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01(1年 6月 1日
平成 1

農 業 と 科 学

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.

中山間地域における日射量分布推定と その活用
富山県林業技術センター
林業試験場

井主任研究員中正樹(前，富山県農業技術センター・山村特産指導所〉. はじめに1しかし，複雑地形地であるために多様な気象環

中山間地域における農業においては，市場から境が存在し，多様な日射量・温度分布を活かしたの距離が遠いこと等による販売上の不利な点もさ品目の導入により有利な生産が展開されている産ることながら，急傾斜，低日照条件等の生産環境地もみられる。

上の不利な点、が産地形成を抑制する要因となっている。このため，品目によっては，収量性が低く

このように当該地域における多様な自然環境を活用し栽培に応用するため，日射量の分布をメッなるばかりでなく，困場条件が急傾斜かつ小区画シュ毎に推定し，適する品目を選定することは，であるため，大型機械の搬入が困難で，規模拡大

中山間地域の産地形成において重要な方法の 1つも容易ではなし人oである。そこで 250mメッシュの日射量の分布推

図 1 富山県上平村での日射量推定値と実測値との比較.
.

0
最 3定を行うとともに，山菜類を中心とした栽培適地の判定を試みた。

大i25‑0ー推定斜面. 250m メッシュ日射量
2ー岳ー推定平面推定モデル)
5991ーー・実測値 () 本モデルの特徴
1
国土数値情報等を活用した 250mメッシュの日射量

2 3. 45 67821 10 19 1分布の推定方法の基礎は，)により確立さ1991
黒瀬ら (月れており，筆者も実測値と
図 2 1日の太陽の位置の変化。の比較を行いその精度の高さを検証した(図 1)
本モデノレの特徴は，①国土数値情報を利用することから全国に適用できる，②メッシュサイズが250m で あ る た め 地 形 が 複 雑 な 地 域 に 適 し て いる，③周囲の地形が直達日射を遮蔽する効果及び散乱日射が天空率に依存する現象を考慮して日射
日の出

南中

日の入0太陽のある時刻における方位(時角)ω' X時y分の時角 =ω=1502f1)‑6/yX+(x1O太陽の高さを求める公式
ω&oφ ・csonφ+cosd .cinα=sinδ.si.s
緯 度 φ，赤緯 6地点の x時y分の時角 ωの太陽高度 α量を推定する点にある。

) 日射量推定手法の概要
2
ある 1地点から，太陽を観測する場合，観測日時，経度，緯度がわかれば，太陽の位置を算出す。
ることが可能である(図 2)
また，観測地点から，その日時の太陽の方向に遮蔽物(山等)が存在するかどうかがわかれば，太陽から直射日光があるかどうかもわかる。

第三種郵便物認可
農 業 と 科 学(11)平成 1
1年 6月 1日
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河崎・・川1
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このように，太陽の位置とそ れを遮蔽する地形できる。また，観測地点が斜 面の場合は，傾斜方の効果を 250mメッシュで聞まれたメッシュ 面ご位(傾斜角度が最大となる方 位，北斜面や南斜面とに計算し，各メッシュの全 天日射量を推定しよと表現する)と傾斜角度も斜 面に入射する日射量うというのが，本手法の概要である。の観測には必要である。そこ で，この①標高，②(1) 250m メッシュ日射量推定手法の概 要

傾斜方位，③傾斜角度の 3つを地形の 3要素と呼(ア) 全天日射量の計算モデノレ

ぶ。

全天日射量 (Rs) は，次①式により 3つの成分国土数値情報により得ること が可能であり，このに分解できる。
全天日射量250m メッシュの地形の標高に関する情報は，(Rs)=直達日射量 (Q)+散乱日射

国土数値情報は CD‑ROM により市販されてい量 (q)+反射日射量・……...…………・…・①るほか，インターネットによ っても入手可能であ・直達日射量:太陽光線その ものの日射量(測る。この国土数値情報から， 標高データを必要な定は難しい戸。

