気候

2018年9月12日 (水)

東京武蔵野の1年余りの気象データ

丁度1年ではないがグラフを描いてみた。

まずは雨量。降るときは降るという感じ。両脇の夏が強い雨。真ん中左寄り、冬の前半は雨が無い。11月、12月、1月である。

Little_rain_11121

次いで風速。毎時2メートル位が大抵。その倍の4メートル越えは多くない。右の最低でも4メートルの風が吹き続けていたのは梅雨明け十日の時。西日本豪雨の時である。概して夏は強め。そして、真ん中より右寄り、春も強い。穏やかな風は上記で雨が降らなかった初冬の頃である。

Wind

風向は激しく変わるので頻度分布。ほぼ南風と北風に分かれる。南は真南だが、北は北北西が最も頻度が多い。また、北風の方が南風より頻度が多い。冬は4ヶ月で夏は2ヶ月と符合か。

Wnws

風速と風向の二次元。強い風は南風。台風だろうか。北風も強くなるが南風ほどではない。これはやや東寄り。いわゆる山背だろうか。こちらも台風か。通過前と後だ。

Wind_dir

湿度。変動が激しいものの両脇の夏が高く、真ん中の冬が低い。左の真ん中で100%にへばりついているが、これは昨年10月にあった秋の長雨だろう。

Humid

気温。湿度と増減が同じだが、それほど乱れない。最高は今年の7/23。最低は1/26。ほぼきっかり6ヶ月である。

Temp

ここからはいろいろな温度指標。温度と湿度を使用。

まずは不快指数。華氏単位。湿度のばらつきが冬に見られる。夏は逆に温度よりばらつきが少ない。どれも高い側にへばりついている。今年だけでなく去年も暑かったことが分かる。

Di

次いでHumidex。不快指数に見られた冬のばらつきがない。気温よりばらつきが無く、冬は寒い側に、夏は暑い側にへばりついていてメリハリがついている。

Humidex

ATは二種あって、風速のみで日射を使わないもの。一言で言ってHumidexと気温の中間。気温のばらつきが小さくなっているが、Humidexほどではない。

At

風速と日射を使うもの。但し、日射はゼロとした。ほとんど上記と一緒。日射ゼロではそもそも意味のない量。

Atr

最後がHI。計算が面倒な指標。冬場はHumidex並みにばらつきが小さくなる。その一方で夏場は大きなばらつきとなっている。

Hi


2018年9月11日 (火)

東京の熱的快適度

月別のHumidexから熱的快適度の指数を捻出してみる。熱的快適度と言うのは人に依る。暑さに強い人もいるし、寒さに強い人もいる。辛抱強さをどう表すかは、EN_15251に従うことにする。

Table A.1でCategory分けがなされている。Predicted Mean Vote (PMV)の逸脱が0.2迄ならCategory I, 0.5迄ならII, 0.7迄ならIIIだ。PMVは暑さ寒さの感覚の差を1を単位として投票/Voteした時にどうなるか、を表す指標。0.5ならどっちつかず。0.2は多少そうだという人が居り、0.7なら大抵がそうだという基準。0.7を越えるCategory IVは言わば論外。

それでもまだパラメータがある。夏服か冬服かを表すclo(thing)に、どの程度の負荷の作業をしているかのmet(abolic)だ。それらをまとめたのがTable A.3にある。

数値が多過ぎて煩わしいのでまとめてしまう。限界値だけを抜き出すのだ。それらを更にHumidexに変換する。EN_15251はA1で明記しているが、湿度50%なので変換できる。

それが以下の通り。Category Iで言うと、冬服で寒いという作業は19.5C - 25.0Cに分布。夏服で暑いという作業は22.0C - 25.5Cに分布。それらの気温の下の数値がそれらに相当するHumidexの値になる。その他のCategoryも同様。最も緩いCategory IIIの下段で言うとHumidexが12.9Cを下回れば大抵の人が寒いと言い(暖房をつける)、31.4Cを上回れば大抵の人が暑いと言う(冷房をつける)ことに相当する。やせ我慢の私から見ても大体そんな感じがする。

