九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
屋久杉の年輪から解析された古代気象の永年変化と 大風の変遷
真鍋, 大覚
九州大学農学部
川勝, 紀美子
九州大学農学部
https://doi.org/10.15017/15890
出版情報:演習林集報. 22, pp.127-167, 1968-01-31. 九州大学農学部附属演習林 バージョン:
権利関係:
屋久杉の年輪から解析された古代気象の
永年変化と大風の変遷 真鍋大覚・川勝紀美子
D. MANABE and K. KAwAKATsu
Chronological Investigations on the Annual Ring
and Typhoonic Patterns of the Yakushi]血a Ceder.ユ.序 言 2.屋久島の地理 3.屋久杉の生長速度
目
4.太陽黒点ならびに九州南西諸島最大風速 の年変化
5.不規則変動量の調波分析法 6.統計的最大値
録
7,年輪と瓜速の周期 8.台風斑点
9.台風の限界勢力
10.古代の気候に対する一考察 11。結 言
参考資料
1.序 言
年輪の間隔から古代の気象が推察できることは,文学ならびに理学の広い分野で知られ ている事実である。この研究の対象となるのは,現代から遠い昔の気候学的諸要素すなわ ち気温,降雨雪量,大風 火山地震活動などが,我4現代に生を享けている人間の経験的 知識,理学的計測結果とどんな関係にあるかということと,次にこれらを基礎として建 設,防災,治山治水その他未来への恒久対策設計の資料として応用し活用するに在ると言 える。昔の気象を考古学的に調べるにはつぎの各方法が採られている。第一は地質学あ るいは土壌学の見地からなされるものであって,地層の厚さや傾斜の年代的地域分布,風 化状態の変遷,流土の堆積など,特に異常災害による不連続的変化の時代間隔を調べる方 法でJ当然のことながら化石,土器,住居跡などの考古学的発掘所産が有力な傍証参考資 料となるもの.である。第二の方法は,国史学および民俗学の立場からなされるものであっ
て,前者は絵画彫刻などの造形芸術ならびに刊行された文献を分析することにより,後者 は巷間に伝承される民話,説話,風俗習慣から地名の分布,その他無形文化財の郷土芸能 の内に潜在する古代気象のかすかな形跡を抽出する方法である。第三の方法は,古い樹木 の年輪を調べる林学的方法であるが,この方法がもっとも容易で優れていることは,年輪 の刻明な間隔で年代がきわめて正確に判明すること,またその間隔自身の大小に当時の気 候要素が自然かつ客観的に忠実に反映していること,そしてこれには古文書の記録に表現
されるように気候に対する執筆者の主観 編集に対する人為的操作,時代感覚の相違など が入らぬこと,特に戦乱や災害で記録の喪失が絶対に無いこと,また樹令がだいたい農耕 文化の開始以後現代の生活様式と密接な関係がある時代と対等なことなどの多くの特徴が
認められ,前述の第一,第二の方法を併用し,結果を比較対照しつつ総合的考察を行なう ことによってさらに効果がある。屋久島には本邦最長寿を誇る杉が天然記念物の原始林を 形成して現在でも多数生育している。樹令は日本民族の歴史と同じであるから,有史時代 からの気候変化を分析するにはまことに好個の資料であり,特に樹幹中に記録された大風 斑点,昔ここを通過した台風の規模や経路を推定できる唯一の資料である。本文は,著者 が過去5年間にわたって集積した気象資料ならびに文献を屋久杉の今後の研究に参考にな
るように整理したものと,現在各所に保存されている代表的標本について,電子計算機に よる数理解析結果を検討し,本邦の気候永年変化の周期ならびに過去の台風の風速推定,
今後統計的に予知される台風の規模などを集録したものである。
2.屋久島の地理
屋久島は大隅海峡を隔てて鹿児島の南方約50 kmの位置に在る東西26.6km,南北
26.6kmの島である。中央に海抜1935 mの最高峯宮ノ浦岳が聾え,その位置は130030 E,30。43 Nである。写真1に示すとおり,海面近くから多数の群峯が天を摩して乱立し頂上 はいずれも花醐岩の巨石を載せているところがら,いかに風蝕作用が過去数万年以上にわ たって間断なく激しく続いて来たかを知ることができる。
第1表は北の山麓一度に在る屋久島測候所の創立以来の月間最大風速一覧表,第2表は 最大風速および瞬間最大風速.の順位表である。冬期の季節風がまともに東支那海から当る
ことはもちろんであるが,年間を通じて低気圧の東西通路そしてとくに夏季の台風の南北
通路の交叉点に位置しているため,1月に40日,1年に400日雨天の日が続くとまで言わ
れるほど風雨の強いところであるから,現在屋久杉が残存している標高500m以上の高所 は表層土が極度に洗い落され岩盤が露出し,一・面に熊笹が厚く茂っている。亜熱帯域にありながら山頂に4月始めまで雪を見るどいうこの特殊な気候風土に適する原始林は屋久杉 だけであり,記録的大風の度に林相を代々更新しつつ現代に至っている。写真2は代表的 な屋久杉であって,位置と大ぎさは第3表に示すとおりである。いずれも祖先は数千年以 上以前に種子が落ちたものである。世代の交替は必ず風倒による親木の上で行なわれるこ
