Prediction of Future Changes in Climate and Water Cycle by Using Step-Wise Regression Method Huaxia YAO Michio HASHINO Hiromu YOSHIDA Faculty of Engin

水 文 ・ 水 資 源 学 会 誌 J. Japan Soc. Hydrol. & Water Resour. Vol.8, No.6 (1995)  pp.574-582

変数増減 回帰法 による将来の気候 と水循環 の変動予測

Prediction

of Future

Changes

in Climate

and Water

Cycle by Using

Step-Wise

Regression

Method

銚   華 夏*・ 端 野 

道 夫**・ 吉 田   弘**  (徳島 大 学 工学 部)

Huaxia YAO Michio HASHINO Hiromu YOSHIDA _{Faculty of Engineering , The University of Tokushima}

In this paper, a step-wise regression method is proposed for predicting future climate change under the global warming . First, an algorithm is set up to give required net radiation data _{. Second, according to step-wise regression principles,} statistical relationships, between moving averaged monthly temperature and monthly precipitation

, net radiation, humidity and wind speed are separately analyzed and tested with meteorological data of Tokushima City

, Japan for each month. By using these regressions, future climatic situation around 2030 is predicted for a 2•Ž temperature uprise _{, which shows that} annual rainfall may increase by 1.4% _{, annual net radiation decrease by 11.4%, average humidity decrease by 8.5% and} average wind speed increase by 38.8%, compared with present level _{. Third, these climate change scenarios were given to a} hydrological model, which has been proposed for the Shirakawatani experimental basin in Western Tokushima _{, to calculate} corresponding changes in water cycle. It is found that annual evapotranspiration in this basin would decrease by _{11 .0%,} while annual runoff would increase by 4.8%.

Key words: climate warming, step-wise regression _{, prediction, temperature, water cycle}

  本 論 文 で は変 数 増 減 回 帰 法 を用 い て 地 球 温 暖 化 に と も な う気 候 変 動 の 予 測 手 法 を提 案 す る.ま ず 最 初 に純 放 射 量 の 算 定 方法 を開 発 し た上 で,徳 島 市 で の気 象 デ ー タ を用 い て 月 別 に20年 間 の移 動 平 均 を施 した 月 平 均 気 温 と4つ の 気 候 因 子;月 降 水 量,月 純 放 射量, 月 平 均 湿 度 な らび に月 平 均 風 速 との 統 計 学 的 関 係 につ い て,変 数 増 減 法 に よ る回 帰 分 析 を行 っ た .2030年 頃 に2℃ の気 温 上 昇 を 仮定 し,気 温 上 昇 に と もな う気 候 状 態 の 変 化 を予 測 した 結 果,現 状 と比 較 して,年 _{降 水 量 で1 .4%の 増 加,年 純 放 射 量 で11.4%の 減 少,} 湿 度 で8.5%の 減 少 な らび に 風 速 で38.8%の _{増 加 とな る こ とが 示 され た.続 い て徳 島 県西 部 の 白 川 谷 流 域 を対 象 に,得 られ た気 候 変} 化 シナ リオ を 用 い て,著 者 らの 水 文 循 環 モ デ ル に よ り,気 候 変 化 に と もな う将 来 の水 文 循 環 過 程 の 変 化 を計 算 し た結 果_{,年 蒸 発 散 量} は11.0%減 少 し,年 流 出 量 は4.8%増 _{加 す る こ とが 予 測 さ れ た .}   キ ー ワー ド:気 候 温 暖 化,変 数 増 加 法,回 帰 予 測,気 温,水 循 環

 Ⅰ. は じめ に

  地球 温暖 化 に ともな う気候 変化 予測 は主 として二

つの研 究方 法 に よ り考究 され て きて い る.一 つは,

大 気 シス テム を力学 的 に解析 す る大気 大循 環モ デ ル

(GCM)で

ある.こ れ に は物 理的 な意 味付 けが な さ

れて い るが,莫 大 なデー タ と計算 機容量 を必 要 とす

る上 に容 易 に同定 す るの が困難 な未知パ ラメー タ を

多 数 含 む こ と か ら,使 い 勝 手 の 点 で 難 が あ る (Brad,1994).も う一 つ は,気 候 因 子 の 間 に 統 計 的 な 関 係 を 確 立 す る もの で あ る.こ れ は力 学 的 構 造 を 有 し な い も の の,使 用 しや す い側 面 を持 つ.   最 近,変 数 増 減 法 に よ る 回 帰 分 析 を 用 い て 温 暖 化 に よ る 気 候 変 化 の 解 析 が 試 み ら れ て い る(端 野 ら, 1994).端 野 ら は30年 間 に つ い て 日本 各 地 で 月 降 水 量 と月 平 均 気 温 とに つ い て 回 帰 分 析 を実 施 し,そ の 回 *中 国 科 学 院 測 地 学 ・地 球 物 理 学 研 究 所   中 国 武 漢 市 徐 東 路54号

