551．501，551．506」551．510

地球大気研究計画（Global AtmosphericResearch Programme−GARP）にっいて＊
小1．

倉はしがき義光＊＊ある．もう一つの答は，少し極端な言い方をすれば，そ一言でいえば，このGARPと略称されている研究計
画は，大気の大循環すなわち地球上の大規模な風系に関れをやらなければもうどうにもしようのないほどの段階に，気象学の進歩がきたからである．

する我々の知識を飛躍的に増大させ，長期天気予報の可まず前者の技術的経済的な面から考えてみよう．・現在能性をたかめることを目的とする．このためには，国際気象データについては，陸地上のかなりの部分に細かい協力の下に，大気の大循環について現在我々が直面して地上観測網があるし，またゾンデ等上層観測所もかなりいる幾つかの難問題を強力に研究する．そしてその上にある．しかし地表面の約70％を占める海域については，たって，1972年と1976年を国際大気観測年とし，地上かこれまで船か飛行機に頼るしかなかった．しかし観測船

ら高さ約30kmまでの大気を910ba1に観測しようとすによる観測がいかに高価にっくかは，海上に・一つの定点るものである．この場合910ba1という意味は，単に完観測船を配置するのでさえも予算獲得が難かしいことか備した上層大気観測所をもつ国々というだけではない．

ら容易に想像されよう．まして，広い海域に，たとえば南半球や熱帯地方，海洋や砂漢のような，無人の地域を数百kmおきに観測点を作ることなどは経済的にできるも含むということが主眼である．

ことではない．こういったわけで，熱帯地方や南半球海

このGARP計画も昨今突然に考えられたものではな
い．個人的なことを言わせてもらうならば，私がM．1．T．

でChamey教授と一緒に仕事をしていた際，もう2〜域では，特殊観測プ・ジェクトの期間区域を除いては，充分な気象データがなかった．

この事態を一変させたのが人工衛星を初めとする最近3年以上も前から，この計画立案のため彼は国の内外をの観測技術の進歩である．人工衛星もこれまでは主とし文字通り飛び回っていた．それで折にふれて，その話をてTVカメラで上から雲の写真をとるだけに限られてきかされたし，後述するような種々の予備研究の結果もいた．しかし人工衛星の用途はそれに限られるわけでは見せてもらった．北欧生れの美人秘書やパリ育ちのフラない．例えば既に手がけられている赤外線波長域の放射ンス人秘書が報告書や申請書作製のタイプ打ちに大忙しの観測である．これによって，人工衛星での観測から，だったのもその頃であった．他の研究者達との協力で，そのはるか下にある対流圏や成層圏内の温度の鉛直分布

その研究計画も国際的な正式な場に移され，次第に具体が求められそうなのである．うまくいけば湿度も求めら的な形をとってきたわけである．その後現在まで国際的れるかも知れないという．これが可能となれば，低開発または日本国内で，このGARPがどう進められてきた国がゾンデ等の上層気象観測所を設置するのを待たないか．それは最後に簡単にふれることにしよう．重要なこでも，極から極をめぐる気象衛星を打ち上げることによとは・何故このような研究計画が必要になってきたかでって，上層の温度や湿度が測定できるのである．

ある．

2．

さらにまた自動気象観測ブイー水平探測気球一人工衛
全世界をおおう気象観測実現の可能性

星という三っを組合せた観測システムが真剣に考えられ何故最近になって前述の意味の910ba1な観測をしたている．すなわち，海面付近の観測は自動気象観測装置くなったのだろうか．答の一つは，それをやろうと思えをつけたブイで行う．このブイは錨で固定してあることば，技術的にも経済的にも不可能ではなくなったからで＊OntheGlobalAtmosphericResearchme−GARP＊＊Y．Ogura東京大学海洋研究所
一1966年6月27目受理一ユ966年7月

Program−もあろうし，またドリフトさせておくこともあろう．勿論このブイを砂漢のような陸上の無人地帯においてもよい．

また上層の気層観測は自動観測装置をつけた浮游気球で行う．この気球は予め定められた高度（たとえば105226

地球大気研究計画（GlobalAtmosphericResearchkm）に達すると，あとはほぽ一定高度を保ったまま風にProgramme−GARP）についてはるかに切実な要求があるのである．