メッシュ分切り出して入手す れば，傾斜方位と傾・散乱日射量:主に雲による 直射日光の散乱に斜角度は，計算で求めることができる。

よって地表面に入射する日射量。

以上， (ア)と(イ)の情報が揃えば，前述した・反射日射量:{I直物 1 地表面，雪などにより反ように全天日射量の広域分布が推定可能となる。

射されるもの O 通常，雪以外は無視できるほど小さし、。

地形の影響のない地点におけ る全天日射量 (Rs)

本遮蔽バンドを付けた日射計 を用い，散乱日と 直 達 日 射 量 (Q) の聞には地域の気象特性に依射量のみを測定し，全天日射 計の測定値か存した固有の関係がある。この関係を利用して，ら散乱日射を引し、て求める方法が一般的で解析対象地域を代表する(地形の遮蔽効果が無い)ある。
全天日射量の推定モデノレでは， 10分刻みの地形

Rsを Q と qに分離することが可能となる 。これは， 太陽の動きに合わせ毎年同じサイクノレで Rsと太陽との相対的関係を基に して，地形の陰が生の値と Qの値がサインカーブを描くからである。

じているか否かを判定し，直 達成分を求めた。まこのように繰り返される波形 のパラメータの決定

た，天空面積(周辺地形によ って遮蔽されない空には，調和解析(フーリエ解析)が適している。の部分の面積)を関数とした 経験式を用いて散乱

富山県内では，全天日射量は観測されているが，(2) 全天日射量 (Rs) の推定

各成分別に測定された記録がないため，成分を求めた。

r

このように，地形による遮蔽 により変動する直グリー
ンエナジ一計画(農林水産省 が 1978年以降 10年計(Q) と散乱成分 (q) の各数値がわかれ画で実施した大型別枠研究 )J の際の新潟県上越達成分

市高田のデータを調和解析し ，得られたパラメー

ば，全天日射量が推定可能となる。
(イ) 日射観測のための地形の 3要素

タを日射量推定手法に適用し た O 高田の調和解析

日射観測地点が，ある山によ り直達日射を遮蔽後の各成分の値は，表 1に示した Oされている時は，観測地点か ら，山の稜線を見た

また，全てのメッシュ面につ いて稜線の最大仰

際の仰角が，太陽との仰角よ りも大きくなってい角が 50 以内になるように十分広い範 囲を日射遮る。稜線に対する仰角は，標 高と距離により計算蔽要因の計算対象領域として決定する必要があ(単位:MIjm2jday)

表 1 高田の調和解析後の各日射量 の数値
月f

1234

567891011ロ

推定R
s13.
7
15 1.
94 23.
53 27.
80 29.
92 28.
64 26.
9.
87 249 23.
0
9 18.
50 14.
01 11.74

推定Q

3.
59 1
92.
.
769 1
6 28.
63 24.
52 24.
48 23.
42 21.
73 19.
10 15.
34 11.
36散乱日射

3.
364.
2
14.
905.
2
85.
4
0'Rs ‑ Q = 散乱日射量とした。

5.
3
95.
224.
7
63.
993.
162.
6
59.
0
12.
73

(12)

平成 1
1年 6月 1日

農 業 と 科 学

第三種郵便物認可

明‑・.
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1・，，.'1"'''' 1.111'司
司・・ 11111111.̲"・川る。今回取り扱う地域について予備的な解析を行

この手法により 富 山県 の代表的な山間地である0メッシュ (5km)った結果，地形考慮半径を 周囲 2

五箇山地域の季節別 250mメッシュ日積算 日射量とした。

0km) を作成した(図 3"""分 布 推 定 図 (1辺約 56。
)