.とは三代杉によく現われているとおりで,地表土が厚く熊笹で被覆されて居れば,撒布さ れた種子の生長はなお余命ある巨木によって遮断され,開けた青空から降りそそぐ日光を 浴びることのできる倒木の表皮の上だけである。倒木から発芽まで数年も経過しないとい うことであるから,各世代の樹令を推算することによって,空前の台風が何年前に来襲し たかを知ることができる。また時には猛烈な集中豪雨で地;ヒりが起ればその崩壊域は一斉 に世代交替が行なわれる、ので,この方は前者の単独な場合よりいくらか間隔が接近してい るものと思われるが,それでも数百年に一度の交替であるかもしれない。いずれの場合で も屋久杉の世代更新は記録的な風雨が契機となっていることは,これら倒木の時代的地域 分布図を作製することによって有史以来の台風の通過状況を知ることができるので,今後 の現地踏査の成果に期待したいところである。写真2の(A)は有名なウィルソン株(注第3 表)であって,天正14年(1586)京都方広寺建立の際,円材として寄進したものと伝えられ
るが,大正3年(1914)1外人として初めてこの地を訪れた.Earnest Henry WILsoN博:士
の発見を記念して名付けられた巨木の根部である。写真3は著者の研究に対して米国
Harvatd・Arnold Arboretum所長Richard A. How腿D博士から贈られたものである。第1表 屋久島測候所の創立以来の月間最:大風速
1 月
2 月
3 月
4 月
年
羅磐方向発起日 驚麟方向発起日 磁心方醗起日 懸出方励起日
1937昭i2
1938 13 17.5
SW
7 19.7 SW 17 ユ3.8WSW
6 19.5WSW
!81939 14 16.7 〃 4 i4.6
WSW 25
ユ9.2ENE
1 15.5NE
161940 15 18.7
WSW rW
25 18.0 W 13 17.0WSW
30 工8.3W
31941 16 18.3
SSW
31 16.7ENE 24
20.0SW
23 16.7WSW
ユ31942 17 20.0
WSW
2 25、0.WSW 24
17.0WSW.
29 16.7E
151943 18 16.5 〃 11 17.2 E 2 ユ5.7 〃 22 工4.5
W
8ユ944 19 16.5 〃 5 16.3
WSW 24
15.0W
27 20.5E
24!945 20 17.2
ENE
30 17.0SW 8
18.8WSW
9 14.2SW
工91946 21 14.7
W
27 18.3 SSW !6 20.5ENE
15 18.3 〃 18ユ947 22 2Q.3
ENE
23 !6.8 SW 20 16.7SW
1 工5.7WSW
281948 231949 241950 25 20.818.027.1
WSW W
155 13.020.4ENE 19
SW 15 14.020.8ENE SW
10工5 12.219.6ENE SW
2526〃 10 24.1 〃 9 22.8
ENE
23 19.4ENE
11工951 26 21.3
SW
21 18.0 〃 14 18.0 〃 5 21.3NNE
101952 27 19.9
NE
5 15.8 〃 !5 工7.7W
22 18.0E
251953 28 21.7
W
7 17.9ENE 4
20.2.ENE
15 17.4WSW
ユ01954.29 18.7
WSW
20 18.0SW 2
17.! 〃 4 21.6 〃 291955 30 21.7
SW
ユ6 22.2 〃 20 24.1WSW
18 18.0NE
22ユ956 3! 22.0
ENE
4 24.4 〃 9 19.4SW
12 22.9WSW
251957 32 18.0
SW
18 18.0 〃 !0 25.5 〃 8 24.9 〃 23.1958 33 21.1 〃 4 19.6
WSW 2
22.9 〃 2 22.6ENE
111959 34 24.7 Zノ 17 19.6
SW 9
18.0WSW
8 20.2WSW
12!960 35 19.1
WSW」46
19.0WSW 21
18.0SW
26 19.9ENE
191961 36 20.0 〃 25 15.7 SW ユ 19.8
W
19 20.0WSW
51962 37 18.0 〃 23 20.5
WSW 19
17.7SSW
2 !5.0 〃 31963 38 23.0
SW
24 20.3 SW 27 15.5WSW
3. 工5.3ENE
31964 39 16.7 〃 31 21.7
ENE 24
19.0 〃 ユ3 16.7 〃 281965 401966 41 18.72:0.0
WSW W
84 19.016.7WSW 5
〃 10 16.723.3 〃〃 247 17.315.2WSW SW
14155 月
6 月
7 月
8
月.