のって流れてゆく．その間絶えず気象要素を測定する．

よく言われているように，第二次世界大戦は気象学にこのブイや気球からのデータは通信衛星を中継地としとって一つの転換をもたらした．それ以前の気象観測はて，地上の気象データ中枢地に送られる．このブイー気特に研究者のためになされたのではなく，専ら天気予報

球一人工衛星による観測システムはなかなか有望であ業務のために行われた．だから，研究者は，地表面でのる．勿論大型商船や漁船等による気象観測もこれに加わ観測と，たまさかの上層観測の結果から，大気の三次元る．こうしてWMO（世界気象機構）は数年前から各国的な運動の特徴を推測し，理論を展開した．しかしそのの気象機関で協力してWorldWatch（世界理論もあまりにも理想化し簡単化していたために，天気気象監視）を計画中である．特にこれに含まれる三つのWeather予報に役立つ力はなかった．また理論からみて観測の方問題，すなわち（哉）ブィ・気球等の技術的開発，できに要請をだす力もなかった．

るだけ安く信頼のおけるものを，しかも航空機の飛行のところが大戦が始まると，ゾンデ等の上層観測網の整邪魔にならないように，（b）telecommunicationの問備と高速電子計算機の進歩によって，気象学における理題，（c）彪大なデータ処理の問題，等に真剣にとりくん

論と観測の関係には質的な変化が生じた．大気中で実際でいる．すでに予備的実験として，ニュージーランドかに起っている現象を直接測定し，その知識が増すにつれら放たれた水平探測気球は，西風にのって数回も地球をて，大気運動に関してより実際に近い数学的物理的テデルを作ることが可能となった．また運動を支配する微分廻ったという．

5．

方程式系を電子計算機で初期値境界値問題として数値積

気象学における理論と観測

次にどうして最近910ba1な気象観測が必要となって分することによって，理論と実際を直接比較することがきたのか．これは単に何でも観測すればそれだけ我々の可能となった．その一例はよく知られている短期すなわ

知識が増えるといった漢然としたものではない．もっとち2〜3日先までの数値天気予報である．他の例は大気SouthemHemisρhere

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第1図

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北半球の冬と南半球の夏において，子午面内の平均気温分布（温度の単位はoC）．上図はMintz−Arakawaの大気大循環モデルにより理論的に・計算されたもの，下図は実測されたもの．
、天気13．7鮎

地球大気研究計画（Global、009

ヤco厩P騒τεo、、＼、AtmosphericResearch

Programme−GARP）について

227

一部は電子計算機にとって代られつつある．そしてまたヤヘ＼一…幅．．．辱−甲．2盈

．歯．噸唖．一、、、

30

理論の立場から，予報精度を向上させるためには，どの22、、ような気象要素をどれだけの精度で観測すべきか，方針

21・20拳を与え観測計画をたてる助けを与えるようにもなった．

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味で，気象学も戦後やっと一人前の自然科学になったとこのように理論と観測が同等の立場で存在するという意いうことができよう．

こうして短期の天気予報に関する限り，現在の段階に．926

ノ一・一一一一一一……一おいて理論と観測はある程度パランスしていると言える

一・99190・8㏄7。・6ゲ50・4ひ30・20・1。・。・0かもしれない．ところがそれが1週間から10日あるいは㎞τITO旺

それ以上長期の予報となると話が違ってくる．すなわち

．009

230

OBSaVε930

現在の観測網では極めて不充分なのである．

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全世界的な気象観測の必要性

それでは長期予報をだすためには，どうして全世界的な気象観測網が必要なのか．よく知られているように大気の大規模な運動を，帯状流に重なった無限小振巾の波と考えるならば，その波は分散性であるが，最大1日に経度にして300〜40。くらい東へ進む．したがって1日

