予報ができない人の気象メモ

気象学に限らず英単語は接頭辞を押さえておくと，初めて見る単語でも意味が推測できたり，日本語に訳しやすくなる． 主要な接頭辞とその意味や用例で思いつくものをまとめておく． なお以下では読みやすいように接頭辞のあとにハイフンをいれて記述しているが，実際には続けて綴られる．

quasi- 「準」 「クアジ」とカタカナ読みする人もいるが，実際は「クエイサイ」に近い発音らしい(と某先生が言っていた)． e.g. QBO(準2年周期振動)，QG(準地衡方程式)

pseudo- 「偽」「擬」 pは発音しないので「スード」に近い． e.g. pseudo-adiabatic(偽断熱), pseudo-momentum(擬運動量)

semi- 「半」 e.g. semi-empirical(半経験的な), semi-geostrophic(半地衡) 移流の数値計算でsemi-Lagrange法があるが，これはそのままセミラグと呼ぶことが多い気がする．

この三つの接頭辞は微妙にニュアンスが違うように思うが，私にはその違いを言葉で説明できない． が，接頭辞のニュアンスよりもその単語の意味を理解するほうが重要であるから，特に困ることもない．

以下の3つは比較的有名だが，ついでに書いておく．

super- 「超」「過」 super-saturation(過飽和) super-parameterizationはそのままスーパーパラメタリゼーションと呼んでいる．

sub- 「亜」 sub-tropics(亜熱帯)

大気海洋関係の格子データのファイルフォーマットには自己記述形式のものとそうでないものがある。前者にはGRIB, netCDF, HDFなどがある。後者については単に変数を並べただけのバイナリデータが使われるが，これはしばしばフラットバイナリ，プレーンバイナリなどと呼ばれる。またデータの表示にしばしばGrADSが用いられることからGrADSバイナリと呼ぶことがある。GrADSバイナリという呼び方はGrADS以外でも使われるため「狭い」命名だが，フラットやプレーンは大気海洋以外でも使われるため「広い」命名と言えるだろう。

GrADSバイナリはバイナリが並んでいるということしかわからないため，どういう形式でどういう順に並んでいるかは，読み出す際に何らかの形で知っておく必要がある。それは仕様書の形でも良いし，GrADSを使う場合はctlファイルという別のファイルに記述される。そこでは

big endian/little endian

direct access/sequential access

データの型(int, floatやbyte数など)

並ぶ順(南北や鉛直方向はどちらから含まれているか)

(ある軸について)開始位置，格子間隔，格子数

変数とその単位

などが記述される。

自己記述形式でないプレーンバイナリを扱う際に上記のことについて扱いを間違えることはしばしば起きる。

endianやデータの型を間違えると，間違った値として読み出される。ただ人間が見た時に，その変数についての先見情報から明らかに間違っていると判断できるため，気づきやすいミスである。

南北の軸を間違える場合，多くの変数が両半球で比較的対称に分布することから上記のミスよりも気づきにくい。しかし海陸の分布や季節変化を見ると，ミスを発見することは可能である。

全球データでは0〜360°のものと-180〜180°のものがあり，取り違えると180°ずれることになる。これは南北の場合と同様，海陸の分布を見ることでミスを発見することができる。

変数が物理量そのものではなく，階級値で表されていることがある。大小関係は元の物理量と変わらないため気づきにくい。これについては値のとる範囲が妥当であるかを持って判断できることがある。

ひまわりのカラー画像が使われだして，最近よく目にする用語。

True ColorはRGBの値を赤・緑・青に対応するバンドの輝度で決めるもの。いわゆる普通のカメラで撮ったそのままの色なのでTrue。

これに対比されるのがFalse Colorで，赤・緑・青とは異なるバンドをRGB値に使うもの。衛星センターのサイト（http://www.data.jma.go.jp/mscweb/data/himawari/sat_img.php?area=jpn）にあるAirmassやNatural Colorはその一例。

False Colorに似た用語として，Pseudo Colorというものがある。False Colorと同義で用いられることもあるが（http://www.kaguya.jaxa.jp/ja/document/pdf/sat16.pdf），Wikipediaによれば（https://en.wikipedia.org/wiki/False_color）ある値(強度)の大きさに応じて色を塗った画像を指す。この業界でよく使われるカラーシェードを衛星画像に適用したものと言えるだろう。この意味では衛星センターのSandwitchが一例としてあげられる。

