講生物と気象（Climate in Biosphere）19 : 10-14, 2019

座連載講座「栽培環境における気温の観測技法と利用」（3）農耕地の気温はアメダス（AMeDAS）の気温とどう違うのか
桑形恒男*・福岡峰彦**,* *農研機構 農業環境変動研究センター **農研機構 広報部


The difference in air temperature between an AMeDAS station and its nearby farmland
Tsuneo KUWAGATA* and Minehiko FUKUOKA**,* *Institute for Agro-Environmental Sciences, NARO **Department of Public Relations, NARO

1．はじめに農耕地の気象環境は作物の生育や品質に大きな影響を与え，とりわけ気温は最も重要な要素である。だが，日本国
内に気象庁が設置する気象観測所（本稿では，気象台等も含めて「アメダス地点」と呼ぶ）はその多くが市街地に偏在し，農耕地に所在する地点は少ない。たとえば村上ら（2011）は，全国のアメダス地点のうち 775 地点を対象として，その周辺環境を 2006 年度の土地利用データに基づき評価し，都市化率が 5.0% 未満で都市化があまり進んでいないと考えられる地点の割合は北日本で 51.0%，東日本で 28.4%，西日本で 41.0% であり，また農耕地率が 70.0%以上の地点の割合は北日本で 11.3%，東日本で 7.6%，西日本で 5.0% であったと報告している。
そこで本稿では，国内屈指の夏季高温地帯となる関東平
野内陸部を対象とした，市街地のアメダス地点と近隣の水田との間の気温環境の違いに関する調査・研究事例を紹介
し，農耕地において実際に気温観測を行うことの重要性を示す。

ずか 3.5 km の距離にも関わらず，郊外の水田地帯における気温は市街地のアメダス地点に比べて常に 1 ～ 2℃低いことがわかった。日最低および日最高気温ともアメダス地点の方が高く、その差は月平均値（2007 年 8 月）でそれぞれ 1.0 および 1.8℃にも達していた（桑形ら，2008）。
温度傾斜型の人工気象チャンバー（温度勾配チャンバー）を用いた実験では，イネの稔実率は開花期の日最高気温が34℃を超えると低下し始め，40℃以上ではほぼゼロとなる（金ら，1996）。一方，著者らによる前記の調査においては，調査対象サンプル全体の約 2 割で出穂期間の日最高気温（5日間平均）が 37 ～ 40℃に達したと推定されたものの，不稔率は通常よりやや多い程度の 3 ～ 23% の範囲にとどまった（Hasegawa et al., 2011）。なお，全サンプルの不稔率の平均値は 7.5% であった。このような差異が生じた原因としては，人工気象チャンバー内では野外に比べて，気温が同一でも作物体温が高めになりやすいこと（Kimball et al.,
1997; Hamasaki and Okada, 2000）に加え，調査対象水田の近隣にあるアメダス地点の気温を稔実率と関連付けて解析を行ったため，解析に使用した気温が実際の水田よりも高めであったことが可能性の一つとして考えられる。
なおこの調査では，高温不稔の正確な評価のためには開花時刻における穂の温度を把握する必要性についても明らかとなった（Kuwagata et al., 2011; Yoshimoto et al., 2011）。
イネの穂の温度の決定機構や気象データに基づく評価方法については，本連載講座において「植物体の体温はどのように決まるのか」として稿を改めて取り扱う。

2．猛暑年（2007 年 8 月）の気象解析からわかったこと（館林における観測例）
2007 年 8 月中旬の関東・東海地方は記録的な猛暑となり，熊谷地方気象台（埼玉県）では 2007 年 8 月 16 日に当時の国内歴代一位となる日最高気温 40.9℃を記録した。また同日には群馬県館林市のアメダス地点である館林地域気象観測所でも 40.3℃の日最高気温となった。これは開花期にあるイネに高温不稔被害（稔実率の低下）が発生するレベルの高温であるため，著者が所属するグループは，関東・東海地方においてイネの高温不稔発生の実態調査を実施した。
調査の一環として，館林市郊外の水田地帯に所在する群馬県農業技術センター（市街地にあるアメダス地点から約3.5 km）の気温観測データを入手して確認したところ，わhttp : //agrmet.jp/wordpress/wp-content/uploads/2019-A-1.pdf
2019 年 1 月 10 日 掲載
Copyright 2019, The Society of Agricultural Meteorology of Japan

3．農耕地における気象環境は市街地のそれとどう異なるのか（熊谷における観測例）
3.1 調査の概要
前節で説明したような背景から著者らの研究グループ
は，市街地と農耕地との間の気温環境の違いを明らかにすることを目的に，国内屈指の夏季高温地帯である熊谷市を対象として，市街地（熊谷地方気象台）と郊外の水田（埼玉県農業技術センター，熊谷地方気象台との水平距離3.5 km）との間の気温環境の違いを 2010 年から 2012 年ま－ 10 －