年
驚騰方醗週日 驚翻加発起日 驚麟加発起日 瞥鵬方醗起日
1937昭12 19.3
WSW
25 i7.1ENE
16ユ938 13 i4.8
WSW
18 15.2WSW 14
1Q.8 〃 5 *33,5 〃 81939 14 *22.7
ENE
30 18.3 〃 29 18.5NE
8 *22.8NE
271940 15 13.7
NE
24 !8.7 SW 14 18.7SW
ユ4 *21.7 〃 251941 ユ6 15.3
ENE
21 16.0WSW 11
16.3WSW
12 *22.7ENE
211942 17 20.3
WSW
19 18.8 W 7 16.7W
6 *43、8E
271943 181944 19 工7.715.3
W E
2730 15.017.3WSW 4
E 210 *25.3*27.0WSW ENE
2830 *47.315.8ENE SW
198.1945 201946 21 18.317.2
WSW ENE
21工2一 16.7工5.5WSW ユ6 SW 2
*28,318.0WSW ENE
2228 *36.516.7ENE
〃 1921947 22 15.7 〃 2 19.5 〃 24 19..0
WSW
9 11.5 〃 291948 23 15.5
ENE
31 工7.8 〃 25 17.8 〃 ユ 12.7 〃 101949 24 16.8
WSW
8 *29.9 SW 20 *32,9ENE
17 *33.0WSW
!51950 25 25.5 〃 20 15.3
SSW 20
*27.7 〃 17 i8.0NE
171951 26 1&5 〃 30
R1 19.1 SW 25 21.3 〃 1 *24.2
ENE
181952 27 *16,8
ENE
13 *21,4ENE 23
*2!.3WSW
3 i4.8ESE
211953 28 24.8
WSW
29 19.3 SSW 7 16.8W
8 20.7ENE
30!954 29 21.7
ENE
28 20.ユENE ユ7
!9.6WSW
5 *27.9WSW
181955 30 ユ9.6 〃 2 19.9
WSW 19
22.6 〃 29 工5.8NNE
121956 31 21.7
WSW
10 19.9 〃 ユ2 ig.6ENE
31 *28.8WSW
17tt
は台風
5 月
6 月 .1し
7 月
8 月
年
驚鍵方向
発起日搬砦加 発細潜麟
方向 発起日驚/麟加 発塑
F一
1957 32 21.1
WSW
5 22.6WSW
5 18.5WSW
28 *32.5ENE
ユ9ユ958 33 19.0
ENE
7 22.3・ENE
23 16.0ENE
15 16.1WSW
141959 34 19.7 〃 27 23.3
WSW
ユ0 17.3WSW
12 ホ27.1 〃 81960 35 ユ6.9
WSW
4 24.7ENE
i1 16.1 〃 8 22.6 E:NE 181961 36 18.3
ENE
31 !7.3WSW
9 !8.3ENE
30 *26.7 〃 11962 37 18.2 S 27 ユ9.2 〃 25 18.3
NE
31 !5.7WSW
271963 38 14.8
WSW
9 14.2E
12 15.7WSW
11 *23.3ENE
81964 39. 16.7
ENE
19 !8.7WSW
27 19.3 〃 19 *35.0 〃 221965 40 22.0 〃 3 16.5 〃 26 20.2 〃 3 *25.0
SW
51966 41 17.7 〃 6 19.2 〃 16 18.7 〃 8 24.2
ENE
21一
9 一一.月 10 月 11 月・ 12 月年
権者方向
発起日羅響加
発起日驚喜加
発起日綿弓加
発起日.一
1937昭!2 *23.7
ENE
10 15.3WSW
ユ3 9.8WSW
1 13.2SW
201938 工3 14.7
NE
26 *33.3SW
15 15.4SSW
18 ユ6.2 〃 241939 14 !工.7
WSW
9. 27.7 〃 16 15.8SW
26 12.0N
231940 15 ;1 28。3
SW
10 !6.0WSW
24 14.0ENE
5 ユ4.8SW
171941 !6 *32.7
ENE
30 *33.3ENE
1 19.0 S 28 17.2NNW
171942 17 14.0
WSW
21 ユ3.2 〃 27 16.7W
27 15.7E
171943 !8 *28.7 〃 20 !5.8
E
7 16.5E
3 14.3SW
81944 19 *28,2
E
16 16.8 ノノ 6 16.8WSW
21 14.5WSW
1!945 2σ ド30.5
WSW
17 *20.5WSW
10 14.0WNW
ユ4 20.3 〃 17ユ946 21 18.3
ENE
24 19.2ENE
10 17.0NE
8 19.0W
91947 22 12.3
W
29 19.5 〃 16 12.8SW
26 16.5SW
1019481949 2324 16.013.2
ENE
14 ;鉾22,2 〃 5 *33,8NE
18 16.2WSW
14〃 3 18.4 〃 2 *24.ユ
ENE
21 19.6ENE
21950 25 *26.4
SW
13 16.5SW
31 *24.1 〃 ユ2 24.1SW
91951 26 15.2
ENE
18 *34.4WSW
14 18.0WSW
25 17.4WSW
26!952 27 ユ8.0 〃 19 16.0
ENE
6 20.8E
20 18.0SW
2.41953 28 17.3 〃 24 20.1 〃 17 ユ7.9
ENE
3 18.0ENE
91954 29 寧33.2
WSW
26 18.0 〃 24 19.3 〃 26 14.0WSW
141955 30 *49.1
ENE
29 *2LO 〃 25 =1=22.0 〃 20 15.7SW
151956 31 串32.5
NNE
26 18.0W
!1 工8.4 〃 21 !9.6 〃 5!957 32 *40.0
SW
6 !7.3 〃 29 21.i 〃 24 24.1W
181958 33 19.!
