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Title 6．三角測量法による絹雲の観測

Author(s) 孫野, 長治; 播磨屋, 敏生; 八木, 鶴平

Citation 北海道大学地球物理学研究報告, 18, 83-98

Issue Date 1967-08-10

DOI 10.14943/gbhu.18.83

Doc URL http://hdl.handle.net/2115/13932

Type bulletin (article)

File Information 18_p83-98.pdf

Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers : HUSCAP

6. 三角測量法による絹 雲 の 観 測

孫野長治・播磨屋敏生・八木鶴平

(北海道大学理学部地球物理学教室)

一昭和 42年4月受理

1. 序論

絹雲はよく知られているように特異な形(かぎ状，すじ状，幕状)を持っている。これまで

多くの人々(来海1)，LUDLAM2)， SCHAE皿 R3，ベ斎藤・成)[15)，McLEAN6)， CONOVER7)， REU部 8))

によって観測が行われたが，転移層や風やジェット気流との関係が調べられただけで，形に関

する考察がほとんど行なわれていない。精密な形を測定するには絹雲の高度の決定が重要であ

る。 REUSS9)は二台のカメラを真上に向けてステレオ式で絹雲を観測した。しかしこの方法は，

カメラの光軸の精度の高い決定方法が伴わなければ使用が難しい。斜め写真では地物がカメラ

の視野に写っておれば，後で精密な補正が可能となるので，我々は二点で地物を入れて同時撮

影を行なって，三角測量方法で絹雲の三次元的な形と位置を測定し，高層気象要素と比較して，

特異な形の生成を説明しようと試みた。

11. 観測方法と解析方法

札幌市内に距離1.72km，方向 N38.50Eの基線を設け，サイズ 24x35mm，焦点距離 35

mmの一対のカメラを使用して観測を行なった。絹雲の移動速度を測定するために，仰角を 15

度に保ちながら各々のカメラは絹雲を追跡し 1分間隔で撮影した。写真解析において，各々の

写真に写っている地上の特別な点をトランシットで正確に測量して方位を決め，これをもとに

してカメラの光軸方向を決めた。高層の気象資料を必要とするため， なるべく 9時と 15時に

観測を行なった。

カメラの光軸を 15度上向きにして撮影した場合の写真面上の等方位角線及び等仰角線を

1) 来海徹ー，上層雲と高層気象要素との関係，気象集誌、， 30 (1952)， 296.

2) F. H. LUDLAM; Orographic Cirrus Clouds， Quart. J. Roy. rneteor. Soc.， 78 (1952)， 554.

3) V. J. SCHAEFER; Cloud Forrns of the Jet Strearn， Tellus， 5 (1953)， 27.

4) V. 1. SCHAEFER; A Case Study of Jet Strearn Clouds， Tellus， 7 (1955)， 301

5) 斎藤将一・成川二郎;上層雲共同観測総合報告，研究時報， 6 (1954)， 299.

6) G. S. McLEAN; Cloud Distributions in the Vicinity of Jet Strearns， Bull. Arner. Meteor. Soc.，

38 (1957)， 579.

7) J. H. CONOVER; Cirrus Patterns and Related Air Motions near the Jet Strearn as Derived by

Photography， J. Meteor.， 17 (1960)， 532.

8) J. H. REUSS; Cirren in vertikaler羽Tindscherung，Beitr. Phys. Atrnos目， 36 (1963)， 173.

9) J. H. REUSS; 8)と同じ.

