地球環境研究，Vol.17（2015）

上信越山岳域における晴天日の気温 ・ 気圧日変化合成曲線の抽出
中

川

清

隆＊

重

田

祥

範＊

渡

来

靖＊

キーワード：気温日変化、気圧日変化、晴天日、上信越山岳域

Ⅰ．はじめに細やメカニズムについては、日中の斜面滑昇流反流の谷
口上層における収束に伴う谷口下層大気中の暖気の断熱

関東平野北西部に位置する埼玉県熊谷地方では、６月

加熱との見解が示されているものの（中川，2010）、未だ～９月の暖候季にしばしば猛暑（日最高気温35℃以上）

詳細には明らかにされていない。その最大の原因は、山が出現する。1999年～2008年の10年（3653日）間に163回

岳地域における既存気象観測網が極めて粗であるため、発生した猛暑のうち、静穏（地衡風速3.6m/s 以下）晴天

現状把握すらできないことにある。

日（日最高気温起時までの日照率80％以上）の条件下で近年、筆者らは、関東平野北西部における猛暑形成機

発生する静穏晴天型猛暑は30回（18.4％）を占める（中構解明を目指して上信越山岳域特別観測プロジェクトを川，2010）。静穏晴天型猛暑の際には、図１に示される通立ち上げて同地域24地点における連続気象観測を開始し、り、関東平野平均より２℃以上の高温域が関東平野北西

継続している（重田ほか，2013）。本研究は、最近２年間部に楔状に集中するとともに、その起時が太陽南中後2.5における上記プロジェクトの観測結果に基づいて、上信～3.0時間程度と遅くなることが特徴である。海岸から遠越山岳域の利根川－魚野川谷筋および碓氷川－千曲川谷

隔の地ほど日最高気温起時が遅れ、日最高気温が高温に筋における晴天日の気温 ・ 気圧日変化曲線の抽出を試み、なるのは、海風による冷気移流が無ければ太陽南中後３その季節変化および地域差を把握することを目的とする。

時間が日最高気温起時となるが、それ以前に海風侵入があると昇温が停止しその時刻近傍が日最高気温起時となるためである。一方、海風侵入時刻が太陽南中後３時間以上となる内陸平地においては、山地に近づくにつれて
日最高気温が低下し起時も早くなる。このプロセスの詳

Ⅱ．観測方法、月別晴天日気温 ・ 気圧日変化の抽出
方法とその結果
筆者らによる上信越山岳域特別観測は、2012年８月以降、図２に●印で示す24地点で実施されている。図中の●印の傍に付されている数字は地点番号を表し、地点１～９は利根川の谷筋に展開され、地点10～16は三国峠を挟んで反対側の魚野川の谷筋に展開されている。太平洋側の利根川谷筋では地点１の埼玉県本庄市 ・ 本庄総合公園における標高が最も低くて55ｍであり、地点８の群馬
県みなかみ町 ・ 湯檜曽公園が最も標高が高くて585ｍである。三国峠1224ｍ～585ｍの間は冬季のアクセス等の問題

図１

弱 風晴天猛暑日における日最高気温（左）と同起時（右）の分布（中川、2010、より）
日最高気温は関東平野の平均日最高気温からの偏差を℃
単位、１℃間隔で、日最高気温起時は太陽南中時刻からの経過時間（真太陽時）を時単位、0.5時間間隔で等値線解析してある。地形は高標高地点ほど暗く段彩表現されている。
＊
立正大学 ・ 地球環境科学部 ・ 環境システム学科

から観測点を展開することができなかった。三国峠を挟んで反対側に位置する魚野川谷筋では地点16の新潟県長岡市 ・ 千秋が原ふるさとの森公園における標高が最も低
くて23ｍであり、地点10の新潟県湯沢町 ・ 湯沢中央公園の標高が最大で387ｍである。日本海側は太平洋側以上に冬季のアクセスが困難となるため三国峠1224ｍ～387ｍの1