ENE
16 18.2SW
17 17.7SW
30 21.4WSW
261959 34 18.0
WSW
工7 *24.5ENE
16 ユ8.7ENE
13 16.6SW
201960 35 15.8
ENE
29 23.3 〃 .6 14.0N
30 22.6W
251961 36 *36.5 〃 ユ5 23.3 〃 25 工6.3
ENE
1 17.7SW
61962 37 16.7 〃 27 18.8 〃 28 22..3 〃 16 工7.3
WSW
51963 38 ig.7 〃 13 16.7 〃 8 18.3
WSW
25 14.3ENE
11964 39 *50.2 〃 24 !6.7 〃 28 16.7
SW
14 19.3 〃 171965 40 2α8 〃 9 !6.7 〃 1 16.7
WSW
30 20.5WSW
241966 41 22.8 〃 23 18.3 〃 8 17.5
SW
13 ユ5.0NNE
18る。
. 3.屋久杉の生長速度
屋久島の気候風土が前述のように,杉の生長に関係ある土壌状況について大規模な変革 がなかったものと判断されるから,過去数千年にわたってほぼ一定と考えられるので,生 成速度が他の土地の杉に見られるように若木と老木とで極端な遅速が認められるようなこ とはなく,発芽から風倒まできわめて徐々 にだいたいv定速度で生長しているという特殊 な状態にある。この事実は肥沃な腐蝕土がすっかり風雨に流されたままになっているか ら,杉自身の個:有性がなくて自然環境そのままを年輪の上に反映してきたということにな
第2表 屋久島における風速の順位
(統計期間:創立以来〜1966年まで)
J頂位鴨翻速風向 発起年月日
瞬i 聞最:大風速 風 向(m/sec)発起年月日
1 50.2
ENE
ユ964−1X−24 68.5ENE
1964−1X−232 49.工 〃 1955ヨX−29 65.0
SW
1957−1X−63 47.3 〃 1943−V皿一19 63.0
ENE
1955−IX−294 43.8
E
1942」旺27 58.2 〃 1943一皿495 40.0
SW
1957−1X−6 55.2E
1942一皿一276 36.5
ENE
1961−IX−5 54.2SSW
1951−X−147 36.5 〃 1946」皿一19 54.0
NE
1946一皿一198 34.4
WSW
1951−X−14 53.8ENE
1946一「皿489 33.8
NE
1948−Xト!8 51.0WSW
1954−IX−2610 33.5
ENE
1938−V匿一8 48.0SW
ユ938−X−15第3表 屋久杉の代表的巨木
名 称燃割 摘 要
ウィルソン株 1100m
三 本 杉
600m
1本は1株より生じ1m離れて1本並立している。1本1株は地上1.20mで8.10m
x鋤縫輪整ある外の1綱刮囲臥10m3本とも高さ
三 代 杉
650m
初代推定2000年の倒木に二代1500年が生え,それが枯れて地上5
高ナ三代目500年が生えている。その根は二代,初代を抱いて地中に入り,地上より6m附近で3血
り甲ウ35mの大きさで有名。
大 王 杉 1300m 40度の傾斜面に立ち根回り42m,高い方地上1.20田の水平円周ユ1m,それより枝が岐れ,梢まで30mある。
大 岩 杉 1400m 20度の傾斜面に立ち,高い方地上1.20m,低い方地上4mの水平 周16.10m,高さ20mで枝が岐れ梢まで35m,昭和41年5月28 哿ュ見された生木。
り,本論のような気候分析にはきわめて条件が良い。第4表は,数個の標本について百年 ごとの年輪間隔を合計した例であり,平均A型169。73mm/century, B型73.81 mm/
centuryとなるから,この値を以て巨木の樹令が推定される。年輪の状況は,杉が生長 した場所によって異なるのは当然であるが,同じ素材でも申心に関して方位で大きな相違 がある。 第4表で2倍も開いているのはそのよい例証である。 第1図は第4表の資料に つき全周と樹令を示したものである。 また第4表には6世紀ならびに16世紀の頃に速度
低下を認めることができる。この時期には気候が一般に寒冷であったことが判断され
る。またその間隔約11世紀は一りの周期と見ることができる。紀元前後ならびに9世紀頃 は,反対に速度の極大に達しているから気候は温暖である。前述のユ1世紀の周期をもって 未来に延長すれば,20世紀後半がこれに該当するから,すでに地球物理学者も認めている
ように地上の気候が温暖化しつつある傾向le一一 致している。第5表は,年輪間隔の一年毎
第4表 屋久杉年輪の各世紀ごとの平均生長速度
A
1B
九 大
̲学部 九 大H学部
屋久島の
嵩c宅
九 大工学部 熊 本
A物園
屋久島上屋久町
場 屋久島
タ 房ャ学校
屋久島
タ房
c林署1200年 400年 ユ610年 165年 2000年 938年 2000年: 1776年 8.79皿 6.60m 10.33m 1、30m 6.44m 5.00m 5。65m 5.68m.
紀元前1年〜前100年紀元後1年〜 100年 147.8
P02.0
101〜2QO 97.4
20!〜300 91.6
301〜400 57.0
8L1
120.0401〜500 302.4 68.2 99.1
501〜600 147.7 147.5 61.0 105.4
601〜700 65.9 80.O 55.8 94.0
701〜800 72.4 43.2 44.4 70.5
801〜900 87.4 45.4 57.5 51.0
901〜1000 72.9 45.0 47.3 43.0
1001〜ユ100 73.5 32.4 43.2 50.0
ユ101〜1200 42.7 18.9 111.51 42.6 50.5
ユ201〜1300 49.1 27.2 103.19 43.6 5ユ.0
1301〜1400 62.6 27.8 182.48 45.9 53.5
1401〜1500 239.15 35.1 23.4 136.32 35.9 52.5 1501〜1600 266.61 36.6 39.3 83江ユ 27.0 50.0.