生物と気象（Climate in Biosphere）19, 2019での 3 年間にわたって調査した。調査の結果は Kuwagata
et al.（2014）にまとめられているが，ここでは概要を紹介の水田が日中の気温上昇を抑制していることが確認された。

する。
熊谷市は関東平野の中央部に位置し，東西ならび南北とも 30 km 以上にわたって比較的平坦な地形が続いている。
熊谷の市街地は差渡し 5 km ほどの平面的な広がりを持ち，その周囲には水田地帯が広がっている（図 1）。この地域の水田では主として二毛作が行われ，夏季はイネ，冬季は主としてムギ類（コムギとオオムギで前者の割合が多い）がそれぞれ栽培されている。田植えと稲刈りの最盛期はそれぞれ 6 月下旬と 9 月末である。著者らのグループは埼玉県農業技術センターの試験水田圃場の隣接地に総合気象観測装置を設置し，現地において気温と日射量を継続的に観測した（図 2）。

3.3 市街地と水田の気温差の日々変化
市街地と水田の間の日々の日最高気温の差は，いずれの季節においても日射量（日積算値）にほぼ比例して増加していた（5 月と 7 月の例を図 4 に示す）。ただし両地点の日最高気温の差の日射量に対する増加率は，ムギ類の栽培期間（5 月）に比べてイネ栽培期間（7 月）の方が大きかった（図 4）。このためイネ栽培期間の 7 ～ 8 月の晴天日には，水田における日最高気温は市街地より 2 ～ 3℃低かった。
厚い雲に覆われて日射が弱い状況では，両地点における日最高気温の差は，7 ～ 8 月においても 0.5℃以下であった。
一方，市街地と水田の日々の日最低気温の差は，当日の日射量（すなわち当日の天気）とは無関係であった（図 4）。

3.2 市街地と水田の気温差（月平均値）の季節変化
水田の気温は市街地より年間を通して低かった。特にイネ栽培期間（7 ～ 9 月）は日最高気温（月平均）が市街地に比べて 1.2 ～ 1.6 ℃低く，日平均気温で見ても 0.6 ～ 0.9℃低くなっていた（図 3a,b）。4 月から 8 月にかけて，月平均の日射量には大きな差が見られないが（図 3c），4 ～ 6 月
における市街地と水田の日中の気温差（日最高気温の差の月平均）は 7 ～ 9 月の半分程度しかなく，イネ栽培期間中

3.4 猛暑日や熱帯夜の日数の違い
市街地と水田の気温差は，両地点における猛暑日（日最高気温が 35℃以上の日）や熱帯夜（日最低気温が 25℃以上の日）の日数に違いをもたらす。市街地における猛暑日の日数は 2010 ～ 2012 年の 3 年間で 99 日であったのに対し，水田においてはそのわずか 36% の 36 日しかなかった（図5）。また熱帯夜の日数は市街地においては 60 日であったが，水田においてはその 62% の 37 日であった（図 5）。一方，

図１．熊谷市周辺の土地利用
A：熊谷地方気象台
B：埼玉県農業技術センター
C：立正大学
Kuwagata et al.（2014）の Fig.1 を改変－ 11 －

講座

局地的な土地利用の違いが気温に与える影響を明らかにするために，前節で調査対象となった熊谷市の水田地帯と同じ郊外にある立正大学と，市街地との間の気温の地点間差についても調査した（福岡ら, 2004; Kuwagata et al., 2014）。
立正大学の気象観測地点は市街地の観測地点（熊谷地方気象台）から南南西 5 km の位置にあり，周囲を林地に囲まれている（図 1）。立正大学では年間を通して市街地より低温となっているものの，図 3 で示した水田の場合とは異なり，日中の最高気温（日最高気温）よりも朝の最低気温（日最低気温）の方が市街地との間の差が大きかった。日最高気温の地点間差（月平均）は 0.2 ～ 0.6℃であるが，日最低気温の地点間差はいずれの季節にも 0.7℃以上となり，12月から 3 月までの寒候期には 1.7 ～ 1.9℃に達した（図 6）。
当初，郊外の水田でも立正大学の場合と同様に，寒候期の朝の最低気温に市街地との大きな地点間差があると予想していたが，実際には水田と市街地との日最低気温の地点間差は年間を通して比較的小さく，むしろ暖候期（7 ～ 9月のイネ栽培期間）の日最高気温の地点間差が大きかった（図 3）。このように，同じ郊外の地点でも，局地的な土地利用（ここでは水田と林地）が異なると，市街地との気温差の傾向に大きな違いが生じることが明らかとなった。なお，同じ水田地帯であっても作期や冬季の土地利用が異なると，近隣の市街地との気温差の季節変化の特徴に違いが生じることもある（Kuwagata et al., 2018）。
これまで見てきた結果は取りも直さず，アメダス地点の気温もその周辺の土地利用の影響を，農耕地や林地の場合と同様に受けているということを示している。熊谷市と同様に関東平野の猛暑地点として知られる館林市のアメダス地点が 2018 年 6 月 13 日に市街地から郊外へ移動し，以前の地点に比べて夏季の日最高気温が 0.5℃程度低下した（気象庁, 2018）。また，日本を代表する観測地点である東京（東京管区気象台）の観測露場も，2014 年 12 月 2 日に気象庁庁舎（千代田区大手町）の脇から北の丸公園に移設され，日平均・日最高・日最低気温の年平均値がそれぞれ 0.9・0.2・1.4℃低くなった（気象庁観測部, 2016; 気象庁観測部・東京管区気象台, 2016）。さらに，アメダス地点周辺の土地利用は都市化の進展などによって変化しており，それが各