日本語で偽色というと，ここでのFalse Colorとは別の意味になる。False Colorは日本語で「疑似カラー」と呼ばれることが多いように思われる。”疑似”カラーが”Pseudo” Colorを指すわけではなく，ことごとく食い違っているのが面白い。

気象庁の特に警報・注意報に関係する略号として，1時間降水量をR1のように略す。6時間降雪量の場合はS6となる。この文脈でRTはリツイートではなく総降水量(Total Rainfall)を表す。

http://www.mcic.or.jp/bosai/pdf/chibaadvisories.pdf

セル(cell)とは英語で細胞のことだが，気象学においては細胞に似た様々な循環を指す用語としてしばしば用いられる（語義からして必ずしも循環を伴う必要はないのだろうが，多くは循環により細胞状の構造が形成されている）。例えばハドレー循環(Hadley cell)，降水セル(precipitation cell)，オープンセル・クローズドセルなどが挙げられるだろう。

「ハイセル」とは日本の天気予報業界で使われる用語で，高気圧を指す。もともとは特に夏の背の高い亜熱帯高気圧中の小高気圧を指していたようであるが，現在ネット上に見られる用例では高気圧一般に対して広く使われているようだ。高気圧のある高度は様々で，「上空の高気圧」として用いている例もあれば，地上天気図に対して用いている例もある。

参考（検索して出てきたページの一例）

http://blog.livedoor.jp/kunio0027/archives/50036952.html

http://bylines.news.yahoo.co.jp/katayamayukiko/20150816-00048541/

http://tenkidegenki.seesaa.net/article/226007691.html

http://kishojin.weathermap.jp/diary_detail.php?date=2013-08-12

http://www.metsoc.jp/tenki/pdf/1966/1966_02_0059.pdf

短期予報解説資料（2014年4月11日3時40分発表）

チベット高気圧の勢力圏としては200hPaの等高度線12480mを用いるのが一般的なようだ。さらに200hPaの12600m高度線はチベット高気圧の勢力が強いことの指標として用いられるようだ。

http://ameblo.jp/pro-enjoy/entry-12186260140.html

http://ameblo.jp/oyamano-kenki/entry-11900029394.html

チベット高気圧は対流圏の中でも比較的高い場所に現れるので，基本的に200hPa天気図で判断する（300hPaでも見づらい）。

【追記】チベット高気圧は100hPaの方が200hPaよりも明瞭に見られるが，ジェット気流との関係（そして図の手に入りやすさもあるかもしれない）から200hPaを使うことが多いように思われる。

【追記2】300hPa9720mもチベット高気圧の外縁部として使われるようだ。

http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/yougo_hp/haichi1.html

基本的には予報の基礎資料に関する用語 http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/yougo_hp/shiryo.html を参照。

モデルで予想された降水量をFRR [Forecast(ed) Rain Rateの略だと思われる] と呼ぶ。FRRで検索しても気象庁以外のサイトがヒットしないことから，気象庁内部で使われている用語，特にガイダンス関係で使われる用語と考えられる（通常はRainは液体降水のみを指すので，通常はPrecipitationを使う）。

3時間降水量をFRR3と書くことがある（例えば，http://www.jma.go.jp/jma/jma-eng/jma-center/nwp/outline-nwp/pdf/pdf5/outline5_6.pdf )。

MOS方式のガイダンスで補正された降水量を，気象庁ではMRRと呼ぶ。上記の用語ページには「降水量ガイダンス」とあるように気象庁のガイダンス自体の略称としても用いられる。

衛星が直接観測しているのは放射輝度であり，気象学で用いられる物理量（エアロゾル，気温，水蒸気量，降水量，SST，etc...）ではない。衛星で得られた放射輝度からこのような物理量を求めるためには逆問題を解く必要がある。この放射輝度から物理量を求めること，あるいは求められた値をリトリーバル(retrieval)と呼ぶ。

