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-46-第4章 雲量に関する各種測定方法のまとめ

D.V. HoytやW.W

. Moriarty等も指摘するように、 地上観測と気象衛

星の観測 とでは 、 雲量の定義が異な ると考える

。

気象観測法による雲の 分類や雲量の定義は、 地上観測者 を対象としている。 雲量は、 地上の観 測点にお いて観測者が見る雲に覆われた部分の全天空に対する見かけ上 の割合 である。 雲に覆われていると見える部分が、 雲の底面によるもの であるか、 あるいは、 雲の側面によるものであるかは関係ない。 気象衛

星からの画像を解析するときは、 別の定義が必要である。

IDMPの昼光測定ガイドは、 IDMPの測定所で記録すべき雲量の データ として、 付近の気象台における記録の流用 を認めている。 しかし、

雲量は、 比較的局地性が高く、 時間的変化の激しい気象データである。

しかも、 目視観 測は限られた範囲に 対して有効である。 気象台における 記録を適用する場合は、 両者の位置関係に十分注意する必要がある。

雲量の推定で特に問題なのは、 天空の低高度部分、 及び、 上層の薄い 雲であると考える。 地平線に近い天空部分では、 ガスや霧の影響がある。

低高度を除く 部分に雲のない晴天で も、 地平線近くは常に灰色味を帯び ている。 空か雲 かの判別が非常に困難である。 実際の目視観測では、 こ の 範囲 を無視しているようである。 立体角投射率で考えると、 天空の高 度 h [degreeJまでの 帯状の 部分の立体角投射率は(

₁ -COS2

h)

_x

100

[% ]である。 よって、 高度100 まで、の天空部 分の立体角投射率は3.0

%、 高度200 までの立体角投射率は12%である。従って、 高度200 程度

までの 部分については 無視してよいと考える。また、 天空の低高度部分 は建物等の障害物によって遮られることも多い。

ワiAq

第4章 雲量に関する各種測宏方法のまとめ

4.3 雲量の測定のための天空分割

目測あるい はコリオメータを利用して、 全天 空写真から雲量を推定す る場合、 測定範囲は面としてとらえ られていると考えてよい。 画像処理 によっ て雲量を推定する場合は、 測定範囲を画素、 すなわち、 細かい点 の集合として扱っていると見なすこと ができる。 放射計、 あるい は、 本 研究で提案する色彩輝度計を利用する場合は、 天空を有限個のゾーンに 分割し 、 そのゾーンの代表点を測定点とする。 よって、 測定範囲は粗い 点の集合と見なすこと がで きる。 気象衛星から のFAX画像を利用する 場合は、 ピデオ ・ カメラの 画像と同様に画素が単位な ので、 測定範囲は 細かい点の集合とい える。 しかし、 lつ の画素 に対応する 測定範囲は 地上で撮影したビデオ ・ カメラの画像より大きいと考える。

IDMPの昼光測定ガイドは、 天空を19 のゾーンに分割し、 こ の ゾー ンごと に雲量 を測 定する方法を推奨して いる。

C.WooldridgeとS.

Haymanは、 IDMPの昼光測定ガイドが示す 雲量 測定 のため の天空分 割に関連し、 天空 の分割数と雲量推定の相対的な精度を検討した51)。 全 天空写真を利用し、 天空の分割数が1、 4、 8、 20、 34、 69、 96、 100 125、 185 の場合について、 3通りの方法で雲量を推定した。 その方法は 以下である。

(

¹

)各ゾーンの雲量をオクタ単位で推定する。

( 2 )各ゾーンにおいて雲が50%以上占めるかどうかで、 そのゾーンが 雲領域か空領域かを2値判定し、 雲量を推定する。

(3 )各ゾーンの中心点における雲 の有無によって、 そのゾーンが雲領

-48

-

...-第4章 雲量に関する各種測宏方法のまとめ

域か空領域かを2値判定し、 雲量を推定する。

ここで 、 仮に、 それぞれの方法を(

¹

)オクタ推定 法、

(2)

50 %推 定法、

( 3

)中心点推定法と呼ぶこととする。 検討の結果、 天空の分割 数と推定方法が雲量の推定結果に影響することを得ている。 すなわち、

( 1

)天空の分割数が増加するほど雲 量推定の相対的な精度は向上する、

(2) 50%推定法は、 中心点推定法と比較して、 精度が同じ割 に処理時 間がかかるので不適当である、

( 3 )オクタ推定法は、 天空の分割数が

少ないときに良い結果を出す傾向にあるが、 測定者間で結果の相違が大 きい、

( 4

)中心点推定法は、 オクタ推定法と比較して、 単位時間当た りに処理で きる天空分割数が多いという結論を得た。 これは、 天空を有

限個のゾーンに分割し、 その中心が 空であるか雲であるかの判定に よっ て雲量を推定する方法が有効であることを示していると考える。

IDMPの唇光測定ガイドは、 雲量の測定について、 天空をほぼ等立 体角に19のゾーンに分割し、 各ゾ」ンの雲量をオクタ単位で出すよう述 べている。 これは、 C.

^W

ooldridgeとS. Haymanのオクタ推定法に相当

する。 C.

^W

ooldridgeとS. Haymanの検討の結果では、 推定方法に かか わらず、 天空の分割数は70以上が望ましいようである。 ここでは、 雲量 推定の 精度を上げ、 雲の分布に関してより詳細なデータを得 るために、

IDMPの19分割の代替案として、 72分割を提案している。 更に、 処理 時間を考慮して、 中心点推定法で処理することを提案している。

中村等は、 天空光の色の測定の際に、 天空輝度分布の測定の経験から 逐点法による測定点 数として半天空について100点くらいが 望ましいと

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-

...-第4章 雲量に関する各種測宗方法のまとめ

している

52)。

全 天空で考えると、 単純に2倍したとして、 測定点数は 200点くらいが望ましいことになるo

^P.R.

Tregenzaも天空輝度分布の測 定に関し、 輝度計の視野を考慮して、 全天空について100点"-- 200点の測 定点が必要で、あると述べている53)。 従って、 雲量の測定でも、 逐点法に

よる場合の天空分割数は100"--200が望ましいと考える。

-50-雲量の自動測定法の開発に関する研究

ドキュメント内 雲量の自動測定法の開発に関する研究 (ページ 56-61)