84 孫野長治.f系際医倣e[ ・八木鶴平

あらかじめ計算しておき，それを用いてグリッド、を作!ぶした。このグリッドを片j¥，、て，両観測

点で同時に撮影した一対の写真前j上の絹雲の対応する J去の方位角およびイr[J角を読みとった。~

れらの角度を利用して三角測量の方法で雲の位置を決定した。

写真 1. 1964年 9月 3日1011寺33分の絹雲と積雲の二点観測

Photo 1. Trigonometric observation of cirrus and cumulus clouds， 1033 JST， September 3， 1964

写真 2. 1964年 9月 2日9時 54分の

絹雲と積雲

Photo 2. Cirrus and cumulus clouds，

0954 JST， September 2， 1964.

三角測量法による絹雲の観測 85

写真 3. 1964年 9月 3日10時 54分の

j白雲と積雲

Photo 3. Cirrus and cumulus clouds，

1054 JST， September 3， 1964

この観測では，高度における絶対誤差が

土 500mと見積もられ案外大きい。そこで次の

ようなとり扱い方をした。写真 3.に示す絹雲の

各点の高度を償方向に描いてみると第 l罰のよ

うになる。この程度の測定では絹雲の中で高度

に差があったにしても誤差の範囲に入ってしま ト

工

う。しかし図でみられるように横の広がりに 旨工

比べて高度のノくラツキ具合は小さいので， この

場合は，限の点線のような一定高度の絹雲とみ

なすことにする。このように一つの雲について

は高度を・定として水平方向の形を決定した。

HI. 観測結果と考察

l. 絹雲の形と水平分布

1964年の 8月から 10月にかけて絹雲の同

15k

10

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写真 4. 1964年9月 24日9114'37分の絹雲

Photo 4. Cirrus clouds， 0937 JST，

September 24， 196，1

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Sepl， 3， 1964

1054

付ORIZONTALEXTENT

第 1図 ;Fl裳の縦横の広がり

10 km

Fig. 1. Vertical ancl horizontal extent of

a cirrus cloud

86 孫野長治・播磨屋敏生・八木鶴平

時二点写真搬影を行なった。そのうち 9月2日， 3日， 24日の 4例について解析を行なった。

解析された雲の写真は，写真1.， 2.， 3.， 4.に示し，前記の写真の水平投影図は第 2図，第 3図，

第 4図，第 5図に示す。

9月2日午前 9時 50分頃から札幌の西方に写真 2.にみられるような濃い絹雲が現れ

た。写真三角測量観測によれば， この高度は平均 9.8kmで， これを地図上に描いた水平投影

図は第 2図のようになる。この図において札幌をはさんだ破線はカメラの視肝を示し，右下に

絹雲高度の直上，直下の風をホドグラフで示しである。またこの高度聞の垂直シヤーは太い実

線で示しである。観測点近くの大き L、点をほこどした部分は下層の積雲の分布であり，図の中

央の小さい点をほどこした部分は絹雲の分布で大体の走向は NWから SEで，垂直シヤーと

ISHIKARI BAY

-‘、、“・“‘・ Sept. 2， 1964

0954

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第 2図 1964年 9月 2日9時 54分の絹雲と積雲の水平投影図

Fig. 2. Horizontal projection of cirrus and cumulus c1ouds， 0954 JST， September 2， 1964

三角測量法による絹雲の観測 87

一致する。しかし細かL、ストリーマーの方向は垂直シヤーからややずれている。

9月3日午前 10時 15分頃から札幌の南西方向に写真1.にみられるような大体平行な 3

本のバンド状絹雲が現れた。この高度は平均 12.0kmで，これを地図上に描いた水平投影図は

第 3図のようになる。図の中央の小さい点をほどこした部分は絹雲の分布で，この時の垂直シ

ヤーは非常に小さかったけれども，左方のわん尚せぬ絹雲の走向は，垂直シヤーの方向と一致

する。しかし細かいストリーマーの方向は垂直シヤーからずれている。前記の絹雲の約 30分後

に札幌の北西方向に写真 3.にみられるようなすじ状の絹雲が現れた。 この高度は平均 12.0

kmで， これを地図上に描いた水平投影図は第 4図のようになる。図の小さい点をほどこした

部分は絹雲の分布で，この時の垂直シヤーは非常に小さかったけれども，観測点に近い絹雲の

ISHIKARI BAY

Sept. 3， 1964 1033

CIRRUS

CUMULUS

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o 。ー20km

L.J

第3図 1964年 9月 313 10時33分の絹雲と積雲の水平投影図

Fig. 3. Horizontal projection of cirrus and cumulus clouds， 1033 JST， September 3， 1964.