参考文献

http://www.metsoc.jp/tenki/pdf/2011/2011_06_0079.pdf

衛星に搭載されている測器には”imager”や”sounder”と名付けられているものが多いが，その意味についてメモ。端的に言えば得られるデータが2次元か3次元かが違う。

imagerはその名の通り”image”を得るものなので，水平2次元のデータが得られる。例としてひまわり8号のAHI (Advanced Himawari Imager) や 米国の衛星DMSPに搭載されているマイクロ波放射計SSM/I (special sensor microwave/imager)など。

同じ概念に複数の名前が付くことはよくあるが，可降水量ほど多くの呼び名がある概念は珍しいかもしれない。

日本語の「可降水量」の元となった英語は”precipitable water(PW)”あるいは”precipitable water vapor(PWV)”だ。略称で表現するときはTPW(total precipitable water)と表されることもある。

日本語で「カラム積算水蒸気量」と訳されている元となったものは”integrated water vapor (IWV)”あるいは”total column water vapor (TCWV)”だろう。ECMWFの再解析データERA-interimの変数名はtcwvである。

他にもwater vapor path (WVP)などと呼ばれることがある。これは衛星観測の業界で使われることが多いかもしれない。雲水量”cloud liquid water path (LWP)”などと同時に使われることが多そうだ。

これらの用語は基本的に同義と考えて良さそうだ。若干のニュアンスの違いがあるかもしれないが，私はそこまで深くは理解していない。

今年はネタ切れのため発表はせず，サイエンスインカレアンバサダー(SIA，詳しくは後述)として参加した。以下の内容はSIA公式のものではなく，SIAに関わった個人の偏った一意見であることをお断りしておく。今年の記事は時系列ではなく，思ったことをトピック的に書いていくことにする。

Google検索をこのくだらない記事で汚染しようと思った動機

たぶん身バレしており下手に運営側に関わっているので書けることも限られてくる，そして来年以降は出れないので正直どうなろうと知ったこっちゃないが，こういうちょっと違った視点からの記録というのも必要かと。まあ人から聞かれた時に困らないための，単なる備忘録ですが。

個人的なお願い

具体的な内容に入る前に一つ。第4回の個人ブログでのレポートが見たところ僕しかなかったことが想定外でした。できれば（捻くれていない普通の）参加者の感想なんかがあると中立性が担保されて良いと思うので，第5回のレポートを皆さまよろしくお願いします。最近は古典的なブログは流行らないのかなぁ。

SIAについて

サイエンスインカレアンバサダーとは、第5回から導入された、青いタスキの人たちのこと。第5回未参加の人にわかるように言うと、インカレOBOGなどが中心となって構成された，大会の盛り上げ役（悪い言い方をすれば雑用係）である。業務内容はSIA賞の審査，非公式な飲み会等の企画，懇親会の企画，会場の設営・運営の手伝いなど。

今年のSIAの総括として，運営上不手際な部分もあったが，初回にしては成功したというのが内部の評価であった。もちろんこれはSIA内部から見た評価なので，参加者側から見て思うことがあればアンケート等に記述をお願いしたい。

SIA内部の話

どこまで書いていいか謎だが，内部の運営や今後のあり方について少し書いてみる。今回は構成員が約20名，リーダー格となるI氏が中心となり，5名程度のコアメンバーと，僕を含む残りの10数名という内訳になった。一部の人間にタスクが集中したことが反省点としてあげられていたが，だいたい立ち上げ当初はそうなってしまうので仕方がない部分もあるかと。仕事の分担もそうだが，とりあえずポストI氏（優秀なマネージャー）を見つけてくる必要があると思う（多分その方向ですでに動いており，僕が言う事ではないが）。文化祭の運営とか得意な人はSIAに入ってもらえると喜ばれるんじゃないかな。

SIAメンバーについて

上でOBOGが中心となりと書いたものの，別にOBOGでなくてもやる気があれば誰でも参加できる。逆にSIA賞をもらってタスキを授与されたからといって，翌年SIAになる必要はないので安心して受賞を目指してもらいたい（？）。

今年は発表者かつSIAという参加の仕方も可能であった。しかし，当日は自分の発表が主になるので，当日の活動にはほとんど参加できず事前準備などがメインになってしまったことは書いておく。来年以降はどうなるか知らんが，僕としてはSIAへの関わり方は色々あっていいと思う。

