ドローンによる蜃気楼観測時の海上温度分布の立体的解明と情報発信
特別天然記念物 魚津埋没林博物館 学芸員 佐藤 真樹
気楼に関わる気象的な特徴を検討し 2018

1.はじめに富山県魚津市は，「蜃気楼の見える街」を年に報告した．

キャッチコピーとしている．蜃気楼は大気2019 年からはドローンを用いた海上，沿光学現象の一種で，空気の密度の異常によ

岸の温度観測を，魚津埋没林博物館と富山り，普段の景色が大きく変化して見える現大学の共同で開始した．2019 年のドローン象である．蜃気楼には，普段の景色の上にでの温度観測を通して，海上での温度異常虚像が現れる上位蜃気楼と，下に虚像が現な領域を確認することができた（佐藤・青れる下位蜃気楼があるが，本研究ではまれ木(2019)）．一方，使用した小型ドローンのな現象である上位蜃気楼にのみ注目し報告

バッテリーの劣化等で，海上 1km 程度の温する．

度観測しか行えなかった．

蜃気楼の光学的な背景は古くから研究さこの小型ドローンでの温度観測により，れてきたが，空気の密度（主に温度）の異一定程度の観測は進めることができたが，常な分布を作り出す気象的背景の理解が進十分な調査や，その後の情報発信には至っんでいない．通常の大気では，上空ほど気ていない．

温が下がる構造であるが，上位蜃気楼のと本研究では，ドローンでの海上温度観測きには上空ほど気温が上昇するような逆転により蜃気楼の気象学的な分類や背景のさ層が形成されていると考えられている．

らなる理解を進めることを目的とした．併

魚津埋没林博物館では蜃気楼の観測はせて陸上での蜃気楼の背景にある気象現象1992 年から行ってきている．また，魚津のを把握することに特化した気温観測環境を蜃気楼に関する気象学としての研究は，試験的にミラージュランドの観覧車支柱で1919 年頃の伏木測候所による体系的な取構築し，観測をもとにしたリアルタイムのり組みを皮切りに，1950 年代の地上気象観情報発信を進めることを課題とした．

測との検討，1980 年代の光学モデル計算，2000 年代からの船やバルーン，沿岸工作物

2.小型ドローンによる温度観測による蜃気楼に関わる鉛直温度の計測など

2.1.小型ドローンでの温度観測方法
小型ドローン（DJI Phantom3 Advanced）精力的に行われてきた．
魚津埋没林博物館で観測を始める以前に温度ロガー（LR5011：HIOKI）と応答（昭和期）から，教員や民間の愛好家によ時間 20 秒の温度センサ（LR9631：HIOKI）って蜃気楼は監査臆されており，それらかを取り付けた．温度センサには日よけを取ら北寄りの風の時に蜃気楼が多いという経り付け，また小型ドローンからの風や熱の験則があった．さらに博物館の屋上での，影響を避けるため，吉崎ら（2019）になら気圧・気温・湿度・風向風速の観測データ

いプロペラ先から 24cm 離した場所に設置や気象庁アメダスなどのデータを用いて蜃した．なお，小型ドローンの劣化が激しく-1-

ホバリングが安定しなくなったため，DJIより暖かい，通常とは逆転した状況になっ

Phantom4 professional に機材を併用してていることを確認した．一方，蜃気楼を観いる．

測していても明瞭な逆転が無いケースもあ小型ドローンによる温度観測は，河口でった．

は地上 5m から 50m は 5m 間隔で，50m か2020 年 6 月 9 日の事例では，海上，沿岸ら 140m までは 10m 間隔で観測を行った．

ともに，20m 前後の高さで温度が急激に逆河口から 500m 海上では 5ｍから 50m まで，転することが見られた（図 2）．

1000m 海上では 5m から 30m までを 5m 間

この日は，過去の経験則から得られてい隔で観測した．それぞれの高度で 30 秒間ホた新慰労の好発条件である日本の東に高気バリングさせ，安定した温度とホバリング圧があることや魚津で弱い北寄りの風にな平均高度を観測値とした．観測場所は蜃気っている日であった．さらに，木下ら（2002）