図 2 ．気象観測装置の設置状況
熊谷地方気象台（上）埼玉県農業技術センター（下）図 3 ．市街地と近隣の水田との間の気温差（月平均）と水田における日射量（月平均）の季節変化（2010-2012 年の平均）（a）日最高 / 日最低気温の差（b）日平均気温の差（c）日射量SD は日々のデータに対する標準偏差
Kuwagata et al.（2014）からの引用

冬日（日最低気温が 0℃以下の日）の日数には猛暑日や熱帯夜の日数ほどの大きな差はなく，市街地の 157 日に対して水田では 189 日（市街地の 120%）であった（図 5）。熊谷
市は日本でも有数の猛暑地帯であるが，郊外の水田と市街地では猛暑日の日数に大きな違いがあることが確認された。

4．局地的な土地利用の違いが気温に与える影響－ 12 －

生物と気象（Climate in Biosphere）19, 2019

図 4 ．市街地と近隣の水田との間の日々の気温差（日最高および日最低気温）と日積算日射量との関係（2010-2012年）（a）5 月（ムギ類栽培期間）（b）7 月（イネ栽培期間）
R2 は気温差と日射の関係に関する決定係数
Kuwagata et al.（2014）からの引用

図 5．市街地および水田における（a）猛暑日（日最高気温 ≥ 35°
C）（b）熱帯夜（日最低気温 ≥ 25°
C）（c）冬日（日最低気温 ≤ 0°C）の各日数の季節変化（2010-2012 年の 3 年間）
Kuwagata et al.（2014）からの引用

アメダス地点における長期的な気温変化に影響を与えていることが示されている（藤部, 2012; 近藤, 2012）。

5．標高差が気温に与える影響
地表付近における気温は，一般には標高が高くなるに従って低下する。標高による気温の低下程度を表す気温減率は地域や季節，高度によって異なり，また特定の 1 地点においても日変化を示す（吉野, 1978）。日本の 6 つの山岳における実測例によると（吉野, 1978），気温減率の年平均値は標高 100 m あたり 0.36 ～ 0.62℃となり，季節変化を加えるとその幅は標高 100 m あたり 0.30 ～ 0.70℃に拡大する。このように気温減率には幅があり，実際に栽培を行う現地とアメダス地点との間に標高差がある場合には，たとえ近隣といえども季節や時刻に依存した気温差が生じることに注意が必要である。なお，アメダス地点の標高は，気象庁が公表している「地域気象観測所一覧」に記載されている。

6．おわりに ― 気象観測点のデータを利用する際の注
意点と農耕地で実際に気温観測を行うことの重要性
気象庁が設置する気象観測所（アメダス地点）では，30

図 6 ．市街地と近隣の林地との間の気温の差（月平均）の季節変化（2000-2002 年の平均）
Kuwagata et al.（2014）からの引用

年以上の長期間にわたり全国レベルで比較的均質な気象データが蓄積され，インターネットなどを通してリアルタイムで発信されている。近年の情報通信技術の進歩は著し
く，これらアメダス地点で観測された気温を含む気象観測データや，観測データを空間補完して推定された 1 km メッ
シュ気象データ（清野, 1993; 大野ら, 2016）は，農耕地の－ 13 －講

気象環境の把握などの目的で，多くのユーザに利用されるようになった。しかし，本稿で示したように，アメダス地点で取得された気象データはそれぞれの観測点に固有の局地的な土地利用の影響を受けており，対象とする近隣の農耕地の気象環境と比較してそれぞれに程度の異なる偏り（バイアス）が存在する可能性がある。そのため，複数の栽培地点における気温を比較しようとする場合に，もしそれぞれの栽培地点の最寄りのアメダス地点の気温を参照す
ると，バイアスの大きさが地点間で異なる可能性があるので，公平な比較にはならない恐れがある。また 1 km メッ
シュの気温データは，このようなバイアスが存在するアメダス地点データを空間補完して作成されているため，実際の農耕地の気温とは異なる可能性がある。
以上のことから，栽培試験の解析や栽培管理のために高精度の気温データが必要な場合は，実際に栽培を行う現地における気象観測の実施が必須である。継続的な気象観測が難しい場合には，現地における観測を一定期間実施して近隣のアメダス地点の観測値と比較し，気温の地点間差の傾向を事前に把握してアメダス地点の観測値を補正し，より現地の実態に近い推定値を得ることが次善の策となる。

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