卒業論文概要

可降水量の⾧期変動に対する影響要因
1240045
高知工科大学小野 翔祐

システム工学群

建築・都市デザイン専攻

Email : 240045r@ugs.kochi-tech.ac.jp

近年，全国的に大雨が増加しており，それに伴う災害が問題として挙げられている．大雨をもたらす積乱雲の発達には地上付近の水蒸気が影響しており，大気中の水蒸気量を表す指標として可降水量がある．
本研究では 1997 年から 2021 年までの 25 年間の可降水量，気温，海水面温度の⾧期変動を調べ，可降水量の⾧期変動に対して気温や海水面温度がどのように影響しているのか,その影響はどちらが大きいのかを調査した．結果として，1997 年から 2021 年までの 25 年間では，可降水量，気温，海水面温度のいずれも有意な変動傾向はあまり見られず，観測点付近の気温や海水面温度の⾧期変動が可降水量の⾧期変動に影響を与えているか分からなかった．しかし，可降水量は観測点付近の気温や海水面温度と強い相関があることが分かった．また，地球温暖化により気温や海水面温度が上昇する場合，現状と比べて月最高値が上昇するよりも，月最低値が上昇する方が可降水量に与える影響が大きく．その影響は海水面温度よりも気温の方が大きいことが示唆された．

Key Words : GPS 可降水量, 気温, 海水面温度
大し，GPS 可降水量と日本近海と日本周辺の海水面

1. はじめ温度との関係 5)を調べた．その結果，すべての観測点で強い相関があることが分かった．

気象庁によると，1 時間降水量 80mm 以上，3 時間

本研究では，可降水量の⾧期変動に対して影響を降水量 150mm 以上，日降水量 300mm 以上など強度及ぼしている要因を気温，海水面温度と仮定する．の強い雨は，1980 年頃と比較して，おおむね 2 倍程可降水量の⾧期変動に対してこれらがどのように影度に頻度が増加して 1)いる．その要因として，地球温響しているのか，その影響はどちらが大きいのかを暖化による気温の⾧期的な上昇傾向とともに，大気明らかにすることを目的とする．先行研究と異なる中の水蒸気量も⾧期的に増加傾向にあることが考え点として，三原の研究では，1 日の気温のデータが日られる 2)．水蒸気量が増加すると，大雨をもたらす積最低気温，日平均気温，日最高気温の 3 個で観測点乱雲が発達する．単位底面積をもつ気柱内に含まれが 56 地点であったのに対して，本研究では，1 日のる全水蒸気量 3)が，可降水量であり，可降水量の⾧期平均値を 1 時間毎の 24 個のデータから算出し，観測変動とそれに影響を与えている要因について明らか点も 514 地点に変更するため，より精密な解析が期にすることが近年の大雨の動向を理解するうえで役待できる．新城の研究では，すべての観測点で可降に立つのではないかと考えた．先行研究で三原は水量と海水面温度の相関を求めていた．本研究では，GPS 可降水量の⾧期時空間変動傾向を調べ，海水面有意な変動傾向を示す観測点の可降水量と有意な変温度や気温との関係 4)を調査した．結果として，可降動傾向を示す海域の海水面温度との相関を調べるこ

水量の⾧期変動と気温の⾧期変動に一定の関係があとで，可降水量の⾧期変動と海水面温度の⾧期変動ることが示唆された．海水面温度との関係は明確にとの関係を明確にできるのではないかと考えた．

ならなかったが，新城は観測対象を日本近海まで拡1(2) 研究の流れ

2. 手法a)(1) 対象期間及び使用データ

可降水量，気温，海水面温度それぞれの月平均値の算出

本研究では，1997 年~2021 年の 25 年間を対象期

可降水量，気温，海水面温度はそれぞれ 1 時間毎間とする．使用するデータに関して，可降水量は 1 時の 24 個のデータから日平均値を求め，月の平均値を間毎の GPS 可降水量のデータを使用する．GPS 可算出する．この時，極端なデータの影響を避けるた

降水量は，国土地理院が提供している対流圏遅延量

めに月毎に日平均値の第一四分位数と第三四分位数推定値から求めた可降水量である．前年の新城はを求める．月毎の日平均値を 25％以下，25％~75%，全国 518 地点としていたが，本研究では，25 年分の75%以上の 3 つの範囲に分け，各範囲の平均値を計データのそろっている図-1 の左図 に示した電子基算したものを月平均値とする．