上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）

アーム下端に設置されている。
センサー出力は毎正時を含む10分間隔でメモリに記憶され、メモリの内容はほぼ一箇月ごとに巡回して回収されている。一部の地点では2011年夏から測器の展開を開始したが、全24地点において３要素を安定して測定しデータの回収ができるようになったのは、2012年８月からである。
本研究では、2012年８月１日～2014年４月30日、638日分の観測結果を解析対象とする。先ず、欠測や異常値が無く144個の10分間隔観測値がすべて有効な日のみを解析対象とする。次に、三国峠や碓氷峠を越えた地域における代表性に疑問はあるものの、当該地域南東部に位置する群馬県前橋市の前橋地方気象台の日照時間が9.0時間以上の日を晴天日とする。解析対象期間中、前橋地方気象台において日照時間が9.0時間以上の日の日数は243日であるので、この条件だけで約62％の日が解析対象から除外される。24箇所の全観測点ごとに上記の方法で抽出されたデータの時刻別月平均を求め、晴天日における気圧および気温の日変化とする。
図２

関東平野北西部猛暑は山越え気流の影響が大きいこと

 信越山岳地域高密度特別観測プロジェクトにお上ける観測点の展開●：観測地点、○：地方気象台、●の傍の数字は観測地
点番号を表すが知られているので、本来ならば風向および風速で更な間にも観測点を展開できなかった。

異常値が生じた日を除外するため、有効データ数が極端碓氷峠西側の千曲川谷筋では地点17の長野県千曲市 ・科学の里ふれあい公園における標高が最も低くて357ｍでるフィルタリングを施す必要があるが、日照時間9.0時間
以上の条件のみで約62％を除外するうえに、更に欠測やに小さくなってしまう危険性が大きいので、これ以上の細分は行わないこととする。

あり、地点21の長野県軽井沢町 ・ 矢ケ崎公園が最も標高

上述の方法により抽出された上信越山岳地域24地点にが高くて943ｍである。地点21の標高は碓氷峠の標高960

おける晴天日気温日変化と晴天日気圧日変化を末尾付図

ｍと大差ない。碓氷峠を挟んで反対側の太平洋側の碓氷１に示す。付図１は48個の小図から構成されており、そ川谷筋では地点23の群馬県高崎市 ・ 鼻高第一公園の標高

れぞれの地点においける気温と気圧の日平均からの偏差が118ｍで最も低いが、利根川との合流点直近の下流地点の日変化を、2012年８月１日～2014年４月30日638日間にである地点１埼玉県本庄市 ・ 本庄総合公園55ｍ～地点21

おける有効な観測結果すべての平均、同期間中晴天日の長野県軽井沢町 ・ 矢ケ崎公園943ｍを臼井川谷筋として解平均、2012年と2013年の盛夏（８月）と2013年と2014年

析する。

の厳寒（１月）の晴天日日変化を、重ねて示している。

地点24の群馬県前橋市 ・ 赤城山白樺高原の標高は約1400ｍであり、利根川および碓氷川の谷斜面上端地点を代表する観測点として選定した。
いずれの観測点も天空率が１に近いよく開けた公園でⅢ．前橋地方気象台における晴天日における気温 ・
気圧日変化の季節変化あり、観測機器は当該公園監理者の許可を得て公園内街

本研究は、24観測地点が展開されている地域の南端部

灯柱の地上高２ｍの高度にアームを北方向に突き出してに位置している前橋地方気象台における日照時間９時間設置されている。観測項目は、気温、相対湿度および気以上を晴天日判定の閾値とした。当然のことながら、本圧の３項目であり、気温 ・ 湿度センサー TR-3110（T&D

研究の観測項目は前橋地方気象台においても現業観測さ社製）およびデータロガーは自作の自然通風式シェルターれている。付図１と同様の処理により作成した前橋地方内に設置され、気圧センサー TR-73U（T&D 社製）は気象台における気温と気圧の日変化を図３に示す。図中