Institute of Geodesy and Geophysics _{, Chinese Academy of Sciences, 54 Xu Dong Road, Wuhan,  China.} **徳 島 大 学 工 学 部   〒770 _{徳 島 市 南 常 三 島 町2 -1}

Faculty of Engineering, The University of tokushima

帰式 を用 い て,二,三

の気 温上 昇 シナ リオ に対 す る

降水 量変化 を推 定 した.そ の結 果,気 候 変化 の推定

法 として,変 数 増減 法 の有効 性 と利便 性 を示 した.

 本研 究 で は,四 つの重 要 な気候 因子(降 水量,純 放

射量,湿 度,風 速)を 対 象 とし,そ れ ぞれ につい て気

温 を説明 変数 とした 回帰式 が変 数増減 法 を用 い て定

式化 され る.こ れ らの回帰 式 に よ り,設 定 された気

温上 昇 シナ リオ に基 づ い て,徳 島市 で の将 来 にお け

る気 候因 子 の変 化量 が 推定 され る.た だ し,そ の気

温変 化量 に関 す る シナ リオ 自体 は,例 えば,GCMの

よ うな他 の方法 に よる出力 値 か ら与 え られ る ことか

ら,本 研究 は気 象力 学 の解 析結 果 と将 来 の気候 変化

とを結ぶ統 計分 析手 法 と位 置付 け られ る.最 後 に,

気候 変化 シナ リオ に対 す る水循 環変 化量 を徳 島県 白

川谷 流域 に関 す る水 文 モ デル を用 いて計 算す る.

 Ⅱ. 純 放 射 量 デ ー タ の生 成

 徳 島市 を対 象地域 として,徳 島地 方気 象台 にお け

る約100年 間 の気 象 デー タ を整 理 した(徳 島地方気象

台, 1991).し か し,月 平 均気 温,月 降水 量,月 平均

湿度 及 び月平均 風速 のデ ータ は存在 す るが,月 純放

射量 は観 測 され てい ない.そ こで気 温,日 照 時間,

湿度,雲 量及 び風速 の観測 値 に よ り純放 射量 を推算

す る.

  1. 推 算手 法

  1) 日射量

 複 雑 な方法 は多 数 あ るが,現 在最 もよ く用 い られ

てい るの は取 り扱 い の簡便 な次 式 であ る.

 (1) こ こ に,I:全 天 日射 量,I0:大 気 外 太 陽 放 射 量, n:日 照 時 間,N:可 照 時 間, a, b:係 数.   式(1)の係 数a, bは,日 本 各 地 の 気 象 と 日射 観 測 資 料 に よ り推 定 され て い る(大 槻 ら,1984b).徳 島 市 の 数 値 が な い た め,近 接 す る高 知 県 の 係 数 を援 用 し, a=0.2, b=0.52と す る.こ れ ら は 全 国 平 均 値 の 0.19と0.51と 非 常 に 近 い.日 照 時 間nは 現 地 資 料 を 用 い る.可 照 時 間Nは 緯 度 と季 節 に よ っ て決 定 さ れ る(堀 口,1992).徳 島 で は 表―1に 示 す 各 月 のN値 を 採 用 す る.   大 気 外 の太 陽 放 射 は緯 度,太 陽 赤 緯 と地 球 自転 時 角 か ら次 式 に よ り計 算 さ れ る.   I0=Ic(sinφsinδ+cosφcosδcost)  (2) Ic:太 陽 定 数(1386W/m2),φ:緯 度,δ:赤 緯, t:

表―1  各月 の可照 時 間

表―2  各 月の平 均太 陽赤 緯

時 角.た だ し,式(2)は-π/2≦t≦ π/2に 対 し て 成 立 し て い る.そ の 他 の 区 間(｜t｜＞ π/2)でI0は 零 と仮 定 す る.   時 角tに つ い て 式(2)を積 分 す る と,一 日 の 平 均 太 陽 放 射 量IDが 求 ま る.  (3)   太 陽 赤 緯 δは 次 式 の よ う に,月 日 に よ っ て 変 化 し て い る.  (4) こ こで,τ は1月1日 よ り起 算 した 日数 で あ る.   毎 月15日 を そ の 月 の代 表 日 に して,各 月 の平 均 赤 緯 を 示 す と表―2の よ う で あ る.   一 カ 月 の 大 気 外 太 陽 放 射 量 はIm=ID・Dm・SD と表 さ れ る.DmとSDは,そ れ ぞ れ 一 カ 月 の 日 数 と一 日 の 秒 数 で あ る.以 上 の 式(1)∼(4)に よ り各 月 の 日射 量 が 計 算 で き る.   2)  純 長 波 放 射 量   月 平 均 量 を 用 い た 月 純 長 波 放 射 量 の 推 定 式 を以 下 に示 す(長 野 ら,1986).  Ln=[ε σT4(1+ncC2/100)(0.53+ 0.066〓)]DmSD  (5) こ こ に,T:月 平 均 気 温,ε:地 表 面 の 放 射 率(約 0.96),σ:Stefan-Boltzman定 数(5.67×10-8W/m2 K4),  C:月 平 均 雲 量, nc:雲 の 高 度 に 関 す る 定 数 (約0.12),e:月 平 均 水 蒸 気 圧(hPa)で あ る.

  飽 和 水 蒸 気 圧esは 気 温T(℃)を 用 い てTettens式 か ら計 算 され る(菅 原 ・近 藤,1994).  (6) 相 対 湿 度H(%)を 用 い て,実 水 蒸 気 圧 を 算 定 す る.  e=esH/100  (7)   3)  純 放 射 量   1カ 月 の 純 放 射 量 を次 式 で 求 め る.   R=(1一 ρs)Im-Ln  (8) こ こ に,ρsは地 表 面 反 射 率 で,経 験 的 に地 面 条 件 か ら 決 定 され る(堀 口,1992).徳 島 で は0.16と す る.   2.  計 算 結 果   98年 間(1893-1990年)の デ ー タ を利 用 し て,式(8) に よ り毎 年 毎 月 の 純 放 射 量 を計 算 す る.98年 間 の 平 均 で み た 年 間 日射 量 は,水 深 換 算 で2049.6㎜ で あ り, 大 槻 ら(1984b)の 計 算 した2056.0㎜ と概 ね 一 致 す る. 一 方_{,平 均 年 間 純 放 射 量 は1002.9㎜ で あ り,徳 島 県} 西 部 の 白川 谷 で 観 測 され た947.0㎜(Hashino et al., 1994)に 近 い こ とか ら,前 述 の 計 算 方 法 と結 果 は妥 当 と考 え られ る.   3.  可 能 蒸 発 散 量   可 能 蒸 発 散 量 の 算 定 に は 下 記 のPenman式 を 用 い る.  (9) こ こで,乾 湿 計 定 数 γ=0.66hPa/℃ で あ り,地 中 熱 流 量Gは 無 視 す る.月 平 均 風 速 σ に 関 す る風 速 関 数f (U)お よ び〓の 値 は,そ れ ぞ れ 式(10)なら び に 式(11)で 与 え られ る.   f(U)=0.26(1+0.53U)Dm  (10)  (l1)   式(8)に よ り算 定 さ れ る純 放 射 量Rを 式(9)に 代 入 す る と,年 間 の可 能 蒸 発 散 量 が1122.3㎜ とな る.こ れ は大 槻 の 計 算 した1100.0㎜ と ほ ぼ 一 致 す る.  Ⅲ.  回 帰 方 法 と 回 帰 式   統 計 学 的 方 法 と し て,変 数 増 減 回 帰 法 が60年 代 に 提 案 さ れ て お り(Enslein et al., 1977),気 象 統 計 へ の応 用 も試 み られ た(鈴 木,1968).最 近 で は本 法 を 気 候 変 化 の 予 測 に 応 用 す る 試 み も始 め られ て い る(端 野 ら, 1994).   本 論 文 で は月 別 に気 温 を 用 い て 作 成 し た 二 つ の 基 本 説 明 変 数 を利 用 し て,六 つ の 説 明 変 数 を定 義 す る. 続 い て 予 測 す べ き 気 候 因 子(降 水 量,純 放 射 量,湿 度, 風 速)を 目 的 変 数 と し て 説 明 変 数 との 回 帰 式 を 定 式 化 す る.   1.  説 明 変 数 と 目 的 変 数   年 毎 に よ っ て 気 候 状 態 は 大 き く変 動 す る の で,1 年 単 位 の 回 帰 と予 測 は 困 難 で あ る こ とか ら,こ こで は20年 間 の 移 動 平 均 値 を 回 帰 の 対 象 と して 取 り上 げ る.ま ず 最 初 に気 象 デ ー タ を全 観 測 期 間(98年)に つ い て,i年j月 に お け る 月 平 均 気 象 量 を,月 平 均 気 温:T

