地球環境研究,Vol.12(2010)

立正大学総合気象観測システムおよび放射・熱収支観測システムの拡充について＃渡来福岡義靖＊

丸本美紀＊＊

隆＊

中川清隆＊

キーワード：気象観測､ 気象測器､ データ公開

１. はじめに局地的に出現する様々な大気現象を解明したり､ その地域における気候的特性を明らかにしたりする場合には､その場所での様々な気象要素の観測を行い､ さらにはそのルーチン観測化や長期データの蓄積が非常に重要である｡ また､ 気温や降水量といった大気データは､ 他の自然科学分野においても基礎データとして重要となる｡ そのような背景もあり､ 立正大学では地球環境科学部が創設された1998年より継続的な地上気象観測が行われてきた｡ そして最近､ 老朽化に伴う測器更新に加えて､ 新たな観測項目の追加やデータの無線通信化などが整備され､観測システムの大幅な拡充がなされた｡ 本稿では､ 立正大学熊谷キャンパスにおける地上気象観測のこれまでの図１

成果と､ 新システムの概要について報告する｡

２. これまでの観測とその利用
２. １

総合気象観測システム

総合気象観測システム

伊藤田ほか2004) てきており､ 現在まで継続して作成されている｡
総合気象観測システムによるルーチンデータの蓄積は､立正大学総合気象観測システム (図１) は､ 立正大学すでに10年分に達している｡ これまで､ この長期観測デー

熊谷キャンパス内の北緯36°06′29″､ 東経139°21′36″､タを用いて熊谷キャンパス付近の気候学的特性に関する標高約50m に位置する｡ この観測システムは､ 1998年

多くの研究報告がなされてきた (福岡ほか2004, 2007；の立正大学地球環境科学部の創設とほぼ同時に設置され､福岡・丸本2005a, b, 2006, 2009)｡ 立正大学熊谷キャ

1998年３月より試運転が開始された｡ その後､ 1999年半ンパスが熊谷市南部の郊外域に位置しており､ また熊谷ば頃に自記観測が軌道に乗り気象観測がルーチン化され､キャンパスの北方約５km に位置する熊谷地方気象台は2000年１月からは気象資料が整理されている (福岡ほか

熊谷市街地の中心に位置することから､ これらの研究で2004)｡ 気象資料は､ 観測開始当初から観測されているは立正大学と熊谷地方気象台の観測データを比較し､ 熊

気温・相対湿度 (地上２m)､ 風向・風速 (地上５m)､谷市の都心と郊外の比較に着目した研究が展開されてい日射量､ 正味放射量､ 降水量､ 気圧､ 地温 (深度５cm､る｡ その他にも､ 立正大学地球環境科学部の卒業論文､20cm) に関しては１時間平均 (積算) 値や日平均 (積修士論文､ 博士論文において観測データは大いに活用さ算) 値を整理し､ 当日の天気図などの補足資料もあわせれてきた｡て､ それぞれ日表・月表としてまとめ (新井ほか2003；＊＊＊♯

立正大学地球環境科学部
立正大学地球環境科学部 ORC 研究補助員
平成21年度立正大学大学院地球環境科学研究科オープンリサーチセンター業績139

立正大学総合気象観測システムおよび放射・熱収支観測システムの拡充について (渡来・丸本・福岡・中川)

２. ２

放射・熱収支観測システム

３. ２

2009年３月の機器更新・拡充作業

立正大学放射・熱収支観測システム (図２) は､ 総合

2009年３月には､ 放射・熱収支観測システムにおける気象観測システムの北側に位置し､ 東西に３面の露場が大幅な測器の更新・新設とデータ回収システムの更新が並んでいる｡ 露場はそれぞれ約４m 四方の正方形状で行われた｡ 放射温度計と風向計・風速計 (図８)､ 正味あり､ 地表面から約30cm の盛土がされている｡ この観放射計 (図９) は既存のものを継続して利用したが､ 正測システムは当初､ 都市の暑熱環境緩和に対する特殊舗