88 孫野長治・矯廃屋敏生・八木鶴平

走向は垂直シヤーの方向と一致する。しかし観測点より遠い絹雲の走向及び細かいストリーマ

ーの方向は垂直シヤーからずれている。

9月24日午前 9時 05分頃から札幌の北方に写真 4.にみられるような塊状の絹雲が現

れた。 この高度は平均 9.9kmで， これを地図上に描いた水平投影図は第 5図のようになる。

図の小さ L、点をほどこした部分は絹雲の分布で、ストリーマーの方向は垂直シヤーと一致する。

一般に絹雲の形状を決めるものは風のシヤーと考えられる。二宮10)は垂直シヤーがある気

層中の雲系の水平面への投影は，雲塊がその存在する高度の風で流されると仮定し，風のシヤ

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Sept. 3 t 1964 1054

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CIRRUS

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E 2Sr弘

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11. 0 km 2Sm/s o 10 20km

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第 4図 1964年 9月 3日10時 54分の絹雲とf>'1雲の水平投影図

Fig. 4. Horizontal projection of cirrus and cumulus clouds， 1054 JST， September 3， 1964

10) 二宮洗三;気象衛星タイロスの資料を用いた夏季のジェット気流の解析，研究時報， 15 (1963)， 261.

三角測量法による絹雲の観測 89

ーに平行である事を示した。 また REussll)は絹雲のステレオ写真観測の結果， ストリ{キバ

ンドが風のシヤーに平行になっていることを観測した。我々の観測では，絹雲の走向と垂直

シヤーとはかなりよい一致を示したが， 9月24日の例を除いて細かし、ストリーマーは垂直シヤ

ーと一致を示さなかった。この原因として，高度差のある絹雲の高度を一様な板と仮定したた

めの観測上の誤差，及び既に形状の完成されたものが風系の異なる場所へ運ばれてきたのを

観測したためなどが考えられる。絹雲の形状と垂直シヤーとの関係を調べるためには，観測精

度をあげること，及び発生途上の絹雲を観測する必要があろう。その場合でも，絹雲は局所的

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ISHIKARI BAY

CIRRUS

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Sept. 24， 1964

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11.0 km

9.0km 29m/s

第 5図 1964年 9月 24日9時 37分の絹雲の水平投影図

Fig. 5. Horizontal projection of cirrus clouds， 0937 JST， September 24， 1964.

11) J. H. REUSS; 8)と同じ

90 孫野長治・橋磨屋敏生・八木鶴平

な気流の乱れによっても左右されると考えられるので，細かい絹雲の形状をかなり離れたラジ

オゾンデの風のデータと比較することに問題があるかもしれない。

2. 絹雲の雲向・雲速とその高度の風向・風速との関係

二観測地点、で同時刻に撮影された連続写真より三角測量法で直接に雲向・雲速を求めた。

第6図は第4図の絹雲 Bの移動を示したもので， 10時 47分から 4分間隔の位置を地図上に描

いてある。平均の雲向は 290度，雲速は 29m/secであり， この高度での風向の 289度，風速

の 28m/secとかなり良く一致した。同様にして求めた第3図，第4図，第 5図の絹雲 A，B，C

の雲向・雲速と風向・風速との関係を第 1表に示す。表に示されているように，雲向・雲速は

その高度での風向・風速とかなり良い一致を示している。なお上層雲向・雲速と上層風向・風

SEPT. 3. 1964

ISHIKARI BAY

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O 5 o km

第 6図 絹雲 (B)の水平移動図

Fig. 6. Horizontal movement of the cirrus cloud B.