(i,j),月 降 水 量P(i, j),月 純 放 射 量R(i, j), 月 平 均 湿 度H(i, j),な らび に 月 平 均 風 速U(i, j) と標 記 す る.   98年 間 の デ ー タ に つ い て20年 間 の移 動 平 均 を 施 す こ とで,最 終 的 に 合 計79個 の 回 帰 対 象 デ ー タ を 作 成 す る.し た が っ て,最 初 の デ ー タ は1893-1912年 の 平 均 値 で あ り,最 後 の デ ー タ は1971-1990年 の 平 均 値 とな る.  (12・1)  (12・2)  (12・3)  (12・4)  (12・5) こ こ に,kは 移 動 平 均 の 番 号 で あ る(k=1,…,79). 下 記 の よ う に気 温 を無 次 元 化 す る こ とで,1つ 目 の 基 本 説 明 変 数 が 得 られ る.  (13) こ こ に,AT(j)は 次 式 に示 す よ う に,月 毎 に 整 理 し た 79個 の 平 均 値 で あ る,  (14) 更 に,j月 につ い て,当 該 月(j)と 前 月(j-1)と の 算 術 平 均 値 に よ り,二 つ 目 の 基 本 説 明 変 数 の 基 礎 と な る 気 温 デ ー タ を 定 義 す る.  (15) こ れ に つ い て20年 の 移 動 平 均 を 施 す と次 式 を得 る.  (16)

 最 終 的 に以 下 の よ うな無 次元 化 を行 えば,2つ

目

の基 本説 明変 数 が得 られ る.

 (17) こ こ に,  (18) で あ る.   最 後 に2つ の 基 本 説 明 変 数X1, X2を 用 い て,6つ の 説 明 変 数 をX1, X12, X13, X2, X22, X23の よ う に定 義 す る.   目 的 変 数 につ い て は,次 式 の よ う に して 無 次 元 化 す る.  (19・1)  (19・2)  (19・3)  (19・4) こ こで,.AP(j), AR(j), AH(j), AU(j)は そ れ ぞ れ 以 下 の 式 で 表 さ れ る よ う に,降 水 量,純 放 射 量,湿 度 お よ び 風 速 の79個 の 平 均 値 で あ る.  (20・1)  (20・2)  (20・3)  (20・4)   2.  回 帰 式   降 水 量,純 放 射 量,湿 度 な ら び に風 速 に 関 す る 回 帰 式 を 次 式 の よ う に 定 義 す る.   Y=b0+b1X1+b2X12+b3X13+b4X2 +b5 X22+b6X23 (21) 回 帰 係 数{bi}に つ い て は 全 て を 同 定 す る の で は な く, 変 数 増 減 法 に よ り統 計 的 に有 意 な もの を選 択 して 決 定 す る.   ①  降 水 量 回 帰 式   移 動 平 均 の 月 降 水 量YPと 気 温 変 数X1, Xl2, X13, X2, X22, X23と の 回 帰 関 係 式 は 表―3に 示 さ れ る.

 

②  純 放射 量 回帰式

 移動 平 均 の 月純 放 射量YRと 気温 変 数 との回 帰 式

は表―4に 示 され る.

 

③  湿 度 回帰式

 移動 平 均 の 月平 均 湿度YHと 気温 変 数 との 回帰 式

は表―5で 示 され る.

 

④  風 速 回帰式

 移 動 平 均 の 月平 均 風速YUと 気 温 変 数 との 回帰 式

は表―6で 示 され る.