270
29．926
●991

第2図

230
250

4．

o

子午面内の平均気温の分布（温度の単位は。K）．上図はSmagorinsky
らの大気大循環モデルにより理論的に計算されたもの，下図は実測値．

か2日先の短期予報ならば限られた区域内のデータだけで充分である．しかし，1週間，10日先の長期予報となれば，地球をとりまく正確なデータがぜひ必要となるわけである．

それに，大規模な大気運動のエネルギーは東西方向にの大循環の数値実験である．すなわち，地球大気を太陽のみ伝播するとは限らない．無限小振巾の波に対して，から受けるエネルギーに基づく熱機関と考えて，地球上緯度方向の群速度は1日に緯度にして約100である．しの大規模な風系や温度の平均状態を計算することが可能

たがって数値天気予報において，いくら中緯度地帯にだ，となってきている．

け正確な気象データがあっても，熱帯地方のデータが不

これまでに大気大循環の数値実験がどの程度の成果を正確ならば，その不正確さの影響が4〜5日の間には中あげたかの例として，第1図を掲げよう．この上図は緯度地帯にまで伝播してきて，数値予報もだめになってMintz−Arakawaの大気循環モデルにおいて，初めに大しまうかも知れないのである．

気は等温であったという初期条件の下に出発して数値計

また大気のエネルギー収支の点からも次のように言え算を進めてゆき，256日目から285日目までの30日間分のる．もし地球大気に外から熱を加えなければ，摩擦のた気温分布を，時間的にまた緯度圏に沿って平均した結果めに，大気の運動エネルギーは1週間程度の間に全部逸である．比較のため，下図に実測した結果をあげてあ散してしまうと言われている．この点からいっても，長る．第2図はSmagorinskyたちによるもので，やはり期予報をするためには，海面を含めた全地表面から大気力学的モデルによる理論的な結果と実測結果が示されてへの熱の授受を知らなければならない、これが大気の下いる．第1図にせよ，第2図にせよ，理論的に計算した面における境界条件を与えるわけである．そしてこれもものと実際とは，一寸見ただけではどちらがどちらとも長期予報が問題となってきたからこそ要請される知識で言えないくらいよく似ている．つまり我々が大気の運動ある．

に対してもつ知識はここまで進んできたし，我々の力学

こうした理由から今や我々の必要とするものは文字通的モデルはこの程度まで大気大循環の平均状態を再現しり全世界をおおう気象データである．一地域だけのデー得るようになったのである．

このようにして・世界の大勢としては天気予報業務の1966年7月

タでは役に立たない．逆に全世界的なデータが利用できるようになれば，全く新たな研究分野すなわち時間のス

5

228

地球大気研究計画（GlobalAtmosphericヶ一ルにして4〜5日から無限遠までの現象を扱う研究ResearchProgramme−GARP）について

面循環やそれが低緯度と高緯度の相互作用においてなす分野が開かれるであろう．次代の気象研究者は現在我々役割も知ることができよう．また両半球の偏西風帯が赤が短期予報を論じているのと同じくらいの気易さで，低道を通じて相互に影響し合っているかどうかの疑問に対気圧の発生から消滅までの一生を，偏西風帯の変動を論しても答えることができよう．さらに熱帯地方に見られずるだろう．こうして理論的な長期予報への途が，気候る擾乱についても量的な研究を可能とするだろう．

変動理解への糸口がつかめるだろう．こうした後・初め

また気象衛星の資料等においても，赤道地方に特異なて気候の人工変換の夢も実現への一歩を踏み出すだろ熱帯収敏帯（ITCZ）が見られることが再認識されていう．すべては地球の全大気を一体としてその実態を把握る．しかし力学的量の観測が不備なために，ITCZの維することから始まる．

持機構，台風等の擾乱発生との関係についてはまだ判っさらにまた，このような全地球的な気象観測が実施されれば，これまでその重要性は判っていても，充分研究できなかった諸問題も解決されるかも知れない．その数例をあげてみよう．