図 3 3月の日積算日射量の分布。

図 5 9月の日積算日射量の分布。

25北5025755010075125100150125商

150東 ← → 西7525o

510152025301252025150.園田輯繍

2‑図中の数値はメッシュ数，凡例の単位は， MJ/mfday。

・富山県五箇山地域(図 4""6も同じ〉

図 4 6月の目積算日射量の分布

100101530

図 6 12月の目積算日射量の分布

255075100125150。

。

5101520253050

250.0

5.0

10.075100

ユ2515.0

20.0

25.0

15030.0

農 業 と 科 学

平成 11年 6月 1日

第三種郵便物認可(13)

旭川， 1"1 ・ .......III"'III...... ， 'I'U ・"，..困 1 11 1 川川....''1 1 1 11111 ‘ ...11" lIl1 lr~ 凶作 111 1t h.... 司 1111111 (1，...川H ・Il II....r 1 1 I1.1 l ，.'..，周 111111.1 1 '. 司 11 ， 11 ，， 111" ・ l.n.. rll l 同 ....11 ，，'''1'司圃 I lJ Jlf'III_"IIIIIII ， II"~Jlfrtl'I I1."， μ 叫川".....川""II ，.""， 'II，"，Lo・3. 富山県五箇山地域の日射量分布の特徴

表 2 山菜自生地の全天日射量の格差 (1998)

図3'
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"
6に示した五箇山地域周辺は，最大標高日射を嫌う山菜(林間地) 3

同一n u

特徴が認められた。

日射を嫌う山菜

po‑ta4a

この地域の日射量を推定した結果，次のような日射を好む山菜

mm

地形を有する。

推定値
ー月一泊氾

川が流れているため，非常に起伏に富んだ複雑な同一幻同‑nn

実測値，500mあり，南北方向に 4つの大きな河差が約 12①春季や秋季には，日射量格差が大きくなるが，・表中の数値の単位は、終日晴天日の全天日射量 (M]/m2/day)

夏季や冬季には，地域一帯が一様の日射分布を示た大きく生長する品目は，日射を好む。一方，モす(図 3'"""6)。

ミジガサやウワパミソウといった小型の日陰に自②斜面の傾斜方位により，平野部以上に日射量生する品目は，日射を嫌う。そこで，各山菜自生の多くなるメッシュ面や極端に少なくなるメッシ地の日射量を 1994年から 1998年までの 5カ年観測。
ュ面が現れる(図 7)

し，その結果を表 2に示 Lた。

図作 7 傾斜方位別 250m メッシュ斜面の日射量の推移

日射を好む山菜の自生地
では， 日射を嫌う自生地の一一一一北向き斜面
一一一南向き斜面
・・・西向き斜面ーー一平野部冒¥刷︑)
日射量(冨﹄ ¥BN含5L05 0A5)
'At︒
qL30

日射量よりも実測値で 7'"""

3MJ/m2/day， 推定値で 6'"""
5MJ/m2/day 多 く 推 移し，実測値と推定値に大きな違いはみられない。また，林間地では，日射を好dt/10の日射量しむ山菜の約 1
3月6月

9月かないことが観測された。

12月

このように，中山間地の複雑地形地では，非常

表 2の実測値は，5カ年の最大極値を示しており，実際の平均的な日射墨に特徴的な日射量分布がある。日射量の多い斜面の格差はさらに大きいと考えられる。また，

では，単位面積当りでみて平野部以上に日射エネを嫌う山菜は，林間地のような自然の遮光状態にノレギー量が入射し，太陽光による十分な温度上昇ある所に自生しており，高日射量と推定された場が期待され促成栽培等が有利と考えられる。一所でも自生している場合も考えられる。

方，

日射量の少ない斜面では，山菜等の日射を嫌う品目の産地形成が有利となる。

日射

しかし，本推定法のように地形要素で十分日射量が低い場合は，日射を嫌う山菜も問題なく栽培

また，南北方向に谷が走る東西向き斜面では，が可能である O このように，本推定法により日射中間的な日射量ではあるが，日の出が遅い，日のを好む山菜と嫌う山菜の適地判定に活用が可能で入りが早いという特徴があり，シェード栽培等日ある。