第 1表 絹雲の雲向・雲速とその高度の風向・風速

Table 1. Direction and speed of a cirrus cloud movement， and wind direction and wind speed at the cloud level.

Direction of Wind direction Cloud speed Wind speed cloud motion

Sept. 3 (A) 2920 2890 31 m/sec 28m/sec

Sept. 3 (B) 2900 2890 29 m/sec 28 m/sec

Sept. 24 (c) 2600 2630 35 m/sec 41 m/sec

三角測量法による絹雲の観測 91

速との関係については， LUDLAM12)，斎藤・成Jl113)の観測があるが，一点観測のため絹雲の高

度を仮定して雲向・雲速を出し，それと風向・風速と比較して大体一致すると我々と同じ結論

をだしている。

3. 気象状況

1964年 9月2日の気象状況は第 7図(地上天気図， 0900 JST)と第 8図 (300mb天気図，

0900)と第 9図 (1400Eに沿う高層断面図， 0900)と第 10図(札幌における状態曲線， 0900)に

示されている。北海道はオホーツク海にある高気圧の後面に位置し，沿海州より東にのびる前

線の影響下にあった。第 8図，第 9図に示されているように，津軽海峡上空にジェット気流が

あり， 観測された絹雲は上層前面にあった。又第 10図に示されているように絹雲高度に安定

層があった。

1964年 9月3日の気象状況は第 11図(地上天気図， 0900)と第 12図 (300mb天気図，

0900)と第 13図 (1400Eに沿う高層断面図， 0900)と第 14図(札幌における状態曲線， 0900)に

示されている。地上天気図は前日とほぼ同じような状況を保っているが，北海道西海岸に低気

圧が発生した。第 12図，第 13図に示されているように前日津軽海峡上空にあったジェット気

流がわずか南下し，東北地方北部にあった。やはり観測された絹雲は上層前面にあった。又第

14図に示されているように絹雲高度に逆転層があった。

1964年 9月24日の気象状況は第 15図(地上天気図， 0900)と第四図 (300mb天気図，

第 7園地上天気図 (1964年 9月 2日9時)

Fig. 7. Surfac巳 weathermap at 0900 JST， September 2， 1964.

12) F. H. LUDLAM; 2)と同じ.

13) 斎藤将一・成)11二郎;5)と同じ

第 8図 300mb天気図 (1964年 9月 2日9時)

太い矢印: ジェット気流の軸

Fig. 8. 300 mb weather map at 0900 JST， September 2， 1964. thick solid arrow: jet stream core

92 孫野長治・播磨屋敏生・八木鶴平

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第9国軍1400Eに沿う高層断面図 (1964年 9月2日9時)

@: 絹雲の位置

Fig. 9. Vertical cross s巴ctionalong 1400E at 0900 JST， September 2， 1964.

@: position of cirrus clouds

三角測量法による絹雲の観測

15 ~m Sept. 2.1964

0900 JST

10

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、、 5apporo

第 10図 札幌における状態曲線 (1964年 9月 2日9時)

X: 絹雲の高度， r(l: 乾燥断熱減率

Fig. 10. Sounding curve at Sapporo， 0900 JST， September 2， 1964.

X: estimated height of cirrus clouds r<l: dry adiabatic lapse rate

Sept.3.1964 0900

第 11図地上天気図 (1964年 9月3日9時)

Fig. 11. Surface weather map at 0900 JST，

September 3， 1964.

第12図 300mb天気図 (1964年 9月 3日9時)

Fig. 12. 300 mb weather map at 0900 JST， September 3， 1964.

93

94 孫野長治・播磨屋敏生・八木鶴平

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第 13図 1400Eに治う高層断面図 (1964年 9月3日9時)

Fig. 13. Vertical cross section along 1400E at 0900 JST， September 3， 1964.

三角測量法による絹雲の観測 95

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第 14図 札幌における状態曲線 (1964年 9月 3日9時)

Fig. 14. Sounding curve at Sapporo， 09001ST， September 3， 1964.