今回の構成メンバーはどうしても3回，4回の受賞者が中心となってしまった。「フランス組は仲が良くて入りづらい」と言われたし，逆に僕も3回のメンバーとは一部としか仲良くできなかった。受賞していない人は居づらさを感じたかもしれない。来年以降，SIAメンバーの幅を広げていくのであれば，少しそういうことも考えた方がいいと思う。どうすればいいか僕にアイデアはないけれど。

【追記2016.3.13】 大会中に告知を行ったが，「SINAPS Jamboree」というサイエンスインカレ同窓会的なsomethingがある（「的な」とはサイエンスインカレ未参加でも参加できるという意味）。これはSIAと別組織ではあるが，主なSIAメンバーは今後SINAPS Jamboreeから選ばれることになるように思われる。今後のSIAメンバー同士の事前交流は，SINAPS Jamboreeから主に形成されていくのではないだろうか。

SIA主催の大会0日目の非公式な飲み会について

当日は想定していたよりも多い50人ほど集まり，かなり大規模な会となった。SNSで広く告知し，人数を増やせたことは成功なんじゃないかと。会場を用意した幹事のS氏すごい。

一つ気になるのは，居酒屋でやる必要があったかということ。僕なんかは酒が入らないと会話ができないので，居酒屋がとても好きだ。一方で，お酒を飲めない・居酒屋の雰囲気が好きでない人もおり（もちろんSIAの中にもいる），そういう人のことも考える必要があるのではないかと。（こういう話は至るところで議論されており，往々にしてどういうお店になるかはその時の幹事で決まる。）解決策としては，今後人数がさらに多くなる可能性も加味して，飲み会組と食事会組に分けて開催するのに一票。まあ1日目も飲む機会があったので，休肝日が欲しいというのが本音。

ラーメン

今年はラーメンが僅差で文科省大臣賞を逃しましたが，その発表を讃えたいとのことで審査員特別賞(？名前は正確に覚えていない)を受賞した。これはサイエンスインカレの歴史の中で重要なターニングポイントだと僕は考えている。(昨年の学生による教員評価システムの発表と似ていますが，)比較的トーク・面白さ重視の発表で，とても楽しく聞くことができた。その一方で，質疑等での対応が誠実さに欠けるようにも思われた。このような発表がインカレで評価されるということは，裏返せば地道な基礎研究がインカレでは評価されにくいということではないか。審査員特別賞はこのことを明示的に表した転機になったかと。もともと比べられない研究同士を競わせるコンペなので，平等な評価基準はありえない。なので，賞にあまりこだわらず，全国の大学・高専生との交流を一番に考えるのが，正しいインカレとの付き合い方ではないかと思う。（何度も言うけど，ラーメンの話は面白かったです）

天気図の描かれる範囲は天気図によって異なり，見たい現象のスケールにあった範囲が描画される。その範囲の種類と呼び方をまとめたメモ。天気図のアルファベット4文字のうち後ろ2文字が範囲を表しているのでこれを基準に広い方から列挙する。

XN: 北半球

下山(2013)によればXNは北半球(Northern Hemisphere)を表す。北半球500hPa高度・気温天気図(AUXN50)が代表例。AUXNは約30N以北の北半球をカバーしている。(AUXN50がなぜ赤道以北でないというと，熱帯域ではジオポテンシャルや気温の勾配が小さく，等値線が引かれないためだと考えられる)プラネタリースケールの現象を見るのに用いられる。

PA: アジア太平洋域

下山(2013)によればPAはPacificを表す。アジア太平洋250hPa高度・気温・風天気図(AUPA25)が代表例。上空のジェット気流など，プラネタリーから総観スケールの現象を見る場合に使う。範囲は(ポーラーステレオ図法なので緯度経度で表現するのが難しいが) 50E-130W 30N-90Nくらいをカバーしている。

PQ: アジア域

下山(2013)によればPQは北西太平洋(Western North Pacific)を表す。日本語の「アジア域」という呼び方と対応していないようだ。AUPQ35が代表例。こちらは温帯低気圧(総観規模の傾圧不安定波)のような総観スケールの現象を把握するのに用いられる。範囲は100E-160E 20N-60Nくらい。

