1-2 高層気象観測

上空の風、気温、湿度などを測る方法はいくつかありますが、試験でメインとなるのは「ラジオゾンデ」と「ウィンドプロファイラ」の2つです。

1. ラジオゾンデ観測（GPSゾンデ）

ゴム気球にセンサーを吊るして飛ばし、直接空気を触って測る、世界共通の最も標準的な方法です。

構成:
- 気球: ヘリウムガスなどを充填したゴム球。上空へ行くほど気圧が下がるため膨張し、成層圏（高度約30km）で破裂します。
- センサー部: 気温計、湿度計が搭載されています。
- GPS: 位置情報の変化から、高度と風向・風速を計算します（昔はレーダーで追跡していましたが、今はGPSが主流です）。
測定要素:気圧、気温、湿度、風向・風速、高度。
- 注: 気圧センサーを持たない「GPSゾンデ」もあります（GPS高度と、地上の気圧・気温・湿度から逆算して上空の気圧を求める）。

場所: 日本国内の気象官署 16か所 ＋南極（昭和基地）。
- （稚内、札幌、秋田、輪島、館野、八丈島、米子、潮岬、福岡、鹿児島、名瀬、石垣島、南大東島、父島、南鳥島、仙台※）
- ※仙台は自動放球装置で運用。
頻度: 世界協定時(UTC)の00時と12時。
- 日本標準時(JST)では、毎日 09時と21時 の 1日2回。
- 特例: 台風接近時などには、03時や15時に臨時観測を行うことがあります。
所要時間: 地上から高度約30kmで破裂するまで、約90分かかります。
- 上昇速度は 毎秒 5〜6m です。

高層天気図を作るために、以下の2種類のデータを報告します。

指定気圧面（Standard Isobaric Surfaces）:
- 1000, 925, 850, 700, 500, 300, 200hPaなど、国際的に決められた特定の気圧の高さの値。
特異点（Significant Levels）:
- 「気温が急激に変わった高さ（逆転層など）」や「湿度が急変した高さ」、「風が一番強い高さ（ジェット気流）」など、変化の節目となるポイント。
- これがないと、グラフ（エマグラム）を書いたときにカクカクした変化を再現できないため重要です。

ドリフト（流される）: 気球は風に流されるため、観測している場所は放球地点の真上ではありません。ジェット気流が強い冬場などは、100km以上東へ流されることもあります。
高度: GPSで測る「幾何学高度（m）」と、気圧から計算する「ジオポテンシャル高度（gpm）」の2種類があります。

地上から上空に向けて電波を発射し、風を常時監視するシステムです。アメダスの上空版とも言えます。

原理:ドップラー効果を利用します。
- 上空に向けて電波（1.3GHz帯）を出し、大気中の「乱れ（屈折率の不均一）」や「雨粒」に当たって跳ね返ってくる電波の周波数のズレ（ドップラーシフト）を測定します。
- 電波が近づいてくるか遠ざかるかによって、風の成分を計算します。
測定要素:風向、風速、鉛直成分（上昇・下降流）。
- 重要: 気温や湿度は測れません。

鉛直分解能: 地上近くは細かく（300mごと）、上空は粗く（大きく）設定されています。
雨の影響: 激しい雨が降っていると、空気の乱れではなく「雨粒の落下速度」を測ってしまい、正確な風が測れないことがあります（データ欠測となるか、品質管理で除去されます）。
データ活用: 局地的な前線の動きや、積乱雲への風の流入、台風の内部構造の監視などに威力を発揮します。

試験では上記2つに加えて、以下の用語も知っておく必要があります。

概要: 宇宙から地球を見下ろします。
高層風の推定 (AMV): 雲の移動速度を追跡して、その高度の風向風速を推計します（サテライト・ウィンド）。
- 海上など、観測所がない場所のデータとして貴重です。
鉛直サウンダ: 赤外線の波長ごとの吸収率の違いを利用して、大気の鉛直方向の温度・湿度分布を推定します。

概要: 民間の定期旅客機に搭載されたセンサーからの報告。
特徴:
- 空港周辺（離着陸時）では、鉛直方向のデータが得られます。
- 巡航高度（約10km付近）では、水平方向の高密度なデータが得られます。
- 弱点: 飛行ルートがない場所や、夜間（便が少ない時間）はデータが減ります。

試験で最も問われる比較を表にまとめました。

学習のヒント:

「エマグラム（グラフ）を描くためのデータはゾンデ」、「台風や前線の細かい時間の風の変化を見るのはウィンドプロファイラ」と使い分けをイメージしてください。