/"Surface Sept.24，1964

0900

第 15園地上天気図 (1964年 9月24日9時)

Fig. 15. Surface weather map at 0900 1ST， Sept巴mber24， 1964.

第 16図 300mb天気図 (1964年 9月24日9時)

Fig. 16. 300 mb weather map at 0900 1ST， September 24， 1964.

96 孫野長治.f番勝屋敏生・八木鶴平

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A. To. Wo. Sopporo A. Se. To. Hロ. To. T. Iwol.

第 17図 1400Eに沿う高層断面図 (1964年9月24日9時)

Fig. 17. Vertical cross sectIon along 1400 E at 0900 JST， September 24， 1964.

三角測量法による絹雲の観測

0900)と第 17図 (1400E に沿う高層断面

図， 0900)と第四図(札幌における状態曲

Ikm 線， 0900)に示されている。北海道は，東 15

西に帯状にのびている高気圧の圏内にあっ

た。第 16図，第 17図に示されているよう

に津軽海峡上空にジェット気流があり，観

測された絹雲は上層前面にあった。又第 18 10

図に示されているように絹雲高度に安定層

があった。

上層雲の発生機構として，前面による

もの，局所的な上昇によるもの，山岳性の5

。

Sepf. 24， 1964 0900 JST

Sapporo

、八]

250C

第 18図 札幌における状態曲線 (1964年

9月 24日9時)

ものなどが考えられる。上層前面で発生し

た絹雲の例として，来海凶，斎藤・成Jl115)の

観測があり，彼らは異った気流聞の転移層

に存在している事を示した。我々の観測も

これらと同じ結果となった。また我々の観

測した絹雲はジι ッ気流の近傍にあった。

絹雲のかぎ状，すじ状などの特異な形は，

Fig. 18. Sounding curve at Sapporo， 09∞JST， September 24， 1964

97

大きな垂直シヤーによると考えられる。ジェット気流近傍では垂直シヤーは非常に大きいの

で，かぎ状，すじ状の絹雲が発生しやすいであろう。

IV. 結論

1964年の 8月から 10月にかけて札幌において行なわれた絹雲の写真測量法による観測の

結果，次のような事がわかった。

(1) 我々が観測した絹雲は，解析の結果上層前面で発生したものと考えられる。

(2) 絹雲の雲向・雲速はその高度の風向・風速と良い一致を示す。絹雲の走向は風の垂直

シヤーと良い一致を示す。しかし細かいストリーマーは垂直シヤーからずれる。これは，観測

上の誤差，及び既に形状の完成されたものが風系の異なる場所へ運ばれてきたのを観測したた

めと考えられる。

おわりに，解析に用いた気象資料は気象庁及び札幌管区気象台よりいただきました。記し

て感謝の意を表します。

14) 来海徹ー 1)と同じ

15) 斎藤将一・成川二郎 5)と同じ

98 孫野長治 .j番磨屋敏生・八木鶴平

6. Observations of Cirrus Clouds by Trigonometric Method

By Choji MAGONO， Toshio HARIMAYA and Tsuruhei YAGI (Department of Geophysics， Faculty of Science， Hokkaido University)

The cirrus clouds were observed in Sapporo on 2nd， 3rd and 24th in September，

1964 and they were analyzed by trigonometric m巴thodwith photographic observation.

The results of analyses were compared with the meteorological elements at the time

in Sapporo.

The results were as follows. 1t is consider巴dthat the analyzed cirrus clouds originated

from an upper frontal surface. The dir巴ctionand the speed of a cirrus cloud movement

agreed with the wind direction and the wind speed at the cloud level respectively. The

dir巴ctionof cirrus stripes agreed wIth the wind shear around the level. But the streamers

of cirrus clouds did not always agree with the wind shear. 1t is considered that this

disagreement was caused by errors in the observation or by the difference between the

observation time of the wind system and the formation time of the cirrus clouds.