1601〜1700 273.32 139.22 29.7 48.5 60.48 54.5
1701〜1800 177.97 283.58 46.8 47.18 25.0
1801〜1900 2Q9.76 330.52 99.64 40.5 38.43 28.0 1901〜2000 111.70 106.78 112.95 63.4 42.43 28.9
平 均 値 12i3・9 2!臥。31 81.07 !06.30 48.62 89.46 64.25 60.41 ならびに10年毎の値を写真4に示す二種の微動尺度計で読み取って,大きさの順に配列し て頻度分布を示したものであり,全体は正規分布をなしているが,一群ごとに頻度の山を まとめて平均間隔を求め,これで全体の幅を割ればそのような年輪を生ぜしめる気候は何 年ごとに現われるかを知ることもできる。屋久杉の生長速度は場所によってかなりの相違 があり,同じ樹令でも外周が2倍も違うということはよく聞くところである。外見は樹皮 にかくれてわからないが,製材の際に樹幹の中から心に向って3寸四角あるいは直径一尺 の円の孔が発見されるのは,むかし藩政時代に外から墾で削って材質を検査した形跡が残
っているのであって,いかに熟練した きこり と言えども最終的に伐採の可否を判定す るには,このような方法で内部状況を確認する必要があったことを示すとともに,ある意 味では資源保護の立場から当然倒して然るべきものを慎重に選んでいたかもしれないこと を教えている。第1図できわめて生長の速い上方の曲線で示される一群と,この約半分の 生長速度を示す下方の一群に大別されることを知る。生育地点と生長速度の関係は,多数
の資料が得られればもっとはっきりするであろう。
4.太陽黒点ならびに九州南西諸島最大風速の年変化
地表の気候特に植物の生長に必要な熱と光は,太陽に依存しているので,活動現象の一種 である黒点数の年平均値(世界)を第6表に示した。杉のように一年一個の年輪を形成す
るものは年変化,また檜のように一年に数個いわゆる擬年輪が現われるのは月変化が参考 となる。屋久島測候所の開設が最近であるため,それ以前の大風の記録を調査するに必要
第5表(一)
年輪間隔!年毎の頻度分布
A:推定樹令 938年 測定数 837個 B: 〃 1200年 〃 533個
9i748872254545311322 エー 1 988210289e● ■ 彊270
度頻B−A
087612493204661902964840891 3009り49日 五顎54占Ω︾4凸 9臼112五コー山 →︻ 9召 9召ワ召−山4⊥−← 79JQリィ⊥42Qり4ーム︐ 0 60qOO
輪下切 m年間︵
05050505050505050505050505050433221100998877 nDハ05︻04 43322 ーイ⊥00・ ● . . 馴 8 ● 曾 . ・ ・ ◎ ・ ︒ ・ . ・ . り ・ ・ . 9 . 層 .ユーユー1111100000000000000000000値値値均大小平最最 959594398793049635028638796495284 イ⊥イ←−よ ーユ 一121 11 一 イ←i⊥﹁⊥−←度頻BlA
1 114442235223 5856634725770857 つ⊥14⊥
輪隔切 m年間︵
505050505050505050505050505050505 rD54 QO7ワ︵b6 00Q︾QUOO gJ29臼11009988776655443⁝ . ・ ︒ ︒ ● ・ じ ︒ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ⁝ . b ・ ・ . ● . . . 甲3322222222222222222222111111!1111
度頻BA
22 13 ーユ32213 22131252321 73 63
−←9α一 イ← りα2
輪隔切 m年間︵050505050505050505050505050505050 78ハb6ドD5 4⊥49U902 り自−醐⊥766554433221100998874︒宏ま宏4ま杢左麦藍a鼓&3a§3︒a3︑31&3︒&3︒
度頻1 1 1 111 1 !1 12 1 1BA
輪隔切 m年間︵505050505050505050505050505050505 10∩VQりQり 0087・ 39﹂2∩∠−山332211009988776655446aa6︒aaaa55臥翫a平臥555a5555翫ε5臥a44444
良知1 1B−A
輪隔切 m年間︵
。・
X5
X。
W5
W。ュ656︒肪5︒妬釜3︒%2︒捻︒5︒︒%9︒緬8︒即諾6︒騙5︒爺. ・ ・ ︐ 6 ・ ︒ ・ ・ ︒ ・ ・ . ⁝ 9 ・ ︒ ・ . ・ ・ ︒ ・ . . ︒ . .877777777777777777777666666666666
な,石垣島,宮古島,那覇,屋久島および鹿:児島,福岡,長崎,各地の年間最大風速の記 録を第7表にまとめておいた。また洋上の台風の状況をも最近20年間にわたって調べ第8 表に示した。ウォルフ黒点数との間に関連性があることは今後の風速の解析に有用である。
5.不規則変動量の調波分析法
気候の変化は一様かつ単調ではなくて,確かに一年の基本周期は存在しても年毎に不同 の年輪間隔を生ぜしめる結果となる。したがってもっと長い変動周期が潜在することにな り,これを検出するのに調波分析を行なう。時間の等間隔Atごとに読み取った値をζnと する。 dtは年輪の時と年間最大風速のときは一年,月間最大風速の時は一月ということ になる。最初の値すなわち年輪ならば中心から測って最初の一年間の幅をζ。(mm),風 速ならぽ観測開始後の最初の一年あるいは一月中の最大風速をζ。(m/sec)として,その
次の各値すなわちdt後の値をζ・,…nAt後の値をζ。とする。全体の個数をNとすれ
ば最終の値は始めからNA t後にあたりζ、xrで表わされることになる。つぎに全体の平均値をMeanζとすれば
第5表●(二) 年輪間隔10年毎の頻度分布
C:推定樹令 400年 測定数 35個 :F:推定樹令 2000年 D: 〃 1610年 〃 127〃 Gl 〃 2000年 忌: 〃 165年 〃 16〃 H: 〃 1776年
測定数 !46個 /i 161i,
ii 148 ri
頻 度 一
p 度
年輪聞隔 imm)
C
頻 度一■,一,一山」 ,
cEIFIGH
年輪間隔
imm)
C
一.P,}DIE国GIH
;T一一『年輪 ヤ隔
imm)
.clD ElF
G H:100.5
@…
S6.5 S6.0 S5.5 S5.0 S4.5 S4.0 S3.5 S3.0 S2.5 S2.0 S1.5 S1.0 S0.5 S0.0 R9.5 R9.0 R8.5 R8.0 R7.5 R7.0 R6.5 R6.0 R5.5 R5.0 R4.5 R4.0 R3.5 R3.0 R2.5 R2.0 R1.5
31.0 R0.5 R0.0 Q9.5 Q9.0 Q8.5 Q8.0 Q7.5 Q7.0 Q6.5 Q6.0 Q5.5 Q5.0 Q4.5 Q4.0 Q3.5 Q3.0 Q2.5 Q2.0 Q1.5 Q1.0 Q0.5
Q0..0 P9.5 P9.0 P8.5 P8.0 P7.5 I7.0 P6.5 H6.0 P5.5 P5.0
1
@!