楼を定常観測している魚津埋没林博物館と，による沿岸での気温観測によると黒部の内蜃気楼となる対象物（富山火力発電所）の陸でできた暖気が海上に移流することで見間にある早月川河口および河口海上約える蜃気楼もあるとされている（暖気移流500m と約 1000ｍである（図 1）．

説）．本事例日のアメダスや博物館での観測によると北寄りの弱い風となっていることや富山平野の平地の各地の気温が 30 度以上に上昇していることから，暖気移流説による蜃気楼と考えられる事例で，海上で温度鉛直分布が実際に逆転していることを確認できた．

図 1 小型ドローン観測位置と埋没林博物館，
河口から 500m 海上，×：河口から 1000m 海
上， ：埋没林博物館，：富山火力発電所，バー:1 km）
．

高さ（ｍ）

蜃気楼となる対象物（▲：早月川河口，●：2.2.結果および考察
魚津での 2020 年の蜃気楼観測日数は 26日であった．このうち，14 日間にドローンを用いた大気温度の鉛直分布観測を実施した．また，蜃気楼を観測していない 3 日間にも通常の大気状況を把握するため観測を実施した．その結果，2019 年の観測同様に，蜃気楼が見えているときに上空が地上付近温度（℃）
図 2 2020 年 6 月 9 日 12 時台，15 時前後に行ったドローンでの温度観測（早月川河口および海上）-2-3.観覧車支柱での温度観測

観覧車支柱での複数高度（8ｍ（ML08），18ｍ（ML18），33ｍ（ML33，以下同様））

3.1 観覧車支柱での温度観測方法
沿岸で，蜃気楼にかかわる大気の温度のでの温度観測を 2020 年 3 月 25 日から先行鉛直分布を観測するため，早月川河口での実施した．2020 年 8 月 27 日から観覧車支

小型ドローンでの温度観測地点付近にある，柱で，既設の温度センサーと実機比較し，ミラージュランドの観覧車支柱に定点を設温度の微小な環境での変化の確認観測を約ける．

1 週間行った．2020 年 9 月 2 日から 7 つの観覧車の支柱は鉄骨でできているため，温度計を異なる高度（8ｍ，11ｍ，14ｍ，ビルの壁面等に比べ温度観測するうえで，16ｍ，18ｍ，25ｍ，33ｍ）に設置し細かな構造物の影響を受けにくいと考える．

温度の鉛直構造の観測を開始した．

小型ドローンでの観測によると蜃気楼に伴う逆転層は 1 度未満の温度差となること

3.2 観覧車支柱での温度観測結果と考察も想定された．そこで白金抵抗温度センサ

小型ドローンで逆転層を示した 2020 年 6ー PT100（TR8110：T&D）を自然通風シ

月 9 日事例における観覧車支柱での温度観ェルタ（CYG-41303：クリマテック）に入測状況を図 2 に示した．この日は，一日をれて用いた．ロガーは，リアルタイムでネ通してほぼ日照が見られ，朝からどの高さットワークにデータを送ることができるもなだらかに昇温していた．ML08，ML18 はRTR-505Pt（T&D）を用いた．センサーとなだらかな温度上昇を昼過ぎにかけ続けた

ロガーのペアを決め，温度観測を開始するが，ML33 でのみ 11 時 30 頃に急激な温度上前に，富山大学の低温研究室にて，検定を昇（11 時 15 分（22.2℃）から 12 時 15 分受けた温度計を用いてセンサーの較正値を（26.5℃））を観測した．

得た．
温度（℃）

温度差（℃）

シェルター

ロガー入りのボックス

時刻（2020 年 6 月 9 日）
図 2 観覧車支柱での温度観測（2020 年 6
写真 1

設置時の写真（中央上の丸い筒が月 9 日の事例．上空の昇温）

シェルター，左がロガー入りのボックス）-3-

6 月 9 日は，11 時ころから蜃気楼を観測ほど気温が上がる構造を確認することがでし，11 時半頃からは蜃気楼による像の変化きた．一方で，ML08 は地上付近の熱の反射が明瞭になっていた．の影響を受けている可能性があり，ML11 やML14 と異なる温度変化を示すことが見られた（図 3）．
4.情報発信の方法
観覧車支柱での温度観測をもとに，温度逆転層を確認した場合は蜃気楼が見える可能性があることを示す情報の発信を検討した．
観覧車支柱での温度観測のデータを，サーバにアップロードし，FTP でデータを取