Cat_lim

この限界値からの東京の月別統計値の逸脱量を計算したのが以下。東京の月別で最低と最低が2種類、Category毎の限界値が上の4種類で、合わせてCategory毎に8種類有る。それではあんまりなのでその8種の平均を取ってしまう。

Tokyo_lim

これでもCategoryが三つもあるのでそのmeanの値も三行。ただよく見ると夏場の逸脱値に比べて冬の逸脱値が大きい。確かに寒いことは寒いのだが、その寒い最低気温の時は寝ているので影響度は小さいのではないか。冬は最低気温の時に起きるだろう。その前は寝ている。一方で最高気温の時はその前後で起きている。なら、最低気温の寄与は最高気温の半分で良いだろう。

この発想で、全部の平均は最高気温のものU(p)と最低気温のものD(own)に分けて改めて行った。Dは半分で良いのでE(ffective)を別に計算。

Tokyo_sum

UとEを単純に足したものがS(um)。プラスとマイナスで逸脱量を打ち消しあうのは意に反するので、別に絶対値をA(bsolute)として求めた。

結果的に8月は9.5C、1月は-10.0Cの逸脱になる。Humidexで、8月は9.5C暑く、1月は10.0C寒いということだ。

まだ月別で12種も数値があるので、極値と平均を出してしまう。小数点以下を2桁にしたのでやや変わるが、東京は9.51Cも暑くなる月があり、9.97度も寒くなる月があると言える。年間でならすと、暑いのは2.12Cで寒いのは4.18Cと言うことになる。極値が似通っていて平均が違うのは、暑いのは2月ほどで、寒いのが4月ほどあることの反映だ。従って年間の平均は-2.05Cでやや寒いのが東京と言うことになる。年間の逸脱量の平均は6.30Cで、これが東京の熱的快適度の指標になる。これが小さいほどエアコン等で補正する必要が無いということだ。東京は月辺りで6.30C補正しないと快適とは言えないということだ。

月別の数値に戻ると、Aの最低値は10月で2.5Cで、次ぐのが5月の2.7Cになる。Aの平均が3C未満なら東京の5月、10月くらいだと思えばよい。

次ぐのが6月の3.2C、4月の4.4C、9月の4.7C、11月の5.3Cになる。春夏の6ヶ月は6C未満で、ここら辺が許容値だろうか。東京の年間平均6.30Cと言うのは、如何に夏や冬が暑過ぎたり寒過ぎたりしているかを反映している。


東京の月別Humidex

気象庁は各種の気象データを計測している。気温、日照時間、降水量、風向風速、湿度、気圧、積雪。これらには影響度の多寡がある。積雪は冬だけで屋内にいれば関係ない。気圧は台風の時に見たりするが、実際に違いを実感できるかと言うとそうでもない。風向風速、降水量は外。日照時間もまあ外と言える。残るのは気温と湿度だ。

気温は大抵の都市で月別統計が出ている。湿度はやや減るが、大きな都市ならあるだろう。二つを同時に見れば良いのだが、比較するには面倒なところがある。そこで気温と湿度から計算される指数と使ってみることにする。華氏を基にした不快指数が割りと浸透しているが、本家のアメリカではHeat Index(HI)に移行している。ただこの導出式では不連続な値が出てしまう。それを発展させたApparent Temperature(AT)がオーストラリアで使われているが、日照や風速を用いた導出式で月別統計では対応できない。で、ここではやや古いものだが、カナダのHumidexを使うことにする。

Humidexは気温と湿度から出せるのだが、当然ながら同時刻のものを使う。月別統計では最高気温と最低気温の二つで、湿度は一つだ。実はHumidexは気温に水蒸気圧を足したものに過ぎない。水蒸気は言わば見えない衣服だ。それがあると汗が蒸発できずに体内に熱がこもる。水蒸気圧が高いことはその見えない服が暑いのと同義だ。

