直達・散乱日射量時別値を日照時間と降水量から推定する方法

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要約

アメダス等で観測される日照時間および降水量の時別値と、大気外水平面日射量の時別値を用いて、月、旬、半旬平均の直達、散乱日射量時別値を推定誤差(RMSE) 0.2MJ・m-2・h-1以下で推定できる。

キーワード:直達日射、散乱日射、大気透過率、日射量推定
担当:近中四農研・地域基盤研究部・気象資源研究室
連絡先:電話084-923-4100、電子メールwenarc-seika@naro.affrc.go.jp
区分:近畿中国四国農業・生産環境、共通基盤・農業気象
分類:科学・参考

背景・ねらい

直達、散乱日射量の時別値が分かれば、どのような地形の地点であっても、日積算日射量や日平均、時間平均の日射量が分かる。しかし、直達、散乱日射量の観測を長期間行うことは、経済的、人的要因による理由から困難である。直達、散乱日射量の時別値の既存の推定法は、日照率を用いた月平均値の推定であるだけでなく、天気の変動が大きい場合には、誤差が大きくなる。また、より短期間の推定には、全天日射量、水蒸気圧、そして大気中のオゾン量データ等、長期の観測が困難な気象値が必要である。このようなことから、日射量をアメダス等の既存の気象観測値から簡便に推定するため、直達、散乱日射量時別値を日照時間と降水量の観測値から推定する手法を開発する。

成果の内容・特徴

直達日射量の計算に必要な大気透過率は、アメダスの気象観測項目のうち、大気透過率への影響が大きいと考えられる、日照時間、降水量の時別値、および大気外水平面日射量の時別値を説明変数とする重回帰式で推定する。(式1)
散乱日射量は、渡辺ら(1983)と同様に、日射の季節変化を無次元化する指標を用いた計算式で求める。(式2)
大気透過率と無次元指標の係数は、ほぼ日本の中心緯度に位置する、潮岬気象台における、1991∼2000年の全天、直達日射量観測値(但し、h > 0.1)から求める。(表1)
表1の係数を用いた場合、日本の11気象台(根室、札幌、宮古、秋田、松本、輪島、米子、福岡、鹿児島、那覇、石垣島)の推定誤差(RMSE)は、月、旬、半旬平均のいずれも、0.2MJ・m^-2・h^-¹以下で、日本全国で表1の係数が使用できる。各気象台における散乱日射量は、全天日射量から直達日射量を差し引いた値として求めている。
約6km離れた近隣のアメダスポイントで推定した場合における、直達・散乱日射量時別値の月、旬平均値の推定誤差(RMSE)は、ともに0.2MJ・m^-2・h^-1以下である。(図1)
近中四農研センター(福山)の回転式日照計の観測値を用いて本手法で推定した、直達・散乱日射量の時別値から求めた月平均全天日射量の日積算値(MJ・m^-2・day^-¹)は、近藤ら(1991)の推定式と同程度の精度である。(表2)