2

地球環境研究，Vol.17（2015）

閉じている。日平均気温は14.2℃であり、日最高気温偏差は4.1℃、日最低気温偏差は－3.5℃である。これに対して、晴天日と判定された日の全有効データによる日変化には一日以上の長周期を持つ増加トレンドが存在している。晴天日の日平均気温は12.7℃で、全有効データの平均より1.5℃低温である。晴天日には日最高気温偏差が4.1℃→5.2℃と上昇するとともに日最低気温偏差が－3.5℃→－4.6℃と低下して日較差が大きくなり、夜間放射冷却増大による日最低気温低下の効果が日射量増大による日最高気温上昇の効果に勝ることが示唆される。また、盛夏（８月）における晴天日の気温日変化パターンには、
2012年と2013年とで殆ど差異が認められないが、厳寒（１月）における晴天日の気温日変化パターンは日最高気温
も日最低気温も2013年の方が偏差の絶対値が約0.5℃大きく、日較差に約１℃の差と１日以上の長周期の昇温トレンドが認められる。
日最高気温偏差起時は、全データ、全晴天日ともに13：50と太陽南中後約２時間で大差はない。しかしながら、季節別に見ると、盛夏（８月）は2012年が15：10、2013
年が14：50と太陽南中後約３時間と遅いのに対して、厳寒（１月）は2013年が14：10、2014年が14：00と約１時
図３前
 橋地方気象台における晴天日の（上）気温日変化および（下）気圧日変化●：全期間平均、○：晴天日平均、実線：2012年８月晴
天日平均、破線：2013年８月晴天日平均、×：2013年１
月平均、＋：2014年１月平均。

間早まる。日最低気温偏差起時は、全データ、全晴天日
ともに05：40と太陽南中前約６時間であるが、季節別に見ると、盛夏（８月）は2012年が05：10、2013年が05：20と太陽南中前約７時間と早いのに対して、厳寒（１月）は2013年が06：50、2014年が07：00と約２時間遅い。こには６種類の日変化が重ねて示されている：実線で繋がれは、日出時刻の季節変化に対応した変化である。

れた●は、全期間における有効な観測結果すべての平均

図３（下）は気圧日変化を示している。気温日変化とである。実線で繋がれた〇は、●のうち、前橋地方気象

同様に、前橋地方気象台における2012年８月１日～2014

台における日照時間が9.0時間以上となった晴天日の平均

年４月30日の全有効データによる平均の気圧日変化は完である。さらに、2012年と2013年の盛夏（８月）の晴天

全に閉じており、大気潮汐に対応して、08：10ごろと22：

日日変化を、それぞれ、実線と破線で示し、2013年と2014

10ごろに２つの極大と03：30ごろと14：50ごろに２つの年の厳寒（１月）の晴天日日変化を、それぞれ、×と＋極小を持つ半日周期が認められる。全有効データの日平

で示してある。平均気温および気圧の絶対値は地点緯度

均気圧が1000.7hPa であるのに対して晴天日の日平均気および標高や季節ごとに異なるので、他地点との比較を

圧は1002.4hPa と1.7hPa 高圧である。全データに比べて容易にするため、日平均気温および気圧からの偏差で表晴天日では日最低気圧偏差は－1.7hPa →－1.5hPa とほぼしてある。時間軸（横軸）は、本来は真太陽時で目盛る

同じだが日最高気圧偏差が1.1hPa →1.7hPa と上昇するたべきであるが、前橋の太陽南中時刻が１月中旬11：52、

め日較差が大きくなる。夜の気圧偏差が大きくなり、１

８月中旬11：49なので、11：50JST を８月および１月の日より長い周期の昇圧トレンドが存在する。

平均の南中時刻とみなして問題ないと判断して、全デー
タを10分間隔の JST で目盛ってある。

盛夏（８月）における晴天日の気圧日変化パターンには2012年と2013年とで殆ど差異が認められず昇圧トレン

図３（上）は気温日変化を示している。前橋地方気象

ドも存在しないが、厳寒（１月）における晴天日の気圧台における2012年８月１日～2014年４月30日の全有効

日変化パターンには年によって異なる明瞭な１日より長データ（626日分）による平均の気温日変化はほぼ完全にい周期の昇圧トレンドが存在し、2013年１月より2014年
3上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）