準点 514 地点とする．気温は，気象庁が提供していb) 可降水量，気温，海水面温度の⾧期変動を

6)

7)

るアメダス観測点の 1 時間毎の気温データ を使用
8)

Mann-Kendall 検定により調査

し，25 年分のデータがそろっており，なおかつ各電1997 年から 2021 年までの可降水量，気温，海水子基準点に最も近い，図-1 の右図 7)に示した 514 地

面温度それぞれの変動傾向を可降水量と気温は各観点のデータを用いる．海水面温度は，図-2 の左図の測点，海水面温度は各エリアにおいて，有意水準 5%

気象庁が出している資料 9)を参考に，図-2 の右図 7)の Mann-Kendall 検定により調べる．Mann-Kendallに示したエリアの平均値を用いる．データはコペル

検定は，ある変量の系列に対して，それが独立で同ニクス気象データストア 10)が提供している，1 時間一の確率分布にしたがうという帰無仮説が成立する毎の海水面温度データから各エリアの平均値を計算かどうかを検定する手法である．この仮説が棄却さし，各エリアの海水面温度とする．なお，海水面エリれると，その系列は変動傾向をもつとみなされる 11)．

アは日本海の海域を a1，北海道地方付近の海域を a2， 変動傾向があるとされたものについては Sen’sSlope
東北地方付近の海域を a3，関東地方付近の海域を a4， と呼ばれる勾配を求めることにより変化率を求める．
四国地方付近の海域を a5，九州地方・沖縄付近の海c) 可降水量と気温，可降水量と海水面温度の域を a6 とする．

相関係数の算出
可降水量，気温，海水面温度それぞれで，25％以下，25％~75%，75%以上の 3 つの範囲の月平均値を扱うため，可降水量の 25％以下，25％~75%，75%以上の 3 つの範囲それぞれに気温 3 通り，エリアごとの海水面温度 6 通りの計 18 通りの相関係数を算出する．可降水量の 25％以下，25％~75%，75%以上それぞれの範囲に対して気温や海水面温度のどの範囲の影響が大きいのか見るため，可降水量の各範

図-1 電子基準点(左)7)とアメダス観測点(右)7)の配置図

囲の相関係数の中で最大のものであり，なおかつ有意水準 5%の無相関検定で有意な相関が見られたものを地図上にプロットする．

3. 結果と考察(1) 可降水量と気温，可降水量と海水面温度の⾧期的な相関関係
可降水量の各範囲に対して，気温や海水面温度のどの範囲の影響が大きいのか調査した結果を表-1 に示す．

図-2 気象庁の海域区分(左)9)と海水面温度の範囲(右)7)2

表-1 最大の相関係数を有する観測点の数以下の月平均値との相関が最大となる観測点が多いことが分かった．
このことから，地球温暖化により海水面温度が上昇する場合，現状と比べて海水面温度の月最高値が上昇するよりも月最低値が上昇する方が可降水量の変動に与える影響が大きいと考えられる．
c) 可降水量と気温，可降水量と海水面温度の相関関係の比較
可降水量の 25%以下の月平均値に対して最も相関の高い，気温の 25%以下の月平均値との相関係数(図-3)，a6 の海水面温度の 25%以下の月平均値との相関係数(図-4)を見ると，可降水量との相関係数が0.9 よりも高い観測点が海水面温度よりも気温の方が多いことが分かる．可降水量の 25%~75%の月平均値，75%以上の月平均値に対しても同様に，すべての組み合わせで海水面温度よりも気温との相関の方が高くなる傾向があったため，海水面温度よりも気温による影響の方が大きいことが考えられる．

a)

可降水量と気温の相関関係
すべての組み合わせで可降水量と気温の相関は高く，相関係数は 0.8 を上回っていた．表-1 から，可降水量の 25%以下，25%~75%，75%以上，いずれの月平均値に対しても，気温の 25%以下の月平均値と図-3 可降水量の 25%以下の月平均値と気温の 25%以下の月平均値の間で有意な相関が見られた観測点の位置とその相関係数の相関が最大となる観測点が多いことが分かった．
ただし，相関係数の差は僅かであった．
このことから，地球温暖化により気温が上昇する
場合，現状と比べて月最高気温が上昇するよりも月最低気温が上昇する方が可降水量の変動に与える影響が大きいと考えられる．
b) 可降水量と海水面温度の相関関係
各海水面エリアのすべての組み合わせで可降水量と海水面温度の相関は高く，相関係数は 0.7 を上回っていた．しかし，観測点付近の海水面温度との相関が最も高くなるわけではなく，a6 との相関係数が他の海水面エリアよりも僅かに高かった．また表-1から，可降水量の 25%以下，25%~75%，75%以上，図-4 可降水量の 25%以下の月平均値と a6 の海水面温度の 25%以下の月平均値の間で有意な相関が見られた
観測点の位置とその相関係数