この水蒸気圧は飽和水蒸気圧と湿度から出せる。飽和水蒸気圧はその気温で許される最大の水蒸気圧だ。水蒸気圧が飽和水蒸気圧にまで上昇すると湿度は100%になり、結露する。

上記は圧の関係で表したが温度の関係でも表せる。水蒸気圧を温度に変換してしまうのだ。この温度を露点と言う。気温が露点まで降下すると湿度は100%になり、結露する。

この露点の一日内での時間変化を天気予報とかで見るとあまり変わらないことが多い。逆に言うと水蒸気圧と言うのは一日の中であまり変化しない。なので、最高、最低気温の真ん中、平均気温を出し、その飽和水蒸気圧を求め、それと(平均)湿度から水蒸気圧が出せることになる。この水蒸気圧を最高最低気温に適用すればHumidexの最高最低が出せる。

以下は上記を東京の統計値で実行してみたもの。上の4行が統計値。月と最高最低気温と湿度だ。

中段の4行は途中経過。平均気温と対応する飽和水蒸気圧。それに湿度を噛ませた水蒸気圧。その水蒸気圧に対応するHumidexの差分値h。

下の2行が結果。Humidexの差分を最高最低気温に加えてある。

4月を見ると分かるが、平均14C、湿度62%では差分値hがゼロなのでHumidexは気温と一致している。寒い側ではHumidexの差分hがマイナスだ。濡れた服を着ると余計に寒いと思えばよいだろうか。12月から2月まではHumidexの最高は10Cに届かず寒い日中。一方、7月と8月はHumidexの最低が30Cを越え暑い夜だ。

Tokyo_hu

2016年11月12日 (土)

エアコン指数

入力はHとL。
一日を3等分。d3=(H-L)/3を使い、
h=H-d3、
l=L+d3、
を導入。H,h,l,Lでその間の3つのゾーンを考える。

一日の1/3は寝ている。Lは考えない。
f(x)=max(0,x-25)を使い
AC/H=f(H)+f(h)+f(l)
g(x)=min(0,x-17)で
AC/L=g(H)+g(h)+g(l)
とする。
AC/H>15で冷房。
AC/L<-15で暖房。

例えば
夏の晴れ(H,L)=(32.5,25.0)だとAC/H=15.0
春秋の雨で(H,L)=(12.0,12.0)だとAC/L=-15.0
となり冷暖房を考える気温となる。

ACは日数をうまく表す。
東京の月別平均気温を使うと
1月は-30.9で毎日暖房。
8月は9.6で三日に一日は冷房。
年間で暖房118.6日、冷房17.9日となる。

f(),g()の25や17がコントローラー。
冷房が好きな人は25を17にするのかもしれない。

2014年5月29日 (木)

体感気温

「体感気温」をご存知だろうか。
wundergroundなどで使われている。
# 中段の10-Day Weather ForecastのCustomizeで選択する必要有り。

そこでは計算方法の説明が無いが、
wikipediaに一覧表が有った。
# スペイン語だが下方に大きな表がある。
緑と黄色の色分けに不具合があるが、
湿度が高いと体感気温は急速に高くなる、と言うものだ。

16Cから26Cが快適な体感気温、と言うことになるのだろう。
湿度に依らず、それは20Cから24Cで実現され、
この一ヶ月くらいの東京近辺の気候と良く有っている。

問題はこれからの高温湿潤である。

雨が降れば容易に100%近くになるが、まあ75%を見てみようか。
27Cで体感30C、30Cで体感36C、32Cで体感42C、33Cで体感45C、35Cで体感52Cである。

高温乾燥地域に行ったことがあるのでそれと比べてみよう。

夏場スペインのマドリードに居たことがある。
仮に湿度を25%としてみよう。
体感31Cは32C、体感35Cが35C、体感41Cが39C、体感45Cが42C、体感50Cが45Cである。
気温が40Cを超えたことがあったが、それは東京の33C位ということになる。
私の体感ではもっと快適だったので
マドリードはもっと乾いているのか、東京がもっと湿っているのだろう。

後はエジプト。
アスワンでは水を2,3時間切らすと体が参る位に乾燥している。
これを湿度0%としてみよう。
体感30Cは34C、体感35Cは41C、体感40Cは47Cだ。
秋だったので気温は47Cも行っていないが、それでもその体感は東京の32C位。
確かに不快に思ったことは無い。

やはり、日本の酷暑日は要注意だな。
酷暑と言うより体感気温50Cと言った方が良い気がする。
昔の不快指数よりずっと分かりやすい。

2009年10月14日 (水)

季節の変わり目って、いつ?

