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zoom RSS *** 整合性・・・ ***

<<   作成日時 : 2012/11/08 16:24   >>

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 世の中、辻褄の合わないことはいろいろありますが、ここでの整合性とは、当然(?)天気の話。
 ある時点での、天気・気温・降水量・降雪量のセットを考えた時、「ありうる組み合わせ」と「ありえない組み合わせ」に分けることが出来ます。

 「ありえない組み合わせ」をいくつか示すと――。

  ・なのに、降水量5ミリ。
  ・なのに、降水量なし。
  ・なのに、気温20度。
  ・降水量なしなのに、降雪量5cm。

 「ありうる組み合わせ」をいくつか示すと――。

  ・で、降水量なし。
  ・で、、降水量5ミリ。
  ・で、気温-20度。

 「ありえない組み合わせ」・「ありうる組み合わせ」ともに、ほかにもいろいろありますが、「ありうる組み合わせ」について表にまとめると、下のようになります。その前に、いくつか補足すると・・・。

 天気のマークは、以下を表します。
    ○:晴れ ◎:曇り ●:雨