セミナー F

2021年度 火曜 4限 (4月13日開始) A405教室

3年生のセミナーです。

このページは、頻繁に書きかえます。用のすんだお知らせなどは消します。 残しておくものは、別のページにして、ここにはリンクを置きます。

[4月14日変更] 気象分野では、「セミナーの基礎」として、夏に、3研究室合同で、 熊谷キャンパスで野外観測をおこなう予定です。 日程はまだ確定ではありませんが、8月24日(火)~27日(金)を予定しています。 その後は、その観測結果の解析と、 来年度の卒論にむけた課題を考えることが、セミナーの中心課題になります。

そのまえには、つぎの2つの主題を中心としていきます。

当面の日程

地表面エネルギー収支に重点をおいた気象学の勉強

前任の 中川 清隆 先生、さらにその前任の新井 正先生は、 地表面の熱収支に重点を置いておられました。 わたしも、まえからそれがだいじだと思っていますので、 その方針をひきつぎます。

地表面の熱収支は、全地球規模から人体程度の規模まで、どの場面でも重要で、 基本の理屈は同じなので、どんな規模の現象に興味をもつ人も、学ぶねうちがあります。

ただし、わたしは、自分の研究では、 グローバル (全地球規模) の気象データの解析 (集計、図化など) をおもにしてきました。 現地での観測の経験はほとんどなく、 理屈についても、小さな空間規模のことはあまりくわしくありません。 教えるためにも、勉強しなければなりません。

そこで、今学期は、地表面熱収支に重点をおいた教科書的な本を輪読し、 計算をやってみたりして、いっしょに勉強したいと思います。

本としては、いまのところつぎのものを考えています。 ただし、まだしぼりきれていません。 決定は、3研究室合同セミナーが一段落してからにします。

「熱収支」「エネルギー収支」という用語について

わたしは「エネルギー収支」ということばを使いたいです。 物理の基本的法則である「エネルギー保存則」(熱力学の第一法則)によって、 エネルギーは不生不滅な量なので、 エネルギーのたまりの量の変化は、エネルギーの流れにより、ほかの原因にはよりません。 そこで、エネルギーのたまりの量の変化と、エネルギーの流れの量のどちらかがわかれば、 他方の値を、収支計算によって得ることができるのです。

かつて、「熱量」がこのような保存則をみたすと考えられたことがありました。 「熱収支」という表現は、その考えのなごりだと思います。 熱力学の第一法則・第二法則が確立してからは、 「熱」は「仕事」とならんで、エネルギーの伝達の形である、という認識になりました。 熱のたまりの量を想定することは、物理のたちばでは、不正確な表現なのです。 しかし、現実に「熱収支」ということばはつかわれています。 おおまかにいえば、エネルギーのたまりのうちで、 運動エネルギーのたまりの大きさが相対的にちいさく、無視できるばあいに、 「エネルギー」を「熱量」と呼んでしまう、と思えばよさそうです。

気象庁などによる気象観測データの可視化(作図)・観察

気象については、気象庁によって、観測項目や時刻をそろえた多地点での観測がおこなわれています。 自分で観測をするにしても、そのまわりの気象庁による観測記録をいっしょに見ることが重要です。

気象要素には、時間変化もあり、空間分布もあります。 われわれのいる空間は3次元です。水平にかぎっても2次元あります。 4次元の時空間を一度に認識するのはむずかしいので、 そのうち1次元をとりだしてグラフにしたり、2次元をとりだして平面上の図にしたりします。 (水平2次元のばあいは地図上に表示することが多いです。)

わたしはそういう作業をしてきましたが、 自分が方法をならったのはだいぶ昔のことで、いまそのやりかたを教えるのはうまくありません。 2000年の時点での展望を [気候学とGIS]という文章に書きましたが、 それもやや古くなりました。いまの時代に即した教材をつくる試行錯誤をしながら教えるしかありません。

[4月14日 変更] 気象分野の 渡来先生、鈴木パーカー先生と相談した結果、 3年生のセミナーの、気象データを図にする実習を、 次回(4月20日)から3研究室合同でやりたいということになりました。 パソコンに端末ソフトウェアを入れて、 そこから、パーカー先生の研究室にあるサーバーにログインする形を予定しています。 Python (パイソン) をつかいますが、その使いかたは初歩から説明します。

みなさんそれぞれ、ノートパソコン(ラップトップ)を持ってきてほしいのですが、 持ってこられるパソコンがない人のぶんは、教員側で用意します。 パソコンは端末としてつかうだけなので、WiFiの通信機能さえあれば、 計算能力が高いものでなくてもかまいません。

[Rによる気象観測データの作図など] (4月13日に紹介したもの)

([2021-05-03] 上記の R の教材は追いかけなくてかまいません。同様なことを Python でやる教材をつくりました。)

[気象観測データ (1地点) のグラフ作成と基本的な統計処理 (Pythonによる試作)] [2021-04-29 追加]

[気象観測データ (多地点) の空間分布と時系列の作図 (Python による試作)] [2021-05-02 追加]

研究室について

わたしは、中川先生から、居室(3409号室)と、そのむかいの実験室をひきつぎました。 居室のほうは、新井先生が残された本が入口近くにありますが、 おもに、わたしが持ちこんだ本が置いてあります。 気象の教材、Rの教材、地球温暖化問題の本などがあります。 本の大部分(自分がすぐつかいたいもの以外)は貸し出し可能です。 (今年度は学生を居室に入れないことという規制があるのですが、 本を借りにくることはみとめようと思います。) 実験室のほうは、Windowsのパソコンが6台あって、動くそうですが、まだ動作を確認できていません。 つかってみたい人は言ってください。 ただし、そのうちいくつかは、OS を Linux に変更するかもしれません。 また、古い観測機器などを整理する必要があります。 整理のてつだいをお願いするかもしれません。 (実験室が整備できるまで、計算機による自習は、3号館2階のコンピュータ室か、各自のパソコンでやることをすすめます。)

オフィスアワー ([親ページ]参照)


(更新) 2021-05-10
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
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