味放射計が設置されていない東側・西側露場に日射計を装 (保水性ブロック､ 透水性ブロック) の効果を調べるドームが下側になるよう設置し (図10)､ 上向き短波放ための実験露場として設置されたものであり､ その研究射量の測定を開始した｡ 中央露場の正味放射計で測定さ成果もすでに公表されている (松本ほか2007；福岡ほか

れている下向き短波放射量のデータと組み合わせること2007)｡ 2010年１月現在､ ３面とも芝生面となっている

で､ ３露場面それぞれのアルベドを見積もることもできが､ 露場表面を改変して異なる地表面に対する熱や放射る｡ さらに､ ３露場面それぞれの地上 (盛土面上面からの比較といった実験的観測を行うことも今後考えて行きの高さ) 15cm と､ 中央露場にはさらに地上約１m に温たい｡

湿度計 (図11) が設置された｡ 地表面状態に大きく影響される地表面直上の暑熱環境測定を意識した設計となっているため､ 温湿度計の設置高度が低く設定されている｡
加えて､ ３露場それぞれについて､ ４深度 (２cm､ ５cm､ 10cm､ 30cm) に地温計 (白金測温抵抗体温度計C-PTWP-10-AD) を､ ２深度 (５cm､ 20cm) に土壌水分計 (TDR 土壌水分センサー C-CS-616) を埋設した｡

３. ３

2009年12月の機器拡充作業

2009年12月には､ 総合気象観測システムへの更なる測器の追加に加えて､ 無線 LAN による観測データの自動転送とデータ公開のためのシステム拡充が実施された｡
総合気象観測システムには､ 視程や現在天気が測定で図２

放射・熱収支観測システム

きる現在天気計 (図14)､ 黒球温度を測定する黒球温度計 (図14)､ 新しい雨量計とそれに内蔵された簡易酸性３. 観測システムの拡充

雨計測装置 (図15) が加えられた｡ 現在天気計は､ 現在天気に関して自動観測することができ､ 観測結果は2010年１月現在の立正大学気象観測システムの全容をWMO コードで出力される｡ 黒球温度は､ 人体への影

図３に示す｡ また､ 総合気象観測システムと放射・熱収響を加味した温熱示数としてよく用いられる WBGT

支観測システムに設置されている測器の一覧をそれぞれ(Wet Bulb Globe Temperature) の算出などに利用す表１､ ２に示す｡ これらの観測システムは最近の３度のることができる｡ 簡易酸性雨計測装置は､ 降水の pH や大幅な測器交換・追加やシステムの変更・拡充を経て現EC (電機伝導度) を自動観測することができる｡ さら在に至り､ 新システムはほぼ完成に至った｡ 以下に､ ３に､ 総合気象観測システムのタワー上方に WEB カメラ

度のシステム更新の概要を示す｡

が設置された (図４)｡ カメラは真下から水平まで､ 方位角はほぼ360度の方角に向けることができ､ ネットワー

３. １

2007年11月の機器更新作業

クを介したリモートコントロールが可能である｡ この2007年11月には､ 総合気象観測システムにおける測器WEB カメラを活用することにより､ 視程や雲の状態､の更新を主に実施した｡ 風向風速計と日射計 (図４)､露場の植生状況､ 測器の監視などに利用することができ

温湿度計 (図５)､ 地温計２深度 (５cm､ 20cm) につる｡

いて測器の交換を行った｡ 雨量計 (図６) と放射収支計(図７)､ 気圧計に関しての更新は行っていない｡

データ転送・公開に関する拡充内容としては､ まず総合気象観測システムと放射・熱収支観測システムとを有線 LAN でつなぎ､ 総合気象観測システムのタワーに取140

地球環境研究,Vol.12(2010)

図３

立正大学熊谷キャンパス地上気象要素観測システムの全体像

表１
測器名

型番

風向風速計

CYG-5103

日射計

CPR-CMP3

温湿度計
雨量計

総合気象観測システムの設置測器一覧
設置高度 [m]