１月の方がトレンドが大きい。

付図１⒟右の群馬総合スポーツセンターにおける2012

日最低気圧偏差起時は、盛夏（８月）は2012年が15：

年８月１日～2014年４月30日の全有効データおよび晴天

20、2013年が15：40と太陽南中後約３時間30分～50分と日の日平均気圧は、それぞれ、998.9hPa および1000.7hPa

遅いのに対して、厳寒（１月）は2013年、2014年ともにで、ともに標高が22m 低い前橋地方気象台より1.7hPa 低

13：40と約１時間50分早まる。朝の高気圧偏差起時は盛圧である。これは標準状態における地上付近の層厚22ｍ

夏（８月）に早くて厳寒（１月）に遅く、夜の高気圧偏に相当する気圧層厚2.6hPa の65％程度である。気圧日変差起時は盛夏（８月）に遅くて厳寒（１月）に早い傾向

化も、気温日変化同様に、ほぼ完全に閉じており、大気がうかがえるが、特に厳寒（１月）は年による変動が大潮汐に対応して２つの極小を持つ半日周期が認められ、きい。

全有効データに比べて晴天日は平均気圧が上昇するとと付図１に示されている24観測地点の中で前橋地方気象

もに日較差が大きくなり、１日より長い周期の昇圧トレ台最寄りの地点は北北西約3.8km に位置する群馬総合スンドが存在する特徴も、前橋地方気象台とほぼ同じであポーツセンター（地点４、標高134ｍ）なので、付図１⒟る。また盛夏（８月）における晴天日の気圧日変化パターの同地点における晴天日気温 ・ 気圧日変化の季節変化を

ンには年による差異が殆ど認められず昇圧トレンドも存

図３と比較してみる。638日中、前橋地方気象台の有効在しないが、厳寒（１月）における晴天日の気圧日変化

データ数は気温626日分、気圧635日分であるのに対して、パターンには年によって異なる明瞭な１日より長い周期

群馬総合スポーツセンターの有効データ数は635日分なのの昇圧トレンドが存在し、2013年１月より2014年１月ので、欠測日数は前橋地方気象台の方が多い。

方がトレンドが大きくなる特徴も前橋地方気象台と同様

付図１⒟左の群馬総合スポーツセンターにおける2012である。

年８月１日～2014年４月30日の全有効データによる平均日最低気圧偏差起時は、盛夏（８月）は太陽南中後約の気温日変化は、前橋地方気象台と同様に、ほぼ完全に３時間20分～30分と遅いのに対して、厳寒（１月）は約閉じているが、日平均気温は13.4℃であり、前橋地方気

１時間30分早まり、朝の高気圧偏差起時は盛夏（８月）

象台の14.2℃に比べると0.8℃低温である。前橋地方気象に早くて厳寒（１月）に遅く、夜の高気圧偏差起時は盛台より北方に位置し標高も22ｍ高いことによる系統差も夏（８月）に遅くて厳寒（１月）に早い傾向がうかがえ当然含まれるが、前橋市街地北西部の一角を占める前橋るとともに、特に厳寒（１月）は年による変動が大きく

地方気象台に対して利根川氾濫原のスポーツ公園内といなる特徴も、前橋地方気象台とよく一致している。

う立地条件の違いによる都市温度の差異も影響している

上述のとおり、前橋地方気象台とその最寄り観測地点

可能性が大きい。平均気温に0.8℃差異があるのに対しの群馬総合スポーツセンター（地点４、標高134ｍ）におて、日最高気温偏差は0.1℃高く、日最低気温偏差には差ける晴天日の気温 ・ 気圧日変化の上述の特徴は、日平均異がないので、日較差はほぼ同じである。日平均気温が値は異なるものの日平均値の周りの日変化はほぼ同一と

全有効データの平均より1.5℃低温であり、日較差が大きみなせる。前橋地方気象台における晴天日の気温 ・ 気圧

くなるとともに日変化に一日以上の長周期を持つ増加ト

日変化の上述の特徴は、振幅差や微妙な位相差はあるもレンドが存在する特徴も前橋地方気象台と同様である。

のの、他の23地点で共通の特徴となっている。ただし、

日最高気温偏差起時は、全データ、全晴天日ともに太三国峠や碓氷峠を越えた地域における前橋地方気象台の陽南中後約２時間で大差はないが、季節別に見ると、盛日照時間の代表性に夏季と冬季で大きな差異が存在する

夏（８月）は太陽南中後約３時間と遅いのに対して、厳可能性や冬季における温度移流項の差異が大きい可能性

寒（１月）は約１時間早まる。一方、日最低気温偏差起が示唆されるので、この点に関しては、更なる検討を要

時は、全データ、全晴天日ともと太陽南中前約６時間でする。

あるが、季節別に見ると、日出時刻の季節変化に対応して、盛夏（８月）は太陽南中前約７時間と早いのに対して、厳寒（１月）は約２時間遅い。これらの特徴だけでなく、盛夏（８月）における晴天日の気温日変化パター

