• 廣田 道夫, 白木 正規, 八木 正允 編著, 2013: 高層気象の科学 — 基礎理論から観測技術まで。成山堂書店, 228 pp. ISBN 978-4-425-51321-5.

(本を読みおえないで書いている読書メモ。仕事関係の本は初めから全部読む予定がなく必要が生じたとき参照するつもりで買うことがある。この本の場合、大学で気象学を教える際に、積極的に教材としては使わないのだが、質問を受けたときに紹介できるようにしておきたいと思った。)

気象学の教科書である。ただし、ふつうの気象学の教科書と比べると、対象から地表に近い「(大気)境界層」と呼ばれる部分が除かれ、(「境界層」に対する用語で言えば)「自由大気」に限られている。反面、オゾンに関する大気化学の基本が追加されている。また、自由大気の物理変数およびオゾンなどの化学成分の観測方法の紹介が比較的詳しい。

「高層大気」ということばは、(本書第2章にも出てくる)大気の鉛直構造のうちで熱圏をさすことがある。しかし本書の対象はそれではなく、成層圏と、境界層を除く対流圏である。かつて(20世紀初め)、地上にいる人が直接計測できる気象は境界層のものだけであり、自由大気の気象は「高層気象」(英語では「aerology」)だったのだ。

日本の気象庁には、現在の筑波学園都市の中に「高層気象台」(地点名は館野=Tateno)があるが、これは学園都市よりも古く、気象庁になる前の文部省中央気象台の時代の1920年にできたのだ。自由大気の気象観測の主役は気球に気圧計・温度計・湿度計・無線送信機をつけたラジオゾンデであり、高層気象台はその定時観測点のひとつであるほか、その観測方法の精度検証などをしている。また、成層圏のオゾンについて、太陽光の分光観測や、オゾンゾンデ(オゾン測定器を積んだラジオゾンデ)による観測を長期にわたって行なっている。本書の編者の廣田氏は(本書では明示されていないが)高層気象台長をつとめた人である。本書の話題の重点はここで行なわれているような観測にある。

本書の話題のもうひとつの重点は、多地点のラジオゾンデなどによる観測を使った気象状況の把握と予報である。その中では今も「地上天気図」に対して「高層天気図」と呼ばれる表現方法も使われている。実際の予報には数値予報が使われるので、その概略と、気象庁から航空への応用に提供されている具体的な図の紹介もある。