測定項目

備考

5.0

風向､ 風速2007.11.08に機器更新

4.8

日射量

2007.11.08に機器更新

CVS-HMP45A

1.5

気温､ 相対湿度

2007.11.08に機器更新

TE525MM-Lx

2.7

降水量

放射収支計

CPR-NR-LITE

2.2

正味放射量

気圧計

PTB-101B

1.4

気圧

地温計

C-107

−0.05

地温

2007.11.08に機器更新

地温計

C107

−0.2

地温

2007.11.08に機器更新

現在天気計

CVS-PWD-12

2.1

現在天気2009.12.10より新たに設置

黒球温度計

C-BB-15cm

1.5

黒球温度

2009.12.10より新たに設置

雨量計

CTK-15PC

0.8

降水量

2009.12.10より新たに設置

簡易酸性雨計測装置

CJW-ARM-600H

0.8

降水 pH､ 降水 EC

2009.12.10より新たに設置

WEB カメラ

SNC-RZ30N

3.7

画像

2009.12.10より新たに設置

141立正大学総合気象観測システムおよび放射・熱収支観測システムの拡充について (渡来・丸本・福岡・中川)

表２

放射・熱収支観測システムの設置測器一覧

 東側露場
測器名

型番

設置高度 [m]

測定項目

備考

放射温度計

CML-303N

2.5

放射温度

風速計

AG540

2.4

風速

風向計

VR536

2.4

風向

日射計

CHF-LP020.25

上向き短波放射2009.03.31設置

温湿度計

CVS-HMP-45D

0.15

気温､ 相対湿度

2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10

−0.02

地温

2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.05

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.1

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.3

地温2009.03.31設置

土壌水分計

C-CS-616-15−0.05

土壌水分量2009.03.31設置

土壌水分計

C-CS-616-15−0.2

土壌水分量2009.03.31設置

設置高度 [m]測定項目

備考 中央露場
測器名

型番

放射温度計

CML-303N

2.5

放射温度

正味放射計

CPR-CNR1

0.45

放射４成分

温湿度計

CVS-HMP-45D

0.9

気温､ 相対湿度

2009.03.31設置

温湿度計

CVS-HMP-45D

0.15

気温､ 相対湿度

2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.02

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.05

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.1

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.3

地温2009.03.31設置

土壌水分計

C-CS-616-15−0.05

土壌水分量2009.03.31設置

土壌水分計

C-CS-616-15−0.2

土壌水分量2009.03.31設置

観測高度 [m]測定項目

備考

 西側露場
測器名

型番

放射温度計

CML-303N

2.5

放射温度

日射計

CHF-LP020.25

上向き短波放射2009.03.31設置

温湿度計

CVS-HMP-45D

0.15

気温､ 相対湿度

2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.02

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10

−0.05

地温

2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.1

地温2009.03.31設置

地温計

C-PTWP-10−0.3

地温2009.03.31設置

土壌水分計

C-CS-616-15

−0.05

土壌水分量

2009.03.31設置

土壌水分計

C-CS-616-15

−0.2

土壌水分量

2009.03.31設置

付けた指向性アンテナからアカデミックキューブ屋上を送などを整備しており､ 近日中に学内外へのデータ公開中継して３号館屋上に至る無線ネットワークを構築するを開始する予定である｡

ことで､ ３号館内に置かれたデータ公開用コンピューターから立正大学気象観測システムのすべてのデータを自動回収できるシステムが完成した｡ データ公開用コンピュー４. まとめターは３号館１階の談話室に置かれており､ そのディス1998年より開始された立正大学熊谷キャンパスにおけ

プレイは３号館のエントランスホールから見ることがでる地上気象観測は､ そのアーカイブが10年を超えてきてき､ 2009年12月25日よりリアルタイムデータの暫定公開おり､ また最近の大幅な更新・拡充によってその利用価が開始された｡ 現在は WEB サーバへのデータの自動転値は益々高まっている｡ 降水中の pH､ EC 測定が行え

142地球環境研究,Vol.12(2010)

図４

総合気象観測システムに設置された風向風速計(左)､ 日射計 (右) と WEB カメラ (下)｡ 中央の棒状のものは無線 LAN の指向性アンテナである

図５

総合気象観測システムに設置された強制通風筒｡
内部に温湿度センサーがある

図６

総合気象観測システムに設置されている雨量計

図７

総合気象観測システムに設置されている放射収支計

図８

放射・熱収支観測システムに設置されている放射温度計 (左上) と風向計 (中央)､ 風速計 (右)図９

放射・熱収支観測システムに設置されている正味放射計143立正大学総合気象観測システムおよび放射・熱収支観測システムの拡充について (渡来・丸本・福岡・中川)