いずれの月平均値に対して，a6 の海水面温度の 25%3以上より，可降水量の⾧期変動に対して，観測点(2) 可降水量の⾧期変動と気温，海水面温度付近の気温や海水面温度の⾧期変動が影響を与えての⾧期変動との関係いるとはいえないことが分かった．

可降水量と気温の変動傾向を調べ，有意な変動傾向がある観測点を集計した結果を表-2 に示す．また，海水面温度の変動傾向を調べた結果として，a3 のみ

4. まとめ25%以下，25%~75%，75%以上すべての月平均値が有意な上昇傾向にあることが分かった．その他の海1997 年から 2021 年までの 25 年間では，可降水水面エリアでは有意な変動傾向は見られなかった．

量，気温，海水面温度のいずれも有意な変動傾向はあまり見られず，観測点付近の気温や海水面温度の表-2 可降水量,気温が有意な変動傾向を示す観測点の数

⾧期変動が可降水量の⾧期変動に影響を与えているとはいえなかった．しかし，可降水量は観測点付近の気温や海水面温度と強い相関があることが分かった．地球温暖化により気温や海水面温度が上昇する
場合，現状と比べて月最高値が上昇するよりも，月可降水量の 25%以下の月平均値が有意な変動傾向

最低値が上昇する方が可降水量に与える影響が大きを示した観測点の位置とその変化率を図-5 に示す．

いと考えられる．またその影響は，海水面温度よりも気温の方が大きいと考えられる．
参考文献
1)

気象庁 : 大雨や猛暑日など(極端現象)のこれまでの変化
https://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/extreme/extrem
e_p.html
2) 気象庁 : 気候変動監視レポート 2018 , p4
https://www.data.jma.go.jp/cpdinfo/monitor/2018/pdf/ccmr2018_all.pdf
3) 近藤純正近，徐健青 : 可降水量を地上の露点温度から推定する実験式，水文・水資源学会誌第 9 巻 5 号,
図-5 可降水量の 25%以下の範囲が有意な変動傾向
pp.463-467, 1996.
を示す観測点の位置とその変化率
4) 三原小弥 : GPS 可降水量の⾧期時空間変動評価，2021
年高知工科大学システム工学群卒業研究概要書
5) 新城フィオレラ : 可降水量の⾧期変化傾向と海水面
図-5 より，可降水量の月最小値が有意な変動傾向
温度の変化との関係 , 2022 年高知工科大学システムを示した観測点は本州の中心部に位置していること
工学群卒業研究概要書が分かった．また，ほとんどの観測点で緩やかな上
6) 国土地理院 : 電子基準点データ提供サービス
昇傾向を示した．
https://terras.gsi.go.jp/pos_main.php#trp
7) 国土地理院 : 地理院タイル
気温は，25%以下の月平均値が有意な上昇傾向を
https://maps.gsi.go.jp/development/ichiran.html
示した観測点が 1 地点のみであった．この観測点は
8) 気象庁 : 過去の気象データ検索
可降水量の 25%以下，25%~75%の月平均値が有意
https://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/な変動傾向を示した観測点の位置と一致しなかった． 9) 気象庁 : 海面水温の⾧期変化傾向（日本近海）
このことから，観測点付近の気温が上昇することで，
https://www.data.jma.go.jp/kaiyou/data/shindan/a_1/japan_warm/japan_warm.html
可降水量も上昇するわけではないということが分か
10) コペルニクス気候データストア
った．また，海水面温度に関して，a3 以外の海水面
https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/s
エリアでは有意な上昇傾向は見られなかったことか
atellite
ら，観測点付近の海水面温度が上昇することで，可11) 西岡昌秋，寶馨 : Mann-Kendall 検定による水文時系
列の傾向変動, 水文・水資源学会誌第 17 巻 4 号,降水量も上昇するわけではないということが分かっ
pp.343-353, 2004．
た．
4