Ⅳ．2013年盛夏（ ８ 月）における晴天日の気温 ・ 気
圧日変化の地域差

ンの年による差異が小さいのに対して、厳寒（１月）に

前節において、盛夏（８月）には晴天日の気温 ・ 気圧

おける晴天日の気温日変化パターンは年による変動が大

日変化は厳寒（１月）における晴天日の気温 ・ 気圧日変きいという特徴も、前橋地方気象台とよく一致している。

化に比べて位相が遅れる傾向が認められた。本節では、

4

地球環境研究，Vol.17（2015）

図４

利根川－魚野川谷筋の2013年 ８ 月晴天日気温日変化

図６

利根川－魚野川谷筋の2013年 ８ 月晴天日気圧日変化

図５

碓氷川－千曲川谷筋の2013年 ８ 月晴天日気温日変化

図７

碓氷川－千曲川谷筋の2013年 ８ 月晴天日気圧日変化

2013年の盛夏（８月）に限定して、夏季晴天日の気温 ・側は標高降順に、観測点ごとに温度偏差目盛を１℃ずつ

気圧日変化位相差の地域差を検討する。

加算して表示してある。

図４は南端の観測点である本庄総合公園（地点１、標

利根川－魚野川谷筋（図４）および碓氷川－千曲川谷

高55ｍ）の2013年８月晴天日気温日変化曲線に、利根川筋（図５）のいずれの谷筋においても、日最低気温起時－魚野川谷筋の他の観測点の気温日変化曲線を重ねて示には大差がないにもかかわらず、標高が増すに従って日したものである。群馬県側は標高昇順に、新潟県側は標

最高気温起時が早くなる傾向が認められ、図１（右）の高降順に、観測点ごとに温度偏差目盛を１℃ずつ加算し静穏晴天型猛暑日における日最高気温起時の分布と整合て表示してある。図５は、同様に、本庄総合公園（地点的である。ただし、魚野川谷筋や千曲川谷筋の最も標高

１、標高55ｍ）の2013年８月晴天日気温日変化曲線に、が低い観測点では日最高気温起時が早まる傾向があるよ碓氷川－千曲川谷筋の他の観測点の気温日変化曲線を重うにも見えるので更なる検討が必要である。

ねて示したものである。群馬県側は標高昇順に、長野県

図４、５中に△で示されている赤城山白樺高原1400ｍ
5上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）では、日較差は小さいものの日変化の位相は関東平野と下とともに、朝の正気圧偏差の位相が３時間程度進み、ほぼ等しく、水平移流の少ない状態で日射日変化に応答

夜の正気圧偏差のピークが高原状になり、昼の負の気圧

して気温が日変化している可能性が示唆される。碓氷川

偏差が大きくなる傾向が明瞭である。群馬県側の利根川－千曲川谷筋（図５）では碓氷峠960ｍとほぼ同高度まで谷筋や碓氷川谷筋においては、標高が増すに従って日最観測点が展開されているので全高度における日最高気温

低気圧起時が若干早くなる傾向が認められるが、日最高起時の負の高度依存性が確認できるが、利根川－魚野川

気温起時におけるほど明瞭ではない。更に、三国峠や碓

谷筋（図４）では三国峠1224ｍ～580ｍには観測点が展開

氷峠を越えた新潟県側や長野県側においては、日最低気

されていないので日最高気温起時の負の高度依存性が確

圧起時には位相のずれは殆ど認められない。

認できるのは標高580ｍ以下である。このため、上信越山

赤城山1400ｍにおける盛夏（８月）の晴天日気圧日変

岳域では、碓氷峠960ｍ～赤城山白樺高原1400ｍの中間に化は、ほぼ大気潮汐に従っているとみられるが、それよ

日最高気温起時が負の高度依存性を示す上限高度が存在

り標高の低い所では、大気潮汐に地形の影響による日変する可能性がある。

化が加わり、位相の遅れと振幅増加が生じた可能性があ

図６は、気温日変化に関する図４と同様に、南端の観る。

測点である本庄総合公園（地点１、標高55ｍ）の2013年
８月晴天日気圧日変化曲線に、利根川－魚野川谷筋の他の観測点の気圧日変化曲線を重ねて示したものである。
群馬県側は標高昇順に、新潟県側は標高降順に、観測点