（1）南半球の循環ていない．これについても答が得られるであろう．

（4）赤道流赤道地方は気象学的には極めて特異な現象をもつ地域である．太平洋や大西洋の赤道上の海面下にはクロムウェル海流とよばれる雄大な海流があること

1957〜58年に国際地球観測年（IGY）があったにもかかわらず，南半球の大部分におはよく知られている．同様な赤道流が地球大気の成層圏下部にあり，また太陽や木星にもあるらしい．そして海ける大規模な循環は依然として未知である．南北両半球

流と違って，大気の赤道流は地球をとりまいて一様に存

では海陸の分布が違い，したがって地表面が大気に及ぽ在している．しかしその性質や原因はもっとしっかりしす影響がちがう．南北両半球の間には相互作用があるた観測がなければ判らない．

が，その時間スケールはかなり長いであろう．それでそのスケールより短かい変動に関しては，この両半球の大気は相互に独立と考えることができよう．したがって両半球の大気の運動を比較することによって，大気の下面の境界条件のちがいが，いかに大気の大規模な運動に反映するか知ることができるはずである．大規模な気候の人工変換に関連して，これは自然の与えてくれた大きな実験場とみなすこともできよう．
（2）両半球間の相互作用

しかしまた一面において，（5）台風とハリケーン熱帯海域は台風やハリケーソの温床である．しかし現在までの所，台風が発生する流れの場全体の気象状況および台風とまわりの場の相互作用を観測的に確立させ得ないために，台風の発生から消滅までの一生涯を完全に理解することはできていない．

したがって全地球的な観測網，特に地球に相対的に位置を固定させた人工衛星で可視光線や赤外線で雲の観測ができれば，この方面の進歩にも著しいものがあろう．

南北両半球の大気は相互に作用し合っていると信じられ

5．GARPの当面の研究課題ている．しかしその実態は殆ど未知であり，今後の観測以上述べたように，地球大気は一つであり，数日先のを待っているわけである．

天気予報をするためには，全地球的な気象データが必要（3）熱帯地方の循環

熱帯地方，たとえば30。Nからである．これなしでは，理論的な長期予報は現在の短期30。Sの間の地帯は，その面積において地球表面のほぽ予報以上先には進めない．しかし，このような気象デー半分を占めるにもかかわらず，気象学的には未知の領域タが与えられたとき，どの位の精度で長期予報ができるである．そして単に面積が広いという以上に重要なことか，ある程度の推測はされているが，それはやってみなは，この地帯が大気という熱機関のいわば熱源になってければ正確なことは言えない．だからこそ1972年に専らいることである．すなわち太陽からのエネルギーは，広研究用の目的をもって，試験的に全地球的な気象観測をい海域からの水蒸気の蒸発と，潜熱の放出を経て，運動行いたいということになったわけである．これが実現さエネルギーに変換される．したがってこのエネルギー変れれば，その1年間のデータは全世界の気象研究者によ換の過程を知ることは，全地球大気の大循環を知る上にって，くりかえし，あらゆる角度から解析され利用さぜひとも必要なことである．

れ，貴重な知識の宝庫となるであろう．

もし全熱帯地方をおおって観測が行われれば，熱帯大しかし，この全地球的な観測を実現させ，大気大循環気大循環や物理量（熱・運動量等）の緯度方向の輸送のの様相を明らかにするためには，いくつかの問題が予め機構について明確な知見が得られるであろう．また子午解決されていなければならない．その主なものは次の通

6、天気13．7．

地球大気研究計画（GlobalAtmosphericりである．

Research

Programme−GARP）について

229

力に関して不均質に成層した現実大気における放射伝達（1）熱帯気象熱帯地方の循環の重要性については既に関して，従来の理論的な取り扱い以上に，正確且つ実に述べた．特にGARPの成功のためには，今から次の用的なものを発展させる必要があろう．その理論を検証ような予備研究をしておく必要がある．これまでなされし，また直接データを与えるものとして，放射フラックた観測によると，熱帯地方の大気にも種々のちがったス

