学を深く学ぶための基礎知識を学ぶ．気象学の基礎概念を理解し物理法則にもとづく気象要素の計算ができるようになることをめざす．空間分布をもち時間とともに変化する物理量のさまざまな切り口による図示に慣れる．気候・気象現象について考察できる能力の育成をめざす．

到達目標

地球大気の状態を示す変数とそれらの相互の関係を理解し，気候・気象現象を物理法則にもとづいて説明できるようになる．

授業計画 (シラバスに書いたもの)

だいたい稲津 『気象学の教科書』)にそって進めるが、順序は変更する。下のリストでは「#」に対応する教科書の章・節番号を示す。講義内容は教科書のとおりとはかぎらない。順序や各回の内容は準備段階での予定であり、履修者の理解度や現実に起きた気象現象に応じて変更することがある。

• 【第1回】 気候・気象・気候システムについての序論、大気と空気 (#1.1(5))、天気図や気象観測データの所在、物理量の単位 (#付録A)
• 【第2回】 電磁波、太陽放射と地球放射 (#1.1)、電磁波の反射・吸収・射出 (#1.3)、地球全体の放射収支 (#1.4(1))、温室効果の概略 (#1.4(2))
• 【第3回】 電磁波の散乱 (#1.2)、電磁波を吸収・射出する大気成分 (#1.3)、気象衛星が見ているもの (#1.5)
• 【第4回】 気圧・気温・密度・状態方程式 (#3.1(2))、重力と鉛直方向の気圧傾度力とのつりあい (#3.1(4-5))
• 【第5回】 空気塊の鉛直運動と成層の安定性 (水の相変化のないばあい) (#3.1(1), #3.2)、水蒸気 (#3.1(3), #2.1)
• 【第6回】 雲 (#2.2, #1章コラム4)、雪 (#2.4)、雨 (#2.3)、降水と雲の観測 (#2.5)
• 【第7回】 水の相変化をともなう空気塊の鉛直運動と成層の安定性 (#3.3-3.5)
• 【第8回】 風の観測 (#4.5)、上空の気象観測 (#3.5(1))、気圧傾度力 (#4.1(1))、コリオリの力 (#4.2(1))、地衡風 (#4.2(2))
• 【第9回】 水平発散と鉛直風 (#5.1(1))、渦度 (#5.1(2))、高層天気図と上空の風 (#4.3)、風による物質の輸送 (#4.4)
• 【第10回】 地表付近の風 (#4.2(3))、大気と海・陸のエネルギー交換 (#4.1(2)後半)、海陸風 (#4.1(2))、モンスーン (#4.1(3))
• 【第11回】 対流 (#6.1)、ハドレー循環、貿易風、偏西風 (#5.2)、温帯低気圧と中緯度の大気大循環 (#5.3)
• 【第12回】 熱帯低気圧 (#5.4)、積乱雲をともなう対流とメソスケール現象 (#6.2-6.3)
• 【第13回】 エルニーニョ・南方振動 (#7.3)、気候変化 (#7.4)、天気予報 (#7.1-7.2) の概略

今年度は気象学で使われる数式をきちんと示すことは「総観気象学」でやる方針にしたので、「気候・気象学」は昨年度よりは数式を少なめにするが、それぞれの文脈で主要な数量どうしの関係を示す式を持ち出して数量の計算をする。なお、稲津『気象学の教科書』の数式の表現は物理量と数値の区別があいまいなところがあるので、そのつど修正して提示する。

授業実施形態

対面授業．講義を主とし，期末と中間のレポートのほか、小課題を出題することがある。レポートや小課題の内容はおもに物理量に関する計算であり手計算でも不可能ではないがパソコン利用を期待することがある。

成績評価の方法

期末および中間のレポートに現われた学習到達度(合計60%)と小課題の回答提出状況(40%)によって総合的に評価する．

教科書・参考書

教科書

• 稲津 將 [まさる], 2022: 『気象学の教科書』 (気象ブックス 047)。成山堂書店, 203 pp. ISBN 978-4-425-55461-4. [読書メモ]

指定書

(入門教科書類をいろいろ読みくらべてみようという趣旨です。)

• 小倉 義光 (初版 1984, 第2版 1999) 2016: 『一般気象学 第2版 補訂版』。東京大学出版会, 308 pp. ISBN 978-4-13-062725-2. [読書メモ] [旧版の読書ノート] [くわしい目次]
• 浅井 冨雄, 新田 尚 [たかし], 松野 太郎, 2000: 『基礎気象学』。 朝倉書店, 202 pp. ISBN 978-4-254-16114-4. [読書ノート]
• 保坂 直紀, 2023: 『地球規模の気象学』 (ブルーバックス B2245)。講談社, 257 pp. ISBN 978-4-06-530092-3. [読書メモ]
• 田中 博, 伊賀 啓太, 2021: 『はじめての気象学 (改訂版)』 (放送大学印刷教材 8247)。放送大学教育振興会 (発売: NHK出版), 258 pp. ISBN 978-4-595-32288-4. [読書メモ] [旧版の読書メモ]
• 釜堀 弘隆, 川村 隆一, 2018: 『(トコトン図解) 気象学入門』。講談社, 244 pp. ISBN 978-4-06-155239-5. [読書メモ]
• 古川 武彦, 大木 勇人 [はやと], (初版 2011) 2023: 『(図解) 気象学入門 改訂版』 (ブルーバックス B2235)。講談社, 315 pp. ISBN 978-4-06-532633-6. [読書メモ] [旧版の読書メモ]
• 佐藤 尚毅 [なおき], 2019: 『基礎から学ぶ気象学』。東京学芸大学出版会, 205 pp. ISBN 978-4-901665-58-2. [読書メモ]
• 近藤 純正, 1987: 『身近な気象の科学』。東京大学出版会, 189 pp. ISBN 4-13-062088-6. [読書メモ]
• 近藤 純正, 2023: 『身近な気象のふしぎ』。東京大学出版会, 186 pp. ISBN 978-4-13-063719-0. [読書メモ]
• 日下 [くさか] 博幸, 2013: 『学んでみると気候学はおもしろい』。ベレ出版, 261 pp. ISBN 978-4-86064-362-1. [読書メモ]