日本には四季がある。
ハテ、季節は何が作るのか。

地球が有って、太陽が有る。
地球が自転すると、昼と夜ができる。
地球が公転すると、季節ができるのか。
それだけでは違う。
地球の自転軸が傾いているから、季節が生じる。

北極が太陽の側を思いっきり傾くとき、
北半球は太陽を存分に浴びる。
我々はこれを夏至と呼ぶ。
逆が冬至。
その途中で均等に太陽を浴びる時を春分、秋分としている。

ここで四季全てが出てきた。
四季はこの言葉通りだろうか。
夏至は6/20頃である。
一番夏を感じるだろうか。
違うだろう。

物には慣性がある。
ここで考えるのは熱なので熱慣性とでも言おうか。
熱を加えても瞬時には暖まらないと言う事である。

太陽が暖めなければならないのは何か。
地球の大気、大地、そして海洋だ。
大気は割りに簡単に暖まる。
大気は熱慣性が小さい、熱容量が小さいのだ。
だから、6/20を待たずとも5月ぐらいでも
ぐわっと気温が上がることが有る。
しかし長続きはしない。
大地、そして海洋がその熱を吸収してしまうのだ。

特に海洋の熱容量は膨大だ。
水の比熱が極めて大きいためだ。
熱しにくく冷めにくいのだ。
海洋に囲まれた日本はこの影響を顕著に受ける。

さてどれくらいの遅れができるだろうか。
私は1ヵ月半を取りたい。
こうすると話がしやすい。

先の春分、夏至、秋分、冬至の中点に
立春、立夏、立秋、立冬と言うのが有る。
例えば、立秋は6/20の1ヵ月半後の8/5辺りになる。
8/5の印象はどうだろうか。
夏祭りなどが開催され
夏の最盛期と言う印象は無いだろうか。

名前は立秋だが、
これは夏に秋の気配が混じり始めると言う意味だ。
裏を返せば秋はホンのわずか、
ほとんどが夏、と言う意味である。

これを踏まえると、
立春、立夏、立秋、立冬は冬、春、夏、秋の100%の頃で
この4点から見た中点の
春分、夏至、秋分、冬至が季節の変わり目と言える。

一覧にすると
2/ 5 立春 冬100%
3/20 春分 冬 50% : 春 50%
5/ 5 立夏 春100%
6/20 夏至 春 50% : 夏 50%
8/ 5 立秋 夏100%
9/20 秋分 夏 50% : 秋 50%
11/ 5 立冬 秋100%
12/20 冬至 秋 50% : 冬 50%

日にちは本来端数がつくが、
1年を360日、1月を30日のつもりで書いた。
まあ季節の話だから、2, 3日のずれはドンマイと言うこと。

なお、変化の仕方はサインカーブを考えたい。
8/5の夏真っ盛りの頃は
秋の気配はゆっくりとしかやってこないが、
9/20の夏秋五分五分の頃は
一気に秋へ進むといった感じだ。
11/5の秋真っ盛りでは
微妙な部分が人知れず夏から冬にバトンタッチ。

以上、偉そうに書いてきたが、
結局は古くから伝わってきた言葉通りに他ならない。
「暑さ寒さも彼岸まで」
上の表で寒い冬から春に移るのが春の彼岸、春分。
暑い夏から秋に移るのが秋の彼岸、秋分と言うことだ。

今日は、秋が日増しに深くなる10月の一日。

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