筑波山の湿球温度とは何？ 湿球温度と気温・露点の相関
・・・申し訳ありませんが・・・少し数学をつかいます。・・・
偶然ですが、湿球（温度）と露点（温度）に強い相関があったことを「筑波山の湿球温度とその相関」で報告しました。
湿球は気温とも強い相関があります。
CpT＋ｍｇZ+（E（Td）／P）×L＝CpTｗ＋ｍｇZ+（E（Tw）／P）×L (1)
Cp：定圧モル比熱 T:気温 m：空気1モルの質量 ｇ：重力定数 Z：高さ
E(Td)：蒸気圧（水蒸気の分圧） Td:露点温度 Tw:湿球温度 P：気圧
L:1モルの水が水蒸気になるために必要なエネルギー
観測場所は筑波山頂で高さは一定です。
気圧Pは大きく変動しませんので、Pを一定とすると湿球温度Tｗは
Tw＝Tw(T,Td)
とかけます。
常識的に気温が露点＝水蒸気圧→水蒸気の量に影響を与えるとは考えられません。
こうした状況でTwがT及びTdとの相関係数が高いとは
Tw＝Tw(T,Td)＝aT + bTd ＋ｃ (2)
になると言うことです。
aとbは(1)でTｄ＝Constとして
ｄTw/ｄT＝a
そして、T＝Const（＝b）として
ｄTw／ｄTｄ=b
で求められます。
（（１）からa、bを求めるのは難しくありませんが興味のある方はEをTwとTdでそれぞれ偏微分した値は違うことに注意して下さい。）
（2）の関係が実在空気に存在すると言うことです。
5月12時のデータを示します。
湿球（温度）Twは統計処理したら気温と露点を足して2で割ったような
Tw=0.45T+0.48Td+0.81
で近似されました。
ｙは生データの気温（＝X1）と露点（X２）で求めた湿球の予想です。
（切片Cは０かもしれませんが・・・一応残しておきました。）
低気圧や前線の通過等の変化がなければ、16時の湿球温度は翌朝の最低気温予想に利用できるかもしれません。
(湿球温度は全エネルギー、温度は乾燥空気のエネルギー、露点は水蒸気のエネルギー に関係し位置エネルギーは一定です。エネルギー保存則から温度を湿球温度と露点で予想ができそうです。気温予想は相対湿度を使っていると聞いたことがあります。統計的に相対湿度を使い気温予想するよりましかもしれません。）
2．地表温の日変化
さて、数学は終わりで俄田引水理論です。
筑波山シリーズを読んでくれた方はおわかりでしょうが・・・
地表温度は南中時刻を過ぎると冷え始め、夕方湿球温度付近に落ち着きます。
日照で加熱されているのに、加熱が弱まると冷え始めるのは「加熱（日照）」と同時に何らかの「冷却システム」が働いていると考えられます。
冷却システムがなければ、加熱されている間は地表温の昇温ペースにぶっても昇温し続けるはずだからです。
また、地表温の下降の原因が放射なら日照がなくなっても地表温は下がり続けるはずです。
「冷却システム」は湿球温度または湿球温度に関係する下限が存在しているようです。
冬は地表温のほうが*低なりますが夜間に湿球との相関が高いことは変わりません。
空気には地表面を湿球温度にしようとするメカニズムがありそうです。
*Lは水蒸気が液体の水になるとして計算している点に問題があるかもしれません。私の宿題にしておきます。
「放射冷却は冗談だ」と筑波山のデータが示しています。
＊実在大気の温度減率は相対湿度が100％に達していなければ乾燥断熱減率になるはずです。今の気象の理論では、曇りや晴れの日は乾燥断熱減率になるはずです。
？？1月グラフ注意？?それにしても、1月の7、8時は地表面がまだ気温より低いのに気温が上がり始めます。地表が1.5ｍの空気を暖めるのは不可能です。（湿球が上がり始めるのは理解できるが…）何が空気を暖めているのだろう？？？？地上1.5mの空気中に可視光を吸収する物質があるのかもしれません？
単純に空気を理想気体ととらえる悪習は止めるべきですね。空気の物性を研究すべきです。
余計な事が長くなりました。
3．相関が高い月低い月
湿球対地表の相関係数が一番小さい5月と大きい9月を中心に見てみます。
3-1 5月の相関
5月は昼間の長い月です。
9時前の地表温変化が気になりますが・・（過渡現象かも？）