参考書

シラバスにはとくにあげていませんが、授業中紹介した本を追加していきます。

天気図や気象データの所在

ひとまず、日本の気象庁によるもの。

気象庁ウェブサイト

https://www.jma.go.jp/

JMA は 英語名 Japan Meteorological Agency から。

• 最近 1～2 日の実況と短期予報は「防災情報」の下
• それよりまえの実況は「各種データ・情報」の下
• 地方官署が発信する情報は「地域の情報」の下。たとえば埼玉県は熊谷地方気象台が発信。
• 「防災情報」や「各種データ・情報」にでているものの説明が「知識・解説」にあることがある。
• 気象庁の組織 (地方官署の配置もふくむ) は「各種申請・ご案内」の中の「気象庁について」の下。

天気図

• 「各種データ・情報」の「気象」の下の「過去の実況天気図 / 日々の天気図 / 保存用天気図」 (「保存用天気図」の提供は最近はじまった。)
• それより古い時期の気象庁やその前身による天気図は気象庁ウェブサイトからは公開されていないが、 「デジタル台風」(国立情報学研究所 北本朝展教授) のサイトの「100年天気図データベース」 https://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/weather-chart/ にある。 見たい年月日がわかっていれば「天気図カレンダー検索」から見ていくとよい。

気象庁が運用する地上観測点での観測データ (アメダスをふくむ)

• 「各種データ・情報」の「気象」の下の「過去の気象データ検索」と「過去の地点気象データ・ダウンロード」。
• [2024-04-14 臨時の注意] 「ダウンロード」のほうはメインテナンスのため休止中。再開みこみは4月末ごろ。
• 高層気象観測 (ラジオゾンデ) と、地上気象観測データの年別値は、「検索」のほうにだけある。
• (用語補足) [高層] (2015-04-12)
• 地上気象観測の月別値・日別値・時別値をパソコンでつかいたいならば、 「ダウンロード」で CSV ファイルにするのがよい。複数の地点、複数の気象要素をまとめてダウンロードすることができる。 ただし、このサイトは混雑しやすく一度のダウンロード量の制限がきびしい。 また、CSVファイルに地点IDがはいらず地点名で区別する必要があり、同じ名まえの地点があると注意が必要。
• 気象庁の2019年以前の観測データは、ディスクの形で、気象業務支援センターから有料で提供されている。 2010-2019年のアメダス・地上気象データはオフラインでとりよせたものをつかえるようにしてあるので つかいたい人は相談してほしい。2009年以前は需要に応じて解読する。2020年以後は残念ながらない。

「気象再解析データ」

• 観測値と数値予報モデルをくみあわせた「データ同化」という方法でつくられた格子点データ。
• (用語補足) [再解析 (reanalysis)] (2016-05-18)
• (用語補足) [データ同化 (data assimilation)] (2022-06-25)
• 日本の気象庁による再解析データの入り口は https://jra.kishou.go.jp/ (kishou.go.jp というインターネットドメイン名は 気象庁が jma.go.jp をとるまえからつかっていた。)
• 最新版の再解析は JRA-3Q。 数値データは気象庁のサイトになく、たとえば DIAS https://diasjp.net/ にある (ダウンロードにはユーザー登録が必要)。
• ひとつまえの版 JRA-55 の月別の平年値 (1981-2010年) を図化した「JRA-55 アトラス」がある。 https://jra.kishou.go.jp/JRA-55/atlas/jp/ (JRA-3Q についてのそのたぐいのものはまだないようだ。)

日時についての注意

• 世界時 (universal time) ... 経度 0度 (グリニッジ子午線) での平均太陽時。 実用には「協定世界時」 (universal time coordinated) がつかわれ、UTC と略される。
• 日本標準時 (Japan standard time, JST) ... 東経135度での平均太陽時。 世界時と 9 時間ずれている。00 UTC が 09 JST、12 UTC が 21 JST。
• 気象庁は世界むけと専門家むけには UTC、日本国内の一般社会むけには JST で情報をだしている。 両方がまざることもあるので区別に注意。 (奇妙な例: 「過去の実況天気図」では画像中に文字で書かれた時刻はJSTだが画像ファイル名はUTCでついている。)

過去の教材ページ

(リンクさきがなくなっているばあいや、別のものにおきかわってしまうばあいもあります。)

[2024年度の授業ページ]

[2023年度の授業ページ]

[2022年度の授業ページ]

[2021年度の授業ページ]

オフィスアワー ([親ページ]参照)