スの測定が，地上・気球・航空機・人工衛星等でなされケーrルの運動がある．小さいものでは地表面付近の大気

ねばならない・殊に前項の地空相互作用の研究に関連し境界層内の乱れから個々の積雲のようなミク・スケールて，地表面における放射フラックスの測定が必要である．の運動，人工衛星の写真で見られるような，ある程度組殊に，前述した人工衛星での放射測定から積分方程式

織的な雲の群すなわちメソスケールの現象，そして亜熱を解いて，大気中の温度の鉛直分布を求める問題，いわ帯高気圧や赤道地方のトラフや熱帯低気圧のようなマク

ゆる衛星気象学におけるinverseproblemに関して，・なあるいはシノプチックなスケールの運動である．

理論的および実験的な技術を開発する必要がある．このそして中高緯度地方の運動と違って，熱帯地方の運動

間題は既に数年前にその可能性が指摘されながら，最近では，貿易風やトラフやシノプチックスケールの運動にようやく，その実用化のめどがついたという．このこと対して，積雲程度のスケールで起っている顕熱の鉛直輸なども，種々の予備研究が現在すぐにでも強力に推進さ送や潜熱の放出が重要な役割をしていると信じられていれねばならないことを示している．

る．このことは最近しきりに論じられている台風発達の理論に見ることができるであろう．そうだとすれば，熱㊨大気大循環

ここで特に重要なことは，全地球的な大気大循環に対する力学的モデルの改良に導く研究で帯大気の循環を本当によく知るためには，このような小ある・前項（1）のような，熱帯地方での小規模対流の影響規模な対流現象まで把握できる細かい観測網をひかなけ

をどのように大循環の力学的モデルに組み入れるか，ヒればならないことになる．しかしそのような観測網をル

マラヤ山脈などの地形の効果をどう表現するか，GARPーチソ的に実行することは，不可能でないにしても実際で主として扱う30km以下の気層に対して，それより的ではない．だとすれぱ，シノプチックスヶ一ルのパラ上層の大気の影響を，上部の境界条件としてどう規定すメーターで，ミク・あるいはメソスケールの運動の影響るか等々，予備的に研究すべき問題が山積している．

をうまく表現できるように研究しておかなければならな

また，1972年の観測計画をどうデザィンするか，それい・このためには，1972年の観測年に先立って，熱帯地に寄与する研究もぜひやっておかねばならない．観測点方の特殊な予備観測と予備研究が絶対必要であろう．
（2）地表面と大気の相互作用

すでに述べたように，地表面における運動量・顕熱・潜熱の鉛直輸送量は，いの時間的空間的配置，それのちがいによる数値予報の精度の評価等．その一例としてすでになされた研究として

は，地球のある区域で，温度測定にある程度の誤差があわぽ大気の下面における境界条件を与える．したがっった場合に，その誤差が力学的長期予報にどれだけ影響て・これらの量を正確に知ることなしでは，理論的な長するかの研究．また一定高度を流れる水平探測気球によ期予報をすることができないことは明白である．

る観測に関連して，ある時刻に，地球上の経度緯度50毎

ところが，地表面に接した大気境界層内で，これら物のマス目から一斉に気球を放したとする．最初はほぽ一

理量の輸送過程は極めて複雑である．殊に海面上におけ様な密度で観測点が配置されたことになるが，日時がたる我々の知識は未だに不充分である．その辺の事情については，私が「天気」15，（1966），47−57に紹介した．

っにつれて，気球は大きな流れの収敏線に集ってしまっ
オて，気球が全くいない空間ができ・てしまうといったこと

しかも海洋上に配置したブイや船上で，ルーチン的に細を示した数値実験等がある．

かい気象要素の変動を測り，輸送量を測定することは望（5）観測技術開発

1972年の観測のために，できるだむことができない．したがってここでもシノプチックなけ安価で信頼できる観測機器と観測システムを開発する

スヶ一ルのパラメーターで，できるだけ正確に，これらための研究である．の物理量の鉛直輸送量を評価できるよう，充分な予備研

年の観測も初期の目的を達することができるのである．

究を必要とする．

③

大気放射

この分野においてもあらかじめ研究しておかねばならぬ問題は多くある．たとえば，温度，圧

1966年7月以上あげたような：予備研究が充分なされてこそ，1972

6．GARPの経過と今後の予定
以上が，GARPという研究計画の目的・意義・内容

7地球大気研究計画（Global230

AtmosphericResearchProgramme−GARP）についての大要である．最後にGARPのこれまでの経過および全地球的気象観測を行うよう各国関係機関に呼びかけ今後の予定について簡単に述べておこう．