Ⅴ．2013年 ８ 月晴天日における気圧日変化と気温日変化の関係ごとに気圧偏差目盛を図60.25hPa ずつ加算して表示して図８は、利根川谷筋の標高の異なる４地点、即ち、標ある。図７は、気温日変化に関する図５と同様に、本庄

高55ｍの地点１（本庄総合公園）、標高265ｍの地点５（沼総合公園（地点１、標高55ｍ）の2013年８月晴天日気圧

尾川親水公園）、標高585ｍの地点８（湯檜曽公園）およ

日変化曲線に、碓氷川－千曲川谷筋の他の観測点の気圧

び標高1400ｍの地点24（赤城山白樺高原）における2013

日変化曲線を重ねて示したものである。群馬県側は標高

年８月晴天日の気温日変化と気圧日変化を重ねて示した

昇順に、長野県側は標高降順に、観測点ごとに気圧偏差ものである。日中の12時～15時ごろに最大値を持つ一つ目盛を0.5hPa ずつ加算して表示してある。

山分布をなしている曲線が気温日変化を表しており、同

図６、７中に△で示されている赤城山1400ｍでは時間帯に最小値を持つ二つ山分布をなしている曲線が気

09：20と20：50にほぼ同じ大きさの気圧偏差の極大が出

圧日変化を表している。日平均からの気温偏差（℃単位）

現し、03：10と14：50にほぼ同じ大きさの気圧偏差の極が左縦軸に目盛られており、日平均からの気圧偏差（hPa

小が出現しており、半日周期が支配的である。標高の低単位）が右縦軸に目盛られている。
先ず、気温日変化に注目する。日最低気温偏差は、標高が1400ｍと最高の地点24（赤城山）が－2.6℃程度であるのに対して他の３地点は－5.4℃～－5.0℃とほぼ等しい。一方、日最高気温偏差は、最低標高の地点１（55ｍ）
で5.5℃であるのに対して最高標高の地点24（1400ｍ）では4.1℃と顕著に小さくなっていて一見負の標高依存性が存在しているが、標高585ｍ以下の高度では、地点１（55ｍ）より標高の高い地点５（265ｍ）および地点８（585ｍ）で、それぞれ、6.3℃および6.7℃となる明瞭な正の標
高依存性が認められる。このため、気温日較差も、最低標高地点に比べて最高標高地点で顕著に小さいものの、
標高585ｍ以下の高度に限ると、標高が増すに従って増加する明瞭な正の標高依存性が存在する。日最低気温起時は４地点とも午前５時頃とほぼ同時刻であるが、日最高

図８

6

利
 根川谷筋 ４ 地点における2013年 ８ 月の晴天日気
温 ・ 気圧日変化の関係

気温起時は地点ごとに異なり、最も標高の低い地点１（55ｍ）では15：10、標高265ｍの地点５では14：40、標高

地球環境研究，Vol.17（2015）

585ｍの地点８では13：00と、明瞭な負の高度依存性を示が生じるので、これらとオゾン層から慣性重力波としてす。しかしながら、標高が1400ｍと観測点中で最も高い

伝播してきた半日周期振動が干渉して実際の地上気圧日地点24における日最高気温起時は14：40であり、低地平変化が出現する。地上気圧の時間変化は傾向方程式に従野部と大差がない。標高585ｍ～1400ｍの間には観測点がい、上空大気中の質量フラックスの収束 ・ 発散により規無いので上限高度は明確に特定できないが、山地斜面下定される。地上気温は大気下層内において最も加熱量が部においてのみ日最高気温起時に負の高度依存性が存在

大きく日変化の位相が早いので、大気全層の温度変化、することが明らかである。碓氷川谷筋では碓氷峠960ｍま即ち密度変化さらには質量収束発散の変化の位相はこれ

での斜面全域で日最高気温起時の負の高度依存性が認めに遅れる。

られるので、利根川谷筋における上限高度も960ｍを超えている可能性は大きいと思われる。

図９は、2013年８月晴天日の気温日変化における日平
均気圧からの日中の地上気温偏差の極値 dT と気温日変

次に、気圧日変化に注目する。気圧日変化には大気潮化における日平均気温からの気圧偏差の極値 dp の散布

汐起源の半日周期の振動が明瞭であるとともに、半日周図である。同図より明らかに、日中の地上気温偏差極値

期の振動の２番目の気圧極小とこれを上回る振幅の１日

dT は正の値をとり、日中の地上気圧偏差極値 dp は負の周期の振動の最小が同期して日中15時頃に著しい負の気値をとり、両者の間には明瞭な直線関係が存在すること

圧偏差を生じている。図８より、気圧の半日周期の振動が一般的である。特に、魚野川谷筋や千曲川谷筋においは気温日変化と直接は対応していないが、日中15時頃のて決定係数が高く、両谷筋における日中の地上気温偏差