 四つ の気候 因子 につい て回帰 式 の妥 当性 を検 討 す

 

  表―3  月降水 量 の回帰 式

 

表―4  月純放 射 量 の回帰式

表―5  月平均 湿度 の 回帰式

表―6  月平均 風速 の 回帰 式

る.ま ず 最初 に,20年 間 の移動 平均 を施 された79個

の デー タ につい て,降 水量,純 放射 量,湿 度お よび

風速 に関 す る観測 値 と回帰 式 に よ る計 算値 との比較

例 を それぞれ 図―1,図―2,図―3お

よび図―4

に示す.更 に,79個 あ る20年移 動平 均値 の算術平 均

値 について検 討 した例 を図―5に 示 す.い ずれ の図

にお いて も,本 論 文 で提案 した手法 に よ り観 測値 が

良 好 に再 現性 され て い る こ とが認 め られ る.し た

が って,20年 移動 平均 値 につ いて で あれ ば,気 温 を

説 明変 数 とした簡 易 な統計 学 的モ デル で あって も,

降 水量,純 放 射 量,湿 度 お よび風速 とい う重 要 な気

図―1  降 水量(mm)の20年 移 動平 均値 の経 年変化

図―2  純放 射 量(mm)の20年 移 動平 均体 の経 年変化

図―3  相 対湿 度(%)の20年 移動 平均 値 の経年 変化

図―4  風 速(m/s)の20年 移動 平 均値 の経 年変化

図―5  年平 均値 の推 定結 果

候 因 子 を十 分 に 説 明 可 能 で あ り,将 来 の 気 候 変 化 予 測 に も堪 え う る 手 法 で あ る こ とが 示 さ れ た と考 え る.  Ⅳ.  温 暖 化 に と も な う 気 候 変 化 量 の 予 測   1.  気 温 上 昇 に つ い て   現 在,温 暖 化 あ る い は温 室 効 果 気 体 の 増 加 に と も な う気 候 変 化 が 精 力 的 に研 究 され て は い る もの の, 統 一 的 な 結 論 は 未 だ 出 さ れ て い な い.し か し気 温 変 化 だ け に つ い て み れ ば,大 気 大 循 環 モ デ ル(GCM) に よ る シ ミ ュ レ ー シ ュ ン結 果 は,ど れ を とっ て も概 ね 同 様 で あ る(気 象 庁, 1990; JUCHWR, 1992).温 室 効 果 気 体 の量 が 現 在 の 増 加 率 を維 持 した ま まで 増 加 す る と仮 定 す れ ば,2030年 頃 に は1958年 の 濃 度 の 約 2倍 に な る と さ れ て い る.し た が っ て,1958年 を 基 準 にす れ ば,2030年 頃 に は 全 球 平 均 で み た 地 上 気 温 の 上 昇 量 と し て,1.2∼3.0℃ 程 度 が 見 込 ま れ る.本 論 文 で は,そ の 平 均 的 な値 と し て2.0℃ を 採 用 す る.   徳 島 で1958年 の 月 平 均 気 温 が1893年 ∼1990年 の平 均 気 温 と ほ と ん ど同 じで あ る の で,j月(j=1,… … 12)に つ い て,式(14)ので 与 え られ るAT(j)を 気 温 上 昇 前 の 気 温 とす る.し た が っ て,例 え ば2030年 のj月 に お け る月 平 均 気 温 はT(138,j)=AT(j)+2.0と 表 さ れ る.ま た1991年 か ら2040年 ま で の50年 間 に つ い て は, 各 年 各 月 の気 温 が 線 形 に増 加 す る と仮 定 す る.   2.  回 帰 式 に よ る 気 候 変 化 の 予 測   2.0℃ 程 度 の 気 温 上 昇 で は全 球 規 模 で の 気 候 シ ス テ ム 自 体 が 大 き く変 化 し な い と考 え て,回 帰 式 で 表 現 さ れ て い る気 候 因 子 間 の 統 計 学 的 関 係 は,将 来 に