FE: 極東域

下山(2013)によればFEは極東(Far East)を表す。極東地上気圧・風・降水量、500hPa高度・渦度12・24時間予想図(FXFE502)などが代表例。PQと同じく総観スケールの現象を見るのに用いられるが，PQよりも小さい個々の高・低気圧の動向の把握に適している。範囲はだいたい110E-150E 20N-50N。

JP: 日本域

下山(2013)によればJPは日本(Japan)を表す。日本850hPa相当温位・風12・24・36・48時間予想図(FXJP854)が代表例。前線のようなメソαスケールの現象を見るのに適している。範囲はだいたい120E-150E 20N-50Nである。GPVの日本域も同じ範囲を指す。

(番外編)AS

一見特殊部隊の名前のよう見える。調べてみるとSAT(Special Assault Team)は警察の特殊急襲部隊，SST(Special Security Team)は海上保安庁の特殊警備隊を指すらしい。

今回はこちらの意味ではなく，気象の業界用語としての意味を取り上げてみたい。

SSTはSea Surface Temperatureの略で海面水温を指す。有名な業界用語であり，大気・海洋の広い範囲の人々に通じる。一方SATはSurface Air Temperatureの略で(SSTとSurfaceの位置が違う)，日本語では地表面気温などと訳される。SATはSSTと比べると使われる頻度は落ちるかもしれない。

そしてこのSSTとSATの差をマイナス記号を用いて(実際にはハイフンで書いてしまうことが多いが)SST-SATと表す。この時のSATはSSTが存在する海の上の気温のため「海上気温」と日本語と呼ぶ。SST-SAT全体では「海面水温と海上気温の差」という意味になる。

日常生活において再解析データのお絵描きをしたい時はGrADSを使えば良いのだが，たまにちょっと複雑な解析をしようとする場合はFortran等で計算した方が楽なことがある。言語はFortranでなくても良いのだが，伝統的にみんな使っていて情報量が多いという事情からFortranでやることにする。またERA-interimでなくても，JRA-55だろうとNCEPだろうとほぼ同じようにしてできる(はず)。

(A) バイナリファイル(.grd,.bin)がなく，GRIBファイル(.grb,.grib)しかない場合

自分で公式からダウンロードする場合，ほぼGRIB形式で得られる。GRIBはそのままFortranでは(簡単には)読めないので，バイナリ形式に変換(バイナリダンプ)する必要がある。GRIBにはGRIB-1形式とGRIB-2形式があり，それぞれwgribとwgrib2という異なるコマンドを使ってダンプする。やり方は早崎先生のサイト(ここやここ)に詳しい。気が向いたらこのブログでも記事を書く。

出力する際にはy方向の格納順(北→南 or 南→北)，z方向の格納順(上層→下層 or 下層→上層)に注意。GrADSでも読めるようにする場合はヘッダ無し(wgrib -nh / wgrib2 -no_header)にする。

バイナリファイルを作ったら次の(B)に進む。

(B) バイナリファイル(.grd,.bin)とGrADS用ctlファイルがある場合

とりあえず，ここを見れば良い。ただし「u(lat, lon, lev)」という部分は「u(lon, lat, lev)」の誤りだと考えられる。

気象データのバイナリファイルは時間，変数，高度，緯度，経度の辞書順に格納されている。経度は西→東の順。緯度と高度の格納順は場合によるが，これはそのバイナリファイルに対応するctlファイルを見れば良い。optionsにyrevと書かれていれば北→南，そうでなければ南→北。zrevと書かれていれば上層→下層。そうでなければ下層→上層である。