気圧降下は地上気温の昇温に対応していることが明らか

極値 dT［℃］と気圧偏差極値 dp［hPa］の関係は、である。大気潮汐は高度10～70km に存在するオゾン層

dp=－0.47dT＋1.4

における日射吸収による加熱のため発生する半日周期をというほぼ同一の関係式で表される。日最高気温が１℃

ともなう１日周期を主とする気圧の振動に強制されてい増すと日最低気圧が0.47hPa 減少する関係にあることをるが、緯度30°以上の高緯度地方ではオゾン層における１

示唆しており、決定係数は0.90を大きく上回る。

日周期の振動は地上には慣性重力波として伝播しないた

このような直線関係は、Kuwagata et al.（1995）や Liめ、地上へは半日周期の振動が選択的に慣性重力波としet al.（2009）が議論したように、大気最下層が静水圧平て伝播する（沢田，1975）。地表面や対流圏の水蒸気層で衡を保ちながら加熱 ・ 冷却される場合に出現しうる。先も日射吸収による加熱により１日周期と半日周期の振動

ず、任意の高度の気圧、密度、気温の日平均値とそれからの摂動を、それぞれ、pm, p’, ρm, ρ’, Tm, T ’ で表すと、瞬間値に対する状態方程式は
pm＋p’=（ρm＋ρ’）R（Tm＋T ’）と表される。状態方程式は日平均値でも成り立たねばならないので、
pm=ρmRTmも成り立つ。両式辺々除し、高次の摂動を無視すると
１＋p’/pm=（１＋ρ’/ρm）（１＋T’/Tm）= １＋ρ’/ρm＋T’/Tmが成り立つ。一般に、p’/pm ≪ T ’/Tm であることを考慮すると、上式から
ρ’ ≒－T’ρm/Tm
が成り立たねばならない。即ち、密度の摂動ρ’ は気温の摂動 T’ に比例しており、比例定数は－ρm/Tm なので、
日平均からの正の気温偏差あるいは加熱量に比例して日平均からの負の密度偏差が発生することになる。
次に、瞬間値に対する静水圧平衡の式は∂（pm＋p’）=－（ρm＋ρ’
）
ɡ∂ z

図９

上
 信越山岳地域における日中の地上気温昇温量と地上気圧下降量の関係と表される。静水圧平衡の式も日平均値でも成り立たねばならないので、
7

上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）∂pm=－ρm ɡ∂zも成り立つから、両式の差∂p’=－ρ’ɡ∂z

限り継続してデータを蓄積するとともに、数値モデルによる再現計算も援用して、課題の解明に努める所存である。

が成り立たねばならない。上式を地上から大気上限まで積分すると、地上気圧の摂動 p0’ は謝辞p0’=ɡ∫ρ’dz ≒－ɡ∫T’ρm/Tm dz

本稿は、2014年度日本気象学会秋季大会および2014年と表すことができる。即ち、地上気圧摂動 p0’ は大気層の度日本地理学会秋季学術大会において発表した内容に補

平均気温の摂動 T ’ の逆符号値に比例する。図９中の回筆修正を施したものである。両大会における発表の際に帰直線の切片がゼロにならないのは地上気温から得られ賜った数々のご助言 ・ ご教示および匿名査読者から賜っる dT と大気全層を積分して得られる∫T ρ’ m/Tm dz とのた貴重な査読コメントは原稿作成 ・ 改良に大変役立ちま差異および種々の誤差の伝搬に起因するものと推測されした。記して深謝の意を表します。