写真 2 富山火力発電所（上：蜃気楼（2020得し，上空 33ｍ（ML33）と地上付近（ML08）に一定の温度差があるときに情報発信する

年 6 月 9 日），下：ふだん）2020 年 6 月 9 日のような上空（ML33）の気温が地上付近にくらべ上昇していく，パターンの中には，力学的フェーンによると考えられる 2021 年 2 月 13 日事例もあった．
その他，上空の気温はそのままで，地上付近（ML08）の気温が下がっていくパターンを示す事例や，寒冷前線や温暖前線等による事例などを観測し，解析を進めている．
2021 年 2 月 13 日のパターンでは，10 時ことを検討した．2020 年は，テストとして
ML33 が ML08 より温度が 1 度以上高い場
合（＝しきい値１℃），メールを送るシステ
ムを作り，蜃気楼観察者等に蜃気楼メール情報として送付し傾向を観察した．
温度計を設置した翌日の 2020 年 3 月 14日から 2020 年 9 月 30 日まで 191 日の観測
データをもとに上述のしきい値での蜃気楼ライブ情報の検証を行った．
検証は気象庁が用いている天気予報精度ごろから蜃気楼が明瞭化した．この時刻頃の温度観測では，ML14 と ML16 では温度上検証にならい行った（ https://www.data.jma.go.jp/fcd/yoho/kensho/explanation.html，表１）
．

温度（℃）

昇が明瞭ではないが，ML33 をピークに上空の時刻（2021 年 2 月 13 日）
図 3 観覧車支柱での温度観測（2021 年 2 月 13 日事例，上空の昇温）-4-

表 1 予報検証の計算手法

これらを踏まえ，魚津埋没林博物館に隣接する観光施設，海の駅「蜃気楼」にて蜃
気楼のライブ映像に加え，観覧車支柱での温度観測による蜃気楼ライブ情報を 2021
年 3 月から表示を始めた（写真 3）．

3 月から 9 月で検証すると（表 2），的中率は 48％，見逃し率 1％，空振り率 51％と，見逃しは少ないが，過剰に蜃気楼が見えるのではというライブ情報を出すことになってしまった．これは，放射冷却等で朝方の地表付近の気温低下が起きるが蜃気楼は見えない事例を多く拾いすぎていると考えられる．一方，蜃気楼は観光資源的意味もあるとすると多少過剰なくらい“見えるかも”といった情報に偏ってもよいかもしれない．
表 2 蜃気楼ライブ情報の検証（2020 年 3

ブ情報の発信小型ドローンおよび観覧車支柱での温度情報
気温差あり 気温差なし 計
蜃気楼あり
23225
実況 蜃気楼なし
9868166
計
12170191

観測により，先行研究から指摘されていた暖気移流による蜃気楼のほか，下層の冷却や，前線に伴う蜃気楼も分かってきた．ケ

そこで，蜃気楼が主にみられる時期である 3 から 6 月に絞って，さらにしきい値を1.5℃にとしたものが表 3 である．
的中率は 71％，見逃し率 2％，空振り率28％と，期間を限定するとライブ情報の改善が検討できそうである．
表 3 蜃気楼ライブ情報の検証（2020 年 3情報
気温差あり 気温差なし 計
蜃気楼あり
18220
実況 蜃気楼なし
30
5989
計
48
61109

海の駅「蜃気楼」での蜃気楼ライ

6.まとめと今後の展望

月から 9 月，しきい値 M33-M08（1.0℃））

月から 6 月，しきい値 M33-M08（1.5℃））

写真 3ース分けし，それぞれの事象での鉛直温度構造変化をさらに詳細に解析することで気象学的な背景の理解を進めるとともに，蜃
気楼ライブ情報の精度向上を目指していきたい．
参考文献
木下ら，2002，天気，49，57-66
佐藤・青木，2019，蜃気楼協議会講演要旨，
16，21-22
吉﨑ら，2019，地球環境研究，21，125-132-5-