る．

気象研究者にとって最も関係の深い国際学術機関は国（2）観測間隔は500km，12時間おき．但し予備研究の際測地学地球物理学連合体（Intemationa1Unionof

結果により，熱帯地方ではもっとせまい時間空間間隔をGeodesy必要とするかも知れない．

andGeophysics・IUGG）である．

連合体がいくっか集って国際学術会議
CouncilofScienti且c

このような（lntemationalUnions・ICSU）を形成している．

・ところで1962年12月，国連総会は決議1082号を採択し（3》1972年に先立って，5，で述べた5項目の予備研究を立案完成させる．

（4》数個の国際研究グループを作って，1972年観測のた．これは国連加盟国が気象学の研究並びに気象業務をための予備研究と観測計画立案作業にあたらせる．

拡大するよう要請し，ICSUに地球大気研究の計画を作（5）1972年の観測実施までのスケジュールとしてるよう．呼びかけたものであった．それで，ICSUを代行

1967年2月，ICSU／IUGGのCAS会合，特に大循環し，また他の連合体や科学委員会，特別委員会およびに関連した大気放射の理論と観測並びに大気と海洋の相ICSUに属する各国国内委員会と協力して仕事をするた

互作用．

めに，ICSU／IUGG

Committee

onAtmosphericSciences

CASは昨年2月ジュネーブで第1回会合を開き，主要研究計画としてとりあげたものが，今日GARPの母胎となったものである．その大要は，たとえば，CASのリポート第1号に含まれたChameyによるScienti丘cRequirements

1967年9月，IUGGの総会に際しては，予備研究の早期実施やGARPに協力する各国間の国内計画の連絡調（略称CAS）という委員会が設けられた．

fortheGloba10bservationSystemに見整についてのシソポジウム．

1968年，予備研究の進行状態報告．

1969年，国際研究グループと各国内研究グループによって，1972年観測計画の予備会談．

1970年，観測最終案決定．

ることができる．この報告は気象庁電子計算機室発行の上記のようなCASの活動に対応し，米国ではすでに雑誌オメガ第5巻，（1965），No．1（10月号）に全訳がのCASの国内委員会が発足したと言われる．また英，ソっているからぜひ一読していただきたい．同一の内容を連，豪，ニュージーラソド等でもに関連した研究が活発・もったものが，やはりChameyによってBu11・Amer・に進められ，また国内委員会も発足しようとしているとMeteor．Soc．47（1966），200−220にのせられている．のことである．このような国際的な動ぎに対応して，我日本からは山本が国でも日本学術会議地球物理学研究連絡委員会内に，教授が出席した．この会合で初めてGARPの名称を用大気科学小委員会が設置され，おくればせながら，このいることとされ，またWMOのAdvisory国際事業に協力する態勢を整えた．現在，この小委員会

CASは本年4月第2回会合を開き，Committeeと協議調整して，かなり具体的な計画内容と今後のスケの委員は，山本義一（委員長），小倉義光（幹事），荒川秀ジュールが決められた．いわば世界の気象研究者が俊，磯野謙治，宇田道隆，神山恵三，岸保勘三郎，北岡WMOのWWW計画を全面的に支持し，学術的な面

竜海，沢田竜吉，正野重方，速水顧一郎，福島直，孫野でもこれに協力しようとするのがGARPである．CAS長治，柳井迫雄，山元竜三郎の15名である．また上記5の第2回会合で決められたことの大要は次の通りであ研究課題について，それぞれ数名の委員から成る部会がる．

ある．

も（1）1972年および1976年の各12ヵ月間，前述のような

8、天気13．7．