図10

放射・熱収支観測システムに設置された日射計

図11

放射・熱収支観測システムに設置された強制通風筒｡ 内部に温湿度センサーがある

図12

144

図13

放射・熱収支観測システムに埋設された土壌水分計

図14

総合気象観測システムに設置された現在天気計(上) と黒球温度計 (下)図15

総合気象観測システムに設置された雨量計と簡易
酸性雨計測装置 (下部)

放射・熱収支観測システムに埋設された地温計

地球環境研究,Vol.12(2010)

る雨量計の追加や､ フェノロジー研究にも利用可能な

福岡義隆, 丸本美紀, 2005b：熊谷市の都心と郊外の気候特性

WEB カメラの設置など､ 気象・気候学以外の隣接分野(第３報) 降水量に関する気候学的研究. 地球環境研究, ７,の研究にも非常に有用であると思われる｡ また､ 無線

107−115.

LAN によるデータの自動転送化やデータの公開により､学内外のユーザーの利便性が高まることは必至である｡

福岡義隆, 丸本美紀, 2006：熊谷市の都心と郊外の気候特性(第４報) 都市化に伴う風の変化について. 地球環境研究,
８, 77−87.

今後ますます本システムのデータが利用されて数多くの

福岡義隆, 丸本美紀, 2009：立正大学総合気象観測装置の現状研究がなされ､ データの品質向上にフィードバックする及び次年度以降の計画. 立正大学 文部科学省学術研究高度ことを切に願うものである｡

化推進事業 オープンリサーチセンター (ORC) 整備事業
平成20年度事業報告書, 89−93.
福岡義隆, 中川清隆, 松本太, 山本享, 林宏三郎, 磯部裕介,謝辞
立正大学総合気象観測システムの設置やルーチン化にご尽力された､ 立正大学名誉教授の新井正先生に厚く感謝致します｡

桑原明子, 2007：特殊舗装面を用いた都市暑熱環境緩和に関する実験的研究 (第２報) −芝生面と熱収支上の比較考察−.
日本農業気象学会2007年度全国大会.
福岡義隆, 桜井千悦美, 丸本美紀, 2007：熊谷市の都心と郊外

参考文献
新井正, 福岡義隆, 丸本美紀, 2003：立正大学熊谷校舎内の気象データの保存状況. 立正大学 文部科学省学術研究高度化推進事業 オープンリサーチセンター (ORC) 整備事業 平の気候特性 (第５報) ヒートアイランド強度と逆転強度の関係. 地球環境研究, ９, 89−92.
伊藤田直史, 村上利之, 新井正, 福岡義隆, 2004：気象・水文の長期観測. 立正大学 文部科学省学術研究高度化推進事業

成14年度事業報告書.
福岡義隆, 新井正, 丸本美紀, 2004：熊谷市の都心と郊外の気候特性 (第１報) 極地気候の比較考察. 地球環境研究, ６,オープンリサーチセンター (ORC) 整備事業 平成15年度事業報告書.
松本太, 福岡義隆, 中川清隆, 山本享, 林宏三郎, 磯部裕介,117−124.
福岡義隆, 丸本美紀, 2005a：熊谷市の都心と郊外の気候特性(第２報) 夜間から早朝にかけての微昇温に関する気候学的研究. 地球環境研究, ７, 99−105.

桑原明子, 2007：特殊舗装面を用いた都市暑熱環境緩和に関する実験的研究 (第１報) −熱収支的にみた微気象の評価−.
地球環境研究, ９, 43−50.

Expansion of the Comprehensive Meteorological Observation Systemand the Radiation/Heat Budget Observation System in Rissho UniversityWATARAI Yasushi＊, MARUMOTO Miki＊＊, FUKUOKA Yoshitaka＊, NAKAGAWA Kiyotaka＊＊

Faculty of Geo-environmental Science, Rissho University
Open Research Center, Part-time Researcher, Rissho University＊＊

Keywords: observation, meteorological instrument, open data

145