詳しい目次をこのあとにつける。分担執筆者名を「/」のあとに示した。

はじめに /廣田、白木、八木
[目次]
第1章 大気の組成 /廣田
– 1.1 大気組成
– 1.2 大気組成の人為的変化
第2章 大気の鉛直構造 /廣田
– 2.1 対流圏
– 2.2 成層圏
– 2.3 中間圏
– 2.4 熱圏
– 2.5 気温の高度・緯度分布
– 2.6 均質圏および非均質圏
– 2.7 オゾン層
– 2.8 電離圏(電離層)
– 2.9 標準大気
第3章 大気における放射 /白木、廣田
– 3.1 放射の物理法則
– 3.2 太陽放射と太陽定数
– 3.3 地表面で受け取る太陽放射
– 3.4 放射の散乱
– 3.5 放射の吸収
– 3.6 太陽放射の反射
– 3.7 放射エネルギー収支
– 3.8 放射平衡温度と温室効果
第4章 高層大気の熱力学(雲の物理過程を含む) /八木
– 4.1 大気熱力学の基礎式の概略
– 4.2 状態方程式
– 4.3 熱力学の第一法則
– 4.4 乾燥断熱変化と温位
– 4.5 湿潤断熱変化と相当温位
– 4.6 高層大気の安定度・潜在不安定・対流不安定
– 4.7 高層大気中での蒸発と凝結
– 4.8 雲と降水粒子の生成
第5章 高層大気の運動 /白木
– 5.1 質点の運動の法則
– 5.2 大気の運動の法則
– 5.3 大気大循環
– 5.4 低気圧と高気圧
– 5.5 成層圏大気の運動
第6章 高層大気の解析・監視と予測 /白木、竹村 行雄
– 6.1 天気図解析と高層気象観測の始まり
– 6.2 高層気象観測結果の表現と解釈
– – 6.2.1 高層気象観測に現れる代表的大気現象
– – 6.2.2 高層気象観測に現れる大気現象のメカニズム
– 6.3 高層気象観測資料の数値予報への利用と情報の改善
– – 6.3.1 数値予報の方法と各種観測資料の高度利用
– – 6.3.2 予想資料の加工と利用
– – 6.3.3 航空気象への利用
– – 6.4.3 情報の提供
第7章 大気化学 –オゾンを中心として– /佐々木 徹
– 7.1 成層圏オゾン(オゾン層)の生成
– – 7.1.1 純酸素機構
– – 7.1.2 オゾン消滅触媒反応サイクル
– – 7.1.3 地球大気成分の循環とバランス
– 7.2 観測されたオゾン分布と輸送効果
– – 7.2.1 観測されたオゾン分布
– – 7.2.2 子午面平均循環
– – 7.2.3 輸送の効果
– 7.3 オゾン層破壊
– – 7.3.1 オゾンホールと世界のオゾン減少
– – 7.3.2 オゾン層破壊の予測と対策
– – 7.3.3 オゾン層破壊のメカニズム
– – 7.3.4 北極域のオゾン減少
– – 7.3.5 極域以外のオゾン減少
– 7.4 対流圏オゾン
– – 7.4.1 対流圏の化学過程
– – 7.4.2 対流圏オゾンの観測
– – 7.4.3 対流圏化学過程の気候・環境との関係
第8章 高層気象観測およびオゾン観測
– 8.1 気球を使用する高層気象観測 /阿部 豊雄
– – 8.1.1 レーウィンゾンデ観測
– – 8.1.2 レーウィン観測
– – 8.1.3 その他の主なラジオゾンデ
– – 8.1.4 パイボール観測
– – 8.1.5 係留気球観測
– 8.2 新しい測位方式(GPS方式)を利用した高層気象観測 /阿部
– – 8.2.1 GPSゾンデ
– – 8.2.2 GPS気象学
– 8.3 気象ロケット観測、航空機による観測 /阿部
– – 8.3.1 気象ロケット観測
– – 8.3.2 航空機による観測
– 8.4 リモートセンシング /石原 正仁
– – 8.4.1 ウィンドプロファイラー観測
– – 8.4.2 ライダー観測
– – 8.4.3 ソーダー観測
– – 8.4.4 マイクロ波放射計観測
– 8.5 気象衛星観測 /宮本 仁美
– – 8.5.1 衛星の軌道
– – 8.5.2 地球観測センサーの種類
– – 8.5.3 大気の観測に用いられる主なセンサー
– 8.6 オゾン観測 /佐々木
– – 8.6.1 ドブソン分光光度計によるオゾン観測(全量および反転)
– – 8.6.2 ブリューワー分光光度計による観測
– – 8.6.3 オゾンゾンデによる観測
– – 8.6.4 オゾンライダー
– – 8.6.5 ミリ波分光計
– – 8.6.6 衛星観測
– 8.7 オゾン関連微量成分の観測 /廣田
第9章 観測網(日本・世界)
– 9.1 高層気象観測網 /永沼 啓治
– – 9.1.1 ラジオゾンデによる高層気象観測網
– – 9.1.2 ウィンドプロファイラー観測網
– 9.2 世界気象衛星観測網 /宮本
– – 9.2.1 各国の気象観測衛星
– 9.3 オゾン観測網 /佐々木
– – 9.3.1 世界気象機関の全球大気監視
– – 9.3.2 大気組成変化検出国際ネットワーク
– – 9.3.3 衛星観測
– 9.4 オゾン関連微量成分の観測網 /廣田
参考書および引用文献
付録
– I. 気象学で使われる単位
– II. 気象学でよく使われる定数
– III. 英文略語表
– IV. 高層気象観測の歴史
索引
執筆者略歴および担当