読書ノート

数値天気予報の(アメリカでの)始まり / Weather by the Numbers (Harper)

現代の気象学、とくに数値天気予報の始まりを含む科学史の本としては NEBEKER (1995)のものがある。 その第10章で扱われている、 1946年から10年間にわたって PrincetonのInstitute of Advanced Study (IAS)で行なわれた Meteorology Projectを詳しく見たのが本書である。 ただし詳しいのは人の動き(だれがどこでいつ働いたか)についてで、 気象学的内容の説明は少ない。 そちらに興味がある人は、新田ほか(2009)、 NEBEKER (1995)、 あるいは現代の数値予報の教科書であるKALNAY (2003)の 第1章などを手がかりに文献を探索したほうがよいかもしれない。

この研究プロジェクトは、 一般的科学史や計算機の歴史では「VON NEUMANNのプロジェクト」として、 気象学者の間では「CHARNEYのプロジェクト」として語られることが多い。 VON NEUMANNぬきでは始まらなかったことも、 CHARNEYが、1948年初めの着任以来、中心となって働いたことも確かだ。 しかし、HARPERが注目するのは、 プロジェクトの立案には、気象庁(Weather Bureau)長官のREICHELDERFER、 その下で研究開発課長のような職にあったWEXLERと、 スウェーデン出身で当時シカゴ大学教授のROSSBYの働きが、 また実行には、ノルウェーまたはスウェーデンから1年くらいずつ交代で参加した ELIASSEN、FJØRTOFT (気象学者の間ではこの2人はCHARNEYの共著者としては記憶されている)、 HOVMÖLLER (経度・時間2次元の作図方法で記憶されている)、 BERGGERN、 BOLIN (当時の仕事はあまり記憶されていないが、 のち気象・気候関係の多くの国際協力の要となり、 IPCC初代議長にもなった[読書ノート]) などの人たちの働きも大きかったことだ。

数値天気予報には RICHARDSON (1922)[読書ノート] の教科書があったが、それはそのとおりにやると失敗するという手本でもあった。 CHARNEYの着任前は方針が定まらずメンバーがばらばらに研究をしていた。 CHARNEYは、まず基本方程式を徹底的に簡単にしたところから始め、 それで成功してから省略した要因を少しずつたしていくという方法をとった。 有意義な簡単化には、数学・物理の基礎的知識と、 対象となる天気現象に関する知識の両方が必要だ。 20世紀前半、ノルウェーのBergen大学地球物理学教室(Geophysical Institute) にいたVilhelm BJERKNESたちは、 物理に基づいて気象を理解しようという構想をもちながら、 実際にはおもに観測データを見る仕事をした。 それは総観(synoptic)気象学と呼ばれ、 同時刻の気圧・風などの気象要素の分布図を毎日作り、 それを時間を追って見ることによって、 構造(とくに温帯低気圧と呼ばれるもの)の移動・発達を認識した。 ところが、アメリカ合衆国の気象庁の大部分の人々は 経験とカンに基づいて予報をしているだけで、 (毎日の天気図をつくっていたという意味では、 地上に限ってだが総観気象を見てはいたのだが) 学問的背景をもっていなかった [この部分、TURNER (2006)も参照して認識をあらためた]。 ROSSBY (1928年にMITで教え始めた)をはじめとする ヨーロッパから来た教師たちの指導によって、 アメリカでも少しずつ総観気象学や気象力学を理解する人がふえてきたものの、 両方を理解する人はまだ少なかった。 スカンジナビアからの加勢が必要だったのだ (と思う。 もしかすると、新たに訓練されたアメリカ人でもよかったのだが、 ROSSBYがスカンジナビアの利益のために スカンジナビア人を起用した、 という可能性もあるが。)

本書の詳しい記述の対象は1955年ごろまでなので、 日本人としては1953年にプロジェクトに参加した岸保(GAMBO)勘三郎 (のち日本の気象庁で数値予報開発の中心となり、そののち東京大学教授)の 名前が出てくるだけである(担当した仕事の説明もない)。 日本出身者たちの大活躍 (どちらかと言えば気候モデルが主だが、数値天気予報への貢献も含む) はこのあと始まった。 スカンジナビア人と同様、アメリカで不足していた種類の人材だったのだと思う。 日本でも、物理を基礎とし、また現実の観測データをも見る気象学が教えられていた。 ROSSBYやCHARNEYのような斬新な理論を作りはしなかったが、 それを理解して改良することができた。 (ちなみに、東京大学の地球物理学教室[1990年まで]も英語名をGeophysical Instituteとしていた。) 他方、スカンジナビアと日本の違いとしてまずあげられるのは、 気候、とくに水蒸気量の違いだろう。 スカンジナビアでは、 降水(雨・雪)を計算に入れずに温帯低気圧の予測をし、 降水の分布はそれに付随すると考えてもよい。 日本の気象のよい予測には降水過程の表現が欠かせない。 このことがスカンジナビア人と日本人の役まわりの微妙な違いに反映されているような 気がするのだが、どうだろうか?

IASの計算機が動き当初のもくろみどおりの研究態勢ができたのは1952年だった。 それとほぼ同時に、この技術を実用化する組織づくりの話が始まった。 空軍で独自にやろうとする動きもあったが、人材を確保することが困難だった。 気象庁はプロジェクトからもどった若手のSMAGORINSKY (のちGFDL所長)に立案にあたらせた。 気象庁・空軍・海軍の共同数値天気予報隊 Joint Numerical Weather Prediction Unitが1954年に発足し (隊長はCRESSMAN)、 1955年からリアルタイムの数値予報を始めた。 1961年にはこれは解散し、気象庁のNational Meteorological Center (今はNOAAのNCEP)と 空軍、海軍それぞれ別組織になった。

ROSSBYは助言者として プロジェクトに影響を及ぼしたが、常勤で参加することはなかった。 そして、Stockholm大学に帰って(アメリカとの間を往復しながら) 研究体制の整備や人材育成をした。 本書に記述されたROSSBYの特徴ある仕事は、 国際的な人の交流(おたがいに相手国に1年程度滞在していっしょに仕事をすること)や、 学術雑誌の創刊・論文発表の奨励などであり、 知識の共有・公開に向けた熱意が感じられる。 (そしてBOLINはまさにそのあとを継いだのだ。)

直接にROSSBYの仕事ではないが、 スウェーデン気象水文庁(SMHI)ではアメリカよりも早く1954年にリアルタイムの数値予報を始めた。 その事情は本書には詳しくないが、 KALNAY (2003)の本の付録A (261 - 263ページ)に PERSSONによる覚え書きがある。 もっと詳しい記述はPERSSON (2005)の第1部にあるそうだ。

文献


2008-08-29; 更新(最新) 2011-09-10
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
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