2010年1月のジオポテンシャルのバイナリ"z.201001.grd"から135E 30Nのジオポテンシャル高度を6時間ごと出力するサンプルコードは以下の通り。

program read_data implicit none integer, parameter :: nlon = 240 integer, parameter :: nlat = 121 integer, parameter :: nlev = 37 real(4), parameter :: cnst_g = 9.81 real(4), dimension(nlon,nlat) :: dat

integer :: t, z

open(11, file="z.201001.grd", access="direct", form="unformatted", recl=4*nlon*nlat) z = 22 do t = 1, 31*4     read(11, rec=(t-1)*nlev+z) dat     write(*,*) dat(91,41)/cnst_g end do close(11)

end program read_data

z=22は500hPa，91が135E，41が30Nに対応する。reclの4*は4ビットバイナリだから。それに合わせてdatもreal(4)としている。reclの長さは必ずしもこうである必要はなく，recl=4*nlon*nlat*nlev*ntimとしてread(11, rec=1)として一括で読むこともできる(メモリを食うが)。あるいはrecl=4，rec=(t-1)*nlev*nlat*nlon+(z-1)*nlat*nlon+(y-1)*nlon+xとして1つずつを読み込むこともできる。

コンパイルする時には，コンパイルオプションをつける必要があり

gfortran -fconvert=big-endian -frecord-marker=4 hoge.f90

ifort -convert big_endian -assume byterecl hoge.f90

などとする。

バイナリファイルにはビッグエンディアンとリトルエンディアンと呼ばれる2つの種類のものがある。気象データのバイナリは通常ビッグエンディアンが用いられるので，前者のオプションをつける必要がある。

スピンアップ(spin-up)とスピンダウン(spin-down)は対になる言葉である。地球流体力学では，外部からの強制により渦が生じることをスピンアップ，逆に摩擦などの強制により渦が消滅する過程をスピンダウンと呼ぶ。

スピンアップ時間・スピンダウン時間はそれぞれスピンアップとスピンダウンにかかる(典型的な)時間を指す。AMS glossaryのspinup timeには

The length of time required for forcing effects such as wind to induce velocities and/  or vorticities of (e - 1)/e = 63.2% of the value obtained at long times.

spindown timeには

he length of time required for friction to reduce the relative vorticity of a column  of fluid to 1/e = 37.8% of its initial value. 

とあり，線形システムを考えた場合のe-folding timeをその定義としている。

数値計算の分野では上記の意味から転じて，初期値によるノイズが十分なくなるまで計算を行うことを指す。したがって初期時刻からスピンアップ時間経った後のシミュレーションの結果が評価に用いられる。「先端的データ同化手法と適応型シミュレーションの研究」の用語解説には

【スピンアップ】 シミュレーションモデルに与えた初期値がモデルに十分に整合していない場合、初めの方の計算結果にはノイズが現れる。このノイズを落とすために、シミュレーションによる時間発展の計算をノイズが現れなくなるまで続けること。シミュレーションだけでなく、データ同化計算の前にも行われる。

とある。

参考文献

この用語は短期予報解説資料(指示報)にたまに書かれる。例えば，2015年12月9日15時40分発表のものには，「10日夜のGSMの低気圧近傍では中層で暖気核や強い上昇流が予想されており、温帯低気圧の発達過程として不自然なことから、(略)」や「MSMでも暖域を中心に45ktから50kt程度の予想があるが、降水による過発達の可能性があると考えられる。」などとある。

正式に用語の定義が書かれている文書はざっと検索したがあまり見当たらない。技報161号には「領域モデル（RSM）での冬季海上における小低気圧過発達の緩和について」以下のように書かれている：

RSMでは、冬季の海上で不自然にスケールの小さい低気圧を予測し、周辺に降水集中を予測することがあります。このような場合、小低気圧の近傍には局所的な強い上昇流が発生します。

石狩湾小低気圧ともいう。北海道の西海岸で局地的大雪（通称ドカ雪）をもたらす要因となる(岡林・里見 1971)。ポーラーロー（寒気内低気圧）の一種である(気象衛星画像の解析と利用　航空気象編 第6章)。

発生要因について札幌管区気象台web siteや岡林・里見(1971)に詳しい。

冬型の気圧配置が緩んだとき，北海道の内陸では放射冷却が強まり，寒気が形成され石狩湾に向かって吹き出す。この東風と間宮海峡側からの東風が，大陸から吹き出し日本海で加湿・加熱された西風とぶつかり収束する。これは”石狩不連続線”と呼ばれ，これに沿って雪雲の列が形成される。不連続線上で擾乱が発達すると，石狩湾低気圧となる。