わ た っ て も適 用 で き る と仮 定 す る.前 述 の よ う に, 本 論 文 で 定 式 化 さ れ た 回 帰 式 は,20年 間 の 移 動 平 均 値 を 対 象 と し て い る こ とか ら,2030年 を 対 象 とす る 場 合 に は 将 来 の20年 間(2021年 一2040年)に お け る気 温 上 昇 量 を 回 帰 式 に 代 入 す る こ とで 各 気 候 因 子 の 値 が 算 出 さ れ る.こ れ と1971年1990年 で の 平 均 値 と を比 較 す る た め に,将 来 に起 こ り う る 気 候 変 化 を各 月 毎 に比 較 し た 例 を 図 一6に 示 す.図 中 に は参 考 の た め に年 平 均 値 も併 記 さ れ て い る. 図 一6よ り 徳 島 に つ い て 下 記 の 事 柄 が 明 ら か に な っ た. (1) 月 降 水 量 は 一42.9%∼49.0%の 間 で 変 化 し て い る.し か し年 降 水 量 で み れ ば,ほ とん ど変 化 して い な い(1.4%の 増 加).な お 気 象 庁(1990)の 全 球 予 測 で は2∼9%の 年 降 水 量 増 加 とな っ て い る. ち な み に 世 界 で 著 名 なGCMに よ る予 測 結 果 の う ち の15個 に つ い て比 較 し た例(時 岡 ら,1993)で は, 気 温 変 化 と年 降 水 量 変 化 に は,そ れ ぞ れ2∼5℃ お よび3%∼15%と い う幅 が あ る. (2)  月 純 放 射 量 は2月 か ら12月 ま で4.2%∼39.2% の 間 で 減 少 し て い る(1月 だ け17.0%の 増 加 で あ る).年 純 放 射 量 で は11.4%の 減 少 で あ る. (3) 月 平 均 湿 度 は い ず れ の 月 も減 少 す る(-13.5% ∼-5 .9%).年 平 均 湿 度 の 減 少 量 は8.5%で あ る. (4) 月 平 均 風 速 は6月 に52.6%減 少 す る が,そ れ以 外 の 月 で は む し ろ 増 加 す る(9.6%∼68.9%).年 平 均 風 速 も38.8%の 増 加 で あ る. V.  流 域 水 文 過 程 の 応 答 地 球 温 暖 化 に と もな う 気 候 変 化 が 水 文 ・水 資 源 に 及 ぼ す 影 響 を数 理 水 文 循 環 モ デ ル(Hashino et al,, 1994;Yao et al.,1995)を 用 い て 検 討 す る.前 述 の 気 候 変 化 シ ナ リオ を水 文 循 環 モ デ ル へ 入 力 す れ ば, 蒸 発 散 量,流 出流 量 な ら び に 土 壌 水 分 量 な どの 水文 量 の 変 化 を計 算 で き る.本 水 文 循 環 モ デ ル は,す で に徳 島 県 西 部 の吉 野 川 上 流 に お け る 白川 谷 試 験 流域 で の 観 測 値 に適 用 さ れ て,そ の 妥 当 性 が 検 証 さ れ て い る(Hashino et al.,1994;Yao et al.,1995a).

また,気 候 変 動 が 流 域 水 文 過 程 に及 ぼ す 影 響 の 評 価 に つ い て も検 討 を 始 め て い る(Yao et al.,1995b). 以 下 に,徳 島 県 白 川 谷 試 験 流 域 を 対 象 と して 予測 さ れ た 流 域 水 文 過 程 の 応 答 結 果 を示 す. 現 在 の 水 文 状 態 を 基 礎 と して,2021年 一2040年 の 平 均 的 な 水 循 環 過 程 の 変 化 を 図 一7に 示 す.月 蒸 発 図-6  徳 島 市 に お け る気 候 変 化 (1980年 基準,2030年 に お ける) 図-7  気 候 変 化 に と も な う流 域 水 文 過 程 の 変 化(白 川谷)

散 量 は1月 に18.5%増 加 す る が,そ の 他 の 月 で は, い ず れ も4.9%∼42.3%の 減 少 で あ る.年 蒸 発 散 量 に つ い て も,や は り11.0%の 減 少 で あ る.こ れ は,図 ―6と 図―7を 比 較 す れ ば 容 易 に 理 解 さ れ る. Penman式 は熱 収 支 項(第1項)の 方 が 空 気 力 学 的 項 (第2項)よ り も支 配 的 で あ る た め,純 放 射 量 の 変 化 が 直 接 的 に 蒸 発 散 量 の 変 化 へ と結 び つ く こ とに な る. した が っ て,図―6に 示 さ れ て い る よ う に,風 速 は 年 間 を通 し て増 加 傾 向 に あ る とい う も の の,純 放 射 量 は ほ ぼ 年 間 を通 して 減 少 傾 向 に あ る点 か ら説 明 で き よ う.特 に2月 か ら12月 に か け て 純 放 射 量 が4.2% ∼39 .2%減 少 す る の に 対 し,蒸 発 散 量 も4.9%∼ 42.3%の 減 少 と な っ て い る 点,月 毎 の 変 化 量 も両 者 が ほ ぼ一 致 す る点 に明 瞭 に 現 れ て い る.   図―7に お い て 月 流 出 量 の 増 減 は −25.5%∼ 35.9%と 月 毎 で 異 な っ て い る が,図―6と 比 較 す れ ば 分 か る よ う に,月 降 水 量 の 変 化 と定 性 的 に は変 化 傾 向 が 一 致 し て い る.量 的 に は,蒸 発 散 量 が 夏 季 に 比 較 し て 冬 季 で よ り減 少 す る た め に,冬 季 で 降 水 量 の 減 少 す る効 果 が や や 緩 和 さ れ て い る よ う で あ る. 年 間 で み れ ば,年 降 水 量 が1.4%増 加 し,年 蒸 発 散 量 が11%減 少 し た 結 果,年 流 出量 と して は4.8%の 増 加 とな っ て い る.し た が っ て,年 間 流 況 と して み れ ば, 気 候 変 化 の 影 響 は さ ほ ど大 き くは 現 れ て い な い も の の,月 毎 の 流 況 と して み れ ば 大 き な差 が 現 れ て お り, 流 域 水 文 過 程 に 大 き な影 響 を 及 ぼ す 気 候 因 子 は,ま ず 第1に 降 水 量 と判 断 され る.   しか しな が ら,土 壌 水 分 量 は 月 毎 で ほ と ん ど変 化 し て い な い.こ れ は 白 川 谷 流 域 が 日本 国 内 で も湿 潤 地 域 に属 し て い る た め に,一 般 に年 間 を 通 して 土 壌 の飽 和 度 が 他 所 と比 較 し て 高 い こ と に起 因 す る もの と推 測 され る.   VI.  お わ り に   本 論 文 の 成 果 を 以 下 に ま とめ る. ①   新 し い 大 気 外 太 陽 放 射 の公 式(3)を含 む純 放 射 量 の 計 算 式(8)を 用 い る こ と で,純 放 射 量 な ら び に 可 能 蒸 散 量 を計 算 で き る こ と を示 し た.こ れ に よ り 欠 測 等 に よ っ て 観 測 値 の な い 場 合 で あ っ て も,純 放 射 量 デ ー タ を再 現 す る こ とが で き る. ②  20年 間 の移 動 平 均 値 を対 象 に,変 数 増 減 回 帰 法 を採 用 す る こ とで,気 温 を説 明 変 数 と し て他 の4 つ の 気 候 因 子(降 水 量,純 放 射 量,湿 度 お よ び風 速)を 表 現 す る 回 帰 式 を構 築 した.徳 島 市 に お け る観 測 値 へ 本 回 帰 式 を適 用 した 結 果,月 毎 に つ い て4つ の 気 候 因 子 の 経 年 変 化 を 良 好 に 再 現 で き た. し た が っ て 本 回 帰 式 の 統 計 的 な 有 意 性 を 確 認 し た. ま た,本 回 帰 式 を 利 用 し て 将 来 の 気 候 変 化 を 予 測 す る 方 法 を 提 示 し た. ③  徳 島 市 を 対 象 都 市 と し て,2030年 に お け る 気 候 変 化 の 予 測 計 算 を 行 っ た.多 数 の 気 候 変 動 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 結 果 を 参 考 に し て,1991年 か ら2030年 頃 ま で に2.0℃ の 気 温 上 昇 を 仮 定 し た.そ の 結 果, 年 降 水 量 で1.4%の 増 加,年 純 放 射 量 で11.4%の 減 少,相 対 湿 度 で8.5%の 減 少 な ら び に 平 均 風 速 で 38.8%の 増 加 が 予 測 さ れ た. ④  予 測 さ れ た 気 候 変 化 を 用 い て,徳 島 県 白 川 谷 試 験:流 域 を 対 象 と し て,2030年 に お け る 水 文 循 環 過 程 の 応 答 を 数 理 モ デ ル に よ り解 析 し た.そ の 結 果, 年 蒸 発 散 量 で11.0%の 減 少 と 年 流 出 量 で4.8%の 増 加 が 予 測 さ れ た.ま た,最 も 影 響 を 及 ぼ す 気 候 因 子 は 降 水 量 で あ る こ と が 示 さ れ た.   参 考 文 献

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