る。
これに対して、関東平野側の利根川谷筋や碓氷川谷筋

文献においては、この関係式から外れており決定係数も低い。

岩井邦中（2007）: 日本の低緯度の島，山岳測候所，および中

大気最下層が静水圧平衡を保ちながら加熱 ・ 冷却される部地方の諸地点における気圧1/3日周期成分の振幅と位相．

こと以外の要因が加わっている可能性が示唆される。

天気，54，831－836．
岩井邦中 ・ 宮下恵美子（2005）: 中部山岳地域の諸地点における気圧日変化．天気，52，831－836．

Ⅵ．おわりに

岩井邦中 ・ 境野千亜紀 ・ 杉山裕也（2008）: 日本の85地点での
気圧日変化の調和解析．天気，55，457－468．

本研究はまだ緒に就いたばかりであり、本稿では、単Kuwagata, T., M. Sumioka, N. Masuko and J. Kondo（1990）:に観測事実を列挙したに過ぎない。しかしながら、山岳The Daytime PBL Heating Process over Complex Terrain域における気温 ・ 気圧の高密度連続観測に基づいて得らin Central Japan under Fair and Calm Weather Condi-

れた本研究は、疎密度の気象官署観測値に基づいてなされた既存の研究成果（例えば、Kuwagata et al., 1990；仁科，2000；岩井 ・ 宮下，2005；岩井，2007；岩井ほか，
2008）に新たな所見を付加する可能性がある。特に、上信越山岳地域の標高1000ｍ以下の谷筋では夏季（８月）には標高が増すに従って日最高気温起時が早まる傾向が存在し冬季（１月）にはその傾向が弱まり、気温日変化のこの特性を反映して、気圧も特徴的な日変化を示すことが、実測値に基づいて明らかにされたことが特筆される。この現象のメカニズムとしては、水蒸気圧減少による放射冷却強化や雲形成による日傘効果、放射収支の斜面方向 ・ 傾斜依存性、さらにはそれらに起因する斜面上
方からの冷気移流等の可能性があると考えているが、いずれも今後の重要な課題である。本研究の観測を可能な

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tions.Part I :Meso-scale Circulation and the PBL Heating
Rate. Journal of the Meteorological Society of Japan, 68,
625-638.
Li, Y., R. B. Smith and V. Grubišić（2009）: Using Surface
Pressure Variations to Categorize Diurnal Valley
Circulations:Experiments in Owens Valley. Monthly
Weather Review, 137, 1753-1769.
中川清隆（2010）：内陸都市はなぜ暑くなるか～メカニズム．
福岡義隆 ・ 中川清隆（編）：『内陸都市はなぜ暑いか 日本一
高温の熊谷から』成山堂書店，159p., 24－48．
仁科淳司（2000）：夏型気圧配置下における中部日本の局地気圧系の日変化．季刊地理学，52，131－140．
沢田竜吉（1975）：気圧の半日周期の現われる理由．天気，
22，315－316．
重田祥範 ・ 渡来

靖 ・ 中川清隆（2013）：関東平野北西部で発生する猛暑の形成機構解明を目指した広域気象観測網の構
築．E-journal GEO，８，166．

地球環境研究，Vol.17（2015）

付図 １ 地点別の晴天日気温日変化および気圧日変化⒜～⒳は地点１～24に対応し、各地点において、左側に気温日変化、右側に気圧日変化を示す。
●：全期間平均、○：晴天日平均、実線：2012年８月晴天日平均、破線：2013年８月晴天日平均、
×：2013年１月平均、＋：2014年１月平均。

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上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）

付図 １ （つづき）
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地球環境研究，Vol.17（2015）

付図 １ （つづき）
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上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）

付図 １ （つづき）
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地球環境研究，Vol.17（2015）

付図 １ （つづき）
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上信越山岳域における晴天日の気温・気圧日変化合成曲線の抽出（中川・重田・渡来）

付図 １ （つづき）
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地球環境研究，Vol.17（2015）

付図 １ （つづき）

Composite of Diurnal Variations in Surface Air Temperature andPressure over the Johshin’etsu Mountainous Region on Sunny Days
NAKAGAWA Kiyotaka ＊ , SHIGETA Yoshinari ＊ and WATARAI Yasushi ＊＊Faculty of Geo-environmental Science, Rissho University

Key words:	diurnal variation in air temperature, diurnal variation in air pressure, sunny day,the Johshin’etsu mountainous region

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