やはり南中時刻を過ぎると地表温は下がり始め、夕方湿球温度に落ち着きます。
湿球と地表の相関が一番高かったのは0.93（4時）、一番悪かったのは0.30(9時 )でした。
相関係数が低くなるのは地表温が上がる日中です。原因は日射による加熱と考えてよいでしょう。
次は5月4時の湿球対地表温のグラフで横軸が湿球で縦軸が地表温です。
湿球は気温と露点を足して２で割ったようなものですから気温と露点を加えて見ましょう。
気温と露点の境界は気温と露点が同じ温度で相対湿度100％の直線です。
ｙ＝ｘの直線の代わりに使えます。
この境界の上に分布する点は湿球より高く、下に分布する点は低いことになります。
地表温はこの境界近くの上下に分布していることがわかります。
次に地表温と相関の悪かった9時のグラフです。
相関係数は0.30ですからほとんど無相関に見えます。
地表温は気温と露点の境界、湿度100％線の上に分布して湿球温より低くなりません。日照により加熱されているからだと思います。
1.5ｍの高さにはひょっとしたら湿球温度に近いオーブのような水粒が浮いているかもしれません。
見通しが10km以下の「もや」とは
微小な浮遊水滴や湿った微粒子により視程が１km以上、10km未満となっている状態。
だそうです。
12時には相関が少しよくなります。
このあと相関係数は上がり続けますから、湿球温と地表温には弱い相関がでてきたと言えそうです。
再び相関が高くなった17時のグラフを見ます。
5月ですから、17時でも十分に日照はあると思いますが、湿球温度と地表温には0.90と強い相関が表れます。
地表温は湿球温度より低くなることはありますがほとんど地表温は湿球温より高くなっています。
18～19時に地表温≒湿球となり安定するようです。
3-2 9月の相関
湿球と地表の相関が一番高かったのは0.97（3時）、一番悪かったのは0.70(11時 )でした。
3時の相関は
湿球－地表温の最大、最小、平均を見ると3.4℃、－3.0℃、0.05℃となりました。
相対湿度が気になるかもしれませんが、平均相対湿度は91.3％でいつも雲（霧）の中と言うわけではなさそうです。
11時
傾いたサンドウィッチのような分布になりました。
湿球温と露点の相関は時間にかかわらず非常に高い値を示していますが、確かにこの時間も露点の分布も相関が高いことグラフからも推定されます。
この時間の露点と地表温の相関係数は0.53で湿球温と地表温の0.70より悪かったです。
9月は17時に地表温は湿球温度になって安定します。
17時の相対湿度の平均は90.0％でした。
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データは「筑波山気象・水文観測プロジェクト」からダウンロードしました。
筑波山気象・水文観測プロジェクトのホームページ
http://mtsukuba.suiri.tsukuba.ac.jp/
データがダウンロードできるページ
http://mtsukuba.suiri.tsukuba.ac.jp/sub6.html
機器構成
http://www.weather.co.jp/mtTsukuba/drawing/mtTsukuba_gif_2.gif
大昔、何かの読み物に
「永久に壊れない住宅の家賃は0円になる」
と書いてあったような気がします。
理論とは現実をよく映し出しますが、理屈はなんとなく納得しましたが・・・
やっぱり現実とは違うと面白く思った記憶があります。
放射性物質はいったい何年間管理しなければならないか私はしりませんが・・・
１千年、１万年、１０万年・・・もっと？（何かで読んだとおもうのですが・・何故しらないのだろう・・・・）
おそらく１千年ではないでしょう。
私の寿命から考えると数千年は永久と同じです。
放射性物質はどうも永久に管理しなければならないようです。
永久にコストがかかるわけです。
たぶん現実です。
発電コストの試算はインチキです。
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