長調節が必要な作型に有利であるというメリット

5. 山菜栽培適地の判定も考えられる。

前記したように，夏季や冬季は平野部を含め，以下，この日射量分布推定法を活用する 1つの地域全体がほぼ一様な日射量分布となるため j 適

例として山菜類の栽培への応用について述べた

地判定は難しい。そこで，明確な日射量格差が現し、。

れる春季と秋季の推定結果を活用する。

4. 山菜自生地の日射環境

この際に，自生地の日射量調査の結果と合わせ山菜類とひと口にいっても，必要な日射量は品て，判断基準を以下のように設定した O

目により千差万別である。ウドやタラノメといっ。図 3または，図 6の推定図で F

(14)農 業 と 科 学

第三種郵便物認可(毎月 1日発行)平成 11
年 6月 1日

第496号

刷 1 1f 11...~ ， 1・ H・ 11......'.'111 ・ 11.11 同，..，，，，， 10 川司司 111fltll l 'Y" ，， 'h ，'・ It".. ， n""ltJ 司・ 11111"11'. ..， ""'111 11 .....'1"1 \1・，'......，..・ 11' ・H 圃園川 11"'''.....'' \1川 1"....... ・ 11 ・ 1 1\ 111.....' 川川， h.. 司Jl IIUth..... 噂川 h.h. ，，...，. llll tI・.，..，周 Ut ， IUIII."l lI ho ， 1 ・ P ・."①日射を好む山菜の適地は， 20MJ/m2/ 日以上。

用しやすい日射量分布図が作成できるであろう。

②日射を嫌う山菜の適地は， 15MJ/ぜ/日以下。

最後に， 250m メッシュ日射量分布推定モデノレ

ただし，日射を嫌う山菜の場合は，夏季の太陽の詳細な手法およびプログラムについて御指導，高度が高くなる時期において，日射遮蔽要因が少御提供いただいた農林水産省農業環境技術研究所

ないため，裸地圃場では人為的な遮光が必要となの気候資源研究室林室長に感謝いたします。

る場合もある。

6. おわりに

引用文献

今回紹介した日射量分布推定法は， 250m メッ・黒瀬義孝， 1991:複 雑 地 形 地 域 に お け る 250m

シュであり，集落単位の適地判定に活用できる。

メッシュ日射分布推定モデノレについて，農業気象

国土数値情報には，さらに細かし、 50m メッシュ

47:95.
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99も公開されており，圃場単位の推定も可能性があ‑自然エネノレギーの分布に関する研究クゃループ，る。しかし，本推定法は標高データを活用し日射

1980‑1983:日射エネノレギー観測資料 No.
1.
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4

遮蔽要因を考慮するため， 5m の立木も 10%の誤・柴田和雄・内嶋善兵衛， 1987:太陽エネノレギー差を起こす要因となり， 250m メッシュでは問題の分布と測定，学会出版センターとならなかった植生や構造物の考慮が必要とな

・黒瀬義孝・林陽生・真木太一， 1991:複 雑 地 形

50m メッシュで日射量分布を推定するには，さらに検討が必要である。

地 域 に お け る 日 射 環 境 の 把 握 ， 四 国 農 試 報 告 第54る。

このため，近年，地形に関与する複数のパラメータを考慮し，データベース化する GIS (地理情報システτョ‑林陽生・黒瀬義孝・山内豊・河野靖，

1996:250m メッシュ日射分布推定モデノレの久万高原へ

ム)が注目され，新しいシステムが各地で開発，の 適 用 ， 四 国 農 試 報 告 第60号導入されている。将来，‑岩田幸良・小田正人・喜多幸一， 1998:構造化

この日射量分布も GISの 1パラメータとして活用できるようになればと問 い 合 わ せ 言 語 (SQL) を用いた地理情報システ期待している。 GISにより，ムアプリケーションの開発，農業情報研究会一般

標高，日射量，植生，構造物が考慮された地図が作製できれば，前記じた 50m メッシュの問題も解決され，より活講演要旨