@1 ︷ 11L昌! 1 ﹁ l i1ユ I I
14.5
@14.0
@13,5
@13.0
@12.5
@12.0
@11。5
@11.0
@10,5
@10.0
@ 9.5
@ 9.0
@8.5
@ 8.0
@ 7.5
@ 7.0
@ 6.5
@ 6.0
@ 5。5
@ 5.0
@4,5@4.0
@3,5@3.0
@2.5
@2.0
@1,5
@1.0@0.5
@0.0
ス均値
ナ大値:ナ小値 1
@1
@2 @1
@1 @2
@2
@1
Q2.99 S5.22 V.16
1
@ 1
@ 2
@ ユ
@ 5
@ 5
@ 5
@ 2.
@ 9
@ 5
@10
@ 9
@ 9
@ 4
@10
@ 3
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@ 4
@!0
@ 4
@ 1
@8.80 P00.40
@2.20 1
@1 @1
@!
@2
@1
@2
@1
@1
@1
@1
P.0.25
Q3.08 R.26
1
@i @1
@!
@!
@1
@5
@2
@5
@19 P8 P7 P5 P9 P4P4,
E・1 4 1 14.7930.400.60
1
@1
@2 @2
@2 @1
@3 @3
@6
@4 @3
@6 @5
@2
P2
@7
P2@5
Q1?X
@5
Q6@7 @3
@1
U.32 Q1.00 Q.20
1 1
@ 1
@ 1
@ 4
@ 2@ 2
@ 4
@ 8
@ 4
@ 2
@ 2
@ 2
@ 5
@ 3
@ 4
@ 5
@24
@47
@ユエ
@ 6
@ ユ
@ 1
@ 1
@ 2
@ 2
@6.56 Q3.30
@0.30
一
M・anζ一(q・+C・+…+ζ・)一寿撫 したがって較差dζは三値とこの平均値:との差で
aC−C一 Mean g,
dζは正負乱雑に変化するから全平均値は零になる。すなわち
Mean dc= N−i (}1,lll. F,, 一N Mean c.)== o.
dζ,,は零の近傍で最も頻度が高いのでこの傾向を理想化すれば,Aζは一・。から+。。の 範囲で正規分布を形成するものと考えられる。dζは多数の調波項の集合であって一般に 次の式で表わされる。
」ζ一爵・・c・s(2π■+伊s Ts)・
Ci刀Cτs, qs(s−1,2,…)は各成分波動の振幅,周期,位相であって, 理想的に乱雑な波
第6表 近代における太陽黒点数の変化
フ数レが点64196 661287390807217717468856361552194494072803969210嶺驚盟豊豊毅無畳5&藷馨難讃胤醤讐虫疏搬器博愛
ウ黒
代年 34567891011121314元2345678910111213141516171819202!2223242526272829303132333435363738394041 和 昭羅儲灘羅驚羅脳繊灘無難灘撒㎜灘灘灘翻
フ数レワ点引覗 ︐
87210053339i2737133403377524183160900827157040580596764婁磐母暴露盤琶aa器量鷺一聾聾釜a譲鍛鷺慧L
ウ黒雪年
6舞23縣23翫23456789加且捲措診措2︒飢難肪26飾等身書芸器36訂器釜鋸歯2熱黙黙翼簸脚難諜慧難燃蜘㎝購諜畿脇 イ上−←イ⊥ユー4⊥11⊥ユ4⊥ ーイよ一⊥ーイ⊥ 11111111111111111111ーユー11111111ーユーー イ⊥ユー11
フ数レが点521工150402948149760856375008552953282827015539552067388猛竃aL邊鍛懇望黛L&騒鼠舞&蓋譲鷺盤盤育雛肱器甑認a叢 ーイ⊥イ⊥ −
ウ黒代年
元234567891011爲1314元23456789!01112元234567891011121314元234元23456元2345化 政 保 化 永 政欝灘難欝羅㎜欝欝灘難凱脇離離熱擁
フ数レが点94787262460992149488186586085498ユ5821999196090304185001器猛盤遣親譲翫落盤器α凱⑳寒葵牝諺陰野難解器盤距叡飢盤釜驚ま詮無 4⊥1 4⊥ ーイ← 1 1
ウ黒門年
動であればCs cos qs,6s sinψsは一。◎から+◎oの範囲で正規分布, OPsは0から2πの 聞で均等分布をなすものと考えられる。τsは卓越周期であってこれを分析すれば,年輪間 隔や年間最大風速を通じて気候の永年変化の周期を検出できることになる。
年間:最大風速一覧表(最高位と次位)
統計期間:観測開始以来1966年まで 島
第7表
石 垣
2 位 1 位
発起月日
向
発起月日ド幣翻速
方向
年間最大風速 方
(m/sec)
年
67202518!691161317391414045536107298486720916!4557433168四㎜葉叢強勢燕雀匪羅雄藩羅娼隠避議㈱難冊灘鮮胆−難論ゆ響難W姦鍮噛∴灘藤蕪騨〃田〃黙黙魏蕪鎌継搬螂脚羅繰網滋瀧擬脚融融魏繋慧號
卿薄霧総総器羅羅瀦灘藩罷四四四無難瀦w騨⁝鼻謙避寒姦凶慧⁝皿欝轡轟離㎜Ψ愚〃霧講編灘搬媚繋創霧雛霧蘂即講携禦蠣
33 R4 R5 R6 R7 R8 R9 S0 S1 S2 S3 S4
?蜷頼孖孖刧o灘器灘翻灘灘翻鱗溺灘醐羅翻
137
位2 朋起発向方速風の大se撮呵騨 8195503567664一4444:44唱一 WX皿皿組靱双X皿π靱皿㎜㎜餌マW灘㎜硲逗留鵡舗珊罷121121122112
位1 朋起発向方西風の大際調法瑠一 一2353511515854﹁2一4311一444一三島皿皿孤孤皿皿黒田皿双輪響暫燕層㎝輪舞整器罷鳴222332323122
一
年
012345678901333333333344567890123456555556666666191919191919191919191919島
古
宮 位2 1100473 587913866815625318726鑑碧羅讃聖舞扇三廻畿四潔㎜磯¥謙−露礁二丁齋愛器爺碑銘箆蟹略奪鴨翻羅麗1221131 12223322222ユー32213112
位1 4527171 2857439265315351190485激藻畿選罷腱罵恥罷蟹鞍燕w騨翠盈直攣恥藷〃署認器韓認弱点議留爺鴛舗毯麗器2221333 23224323233425232 0﹂OU9劃ハ0
揖捻鐸播⑳鍋盟以恥26即器30湯器器鉾器釜和欝欝難懲罷鷺醐灘蒸
(i) スペクトル解析法
これは短周期ないし中程度の周期を正確に見出すのに有効で,極端な長周期に対しては 精密度が落ちる。dtを仮りに一年とすれば, n一 10〜100すなわち数十年程度の周期を求
めるのに適しているようである。fを周波数すなわち周期の逆tw f・一1/τとして, fとブ+
df間のスペクトル密度をσ2(f)dfとすればσ (/)いわゆるスペクトルは次の様に定義 される。
02(f) = g 」,ooS2(T) cos 2rr fT dT.
ここにS2(r)は相関函数であって,τを任意の時聞の間隔としてτだけ離れたすべての一組
覇 那
1
位
日月起発
2
向方速風醐年︵
畢㎜〃撫Ψ臨嘩呼Ψ㎜㎜ΨΨ噛E㎜㎜〃轡〃灘鵬㎜緊灘㎜0249085578941023833295920844481210666917206863688038374翌零墨畳器量濃墨邊監凪釜器蓋盆畳蚤器吾翁£鉱飢磁器£釜蓋器
位
日月起発41537335166862732工541011469920019961469287332668766271719聾議難匪難鑓翫藤野灘蠣業糧講鑑艶灘四贈聾謬論三聖
1
向方速翻年︵
㎜㎜
oWW母〃愈轟轟㎜W燕㎜㎜ΨW響㎜熱㎜黙㎜轟蝉㎜2473067859528892676653551943704585909500324135483050778塗鞘釜豊釜蓋捲祭器群雲器訟器盤災難量量器鉱翫薄野盤訟野守砿
年 24 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8
。 正 和戦懸羅讐懸灘㎜離籍㎜離離㎜翻糠灘羅
※1891年〜ユ894年まで原簿紛失のため発起日は中央気象台年報よりの推定値
139
年
46 19
78Qり044占45
QりqV∩ロQり4←イ⊥14⊥
123456789055555555569999999999 1111ーユユー11
19μ 9QρQハb 6QりQり OU11 工 45 ρ0︵bハO nbqりQり Gリィ⊥−山 −1 立
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2 位
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4魔﹂ 6QO4 只り9μり召 − ◎り00 πOQUにU ∩︾イ⊥り4 り臼E
NNE NNE SE
W NNE SSW NE
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NNW SE WSW SW NNW
M−24
X[一28
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W−23v旺一工9
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xt一 7
M−25
11 一20
粗一1
V皿一19・
X工一1 X−17 W−26
1K−14 X卜15
1一 7 VI一ユ8 V巴一17 V肛一5 1X−23
の値の相乗積の平均値をτ・一〇としたいわゆる二乗平均値で割ったものである。すなわち 泌∫=τとおけば
♂(・)一詣黛∠㌦×∠転・÷融(∠島)乳
τすなわちrの値を大きくすれば平均演算の個数が減少して正確さが薄くなるから適当な ところで打止めなければならない。普通はrは(1/2)Nまたは(2/3)2V位までのようで
ある。
スペクトル♂(f)は第2図に示すとお.り多数の起伏がある。相関函数のτの限度をどれ くらいにおさえるか,すなわちrの最大値をどれくらいにするかによってこの起伏は少し ずつ左右に揺れ動くので,τまたはrの:最大値を二三変えてみて極大値の位置fnを求め
れば,これが前述の卓越周期τ。一1∠X、に該当することになる。スペクトルでσ2(∫)の f÷0の原点付近は起伏がたがいに密接して,確かに極大値が存在していることは判明し
ても,水平軸上の正確な値が不明であるから長周期の値はしだいに不明瞭になる。なおCs の方はムを中央にした左右の隣接部を裾の部分までとった全面積から得られる。まず二 乗平均値はスペクトルの全面積が1であるから,
M・an(∠ζ)・・ Jla2(f)副書畷
ムの近傍だけのスペクトル分布をσ§(ノ),したがってみから遠く離れたところでは零と 考え忍(0,0r◎Q)一〇としてよいから
・2(f)= 2] os(f Sコ1)・∴去・§一∫..・9(f)df×Mean㈹乳
ロ
となり,要するにスペクトル分布で高い山ほど振幅も大きいという傾向があることにな り,最高値に対当する周期が最も優勢であることを示す。
屋 久 島
位2 朋 起 発 向 方 速 風の 大se幣 年目︻1557504000864573830897917581942372422唱22唱4242一444毛ゴ444424一422:粗X皿皿双H畑町X皿XWX瓢皿田W皿皿H田顎WI皿粗田HI皿V皿㎜黒㎜晦⁝㎜㎜㎜藁騨㎜㎜烹⁝㎜㎜畢㎜爺習認%鎗雛韻鋸%晶師號齢師認認1322322222123222222232222.22322
彼一一1
司∞
齊i旧d端司6略長虫奨窮塊信順鵡雪掻激調乳X以X粗珊灰皿皿−五田皿X皿V皿双皿器皿田壷皿所帯皿野田㎜〃錨蕪㎜〃懸㎜㎜離愚㎜〃〃〃〃品銘雛器無電鶉鴛舗暴α︒叢論鎗誰麗2.32234423323323223434222322522
年
234567890123456789012345678901墨守ユー1ーユー2222222222333333333344曙78901234567890!234567890123456333444444444455555555556666666999999999999999999999999999999ユーーユー i1!11 1 1111 1111=1 111 1 1 1111︻−
(ii)極値重複法
この方法は極端に長い周期の検出に有効であって,dtを仮りに一年とすればn−100〜
1000,すなわち百年から干年以上の長周期を見出すことがでぎる。Aζの各極大値をdζ。,
Aζ, ・・…・としてここに時間の原点を移す。すなおち最初に読み取られた連続記録の時間t は,各々レに対してt−aAt, t−bdt,…の位置に移ることになる。そして各々の原点の位置 を一所に.重ねて,その前後の各経過をdtごとに平均すると,次第に長周期の波動が一つ の余弦曲線とその上に乗った短周期波動にまとまってくる。極小値の方を重ねて平均をと
っても同様な結果が期待できるから,漉に対する各回の符号を正負反対にして,前述の極 大値の重複結果に重ねて平均をとってもよいことになる。気象研究所数理予報部長の高橋 浩一郎博士が案出された方法は,単に極大値・極小値だげでなく任意の値に拡張したもの で,対象になる値の数が多いからきわめて有効である。第3図はこの一例である。Aζ。(m
=a,b,…)をdζの極大値とすればd(dζ、,/dt)1t−nidt−0(m−a, b,…)で極大値の個数をN,,t とする時,極値重複法の演算結果は
M・an・dζ(の一翫溜ζ(t−mdt), ・一mA・一・i・
の形式でまとめることがでぎる。唱
前述の二種の解析法に細いて相関函数は
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醗(・)謁去鴫・・s2π長・
となり極値重複法はΣ旦65cos 2πτ/τ,の形をとり,いずれもqs(S−1,2,…)をなくし ヨニエ で
て各成分波動をすべて同位相に調整したことになっている。実際にはMeanζが正確に演 算されないと誤差が集合して上述の二式のような理想的な形式にはならない。またτはτs の最大値の1/4にも満たないことがあって,とくに長周期の算定に困難を伴うものであ
る。もし両曲線の微少起伏を平滑化した平均曲線が最初に零に達する位置があれば,原点 からそこまでの時間を4倍すれば全周期が得られ,もしさらに負に下って最初の極小値が 現われれば原点からそこまでの時間を2倍すると全周期を得ることができるが,そうでな い時は次のような方法で定義した最大周期を計算することができる。両者共に平均波動曲 線を∠ζ,振幅を%,最大周期をτ。とすれば,
4ξ_,,,、c。s2π⊥.
τ鍬
Cmはt=・・Oの時の∠ζの値に必ずしも一致しない。 dζの平均位置すな=わち零.の水平軸が 基礎となる資料の数の不十分なために上下にずれていることが多いからである。しかし両 辺を微分して得られるところの曲線の傾斜はこれには無関係で正確であるから
響一一2π弩・in2πゐ・
そこで適当に長い時問を原点からτ。.に選び,2τ。は両曲線の終りから少し手前のあまり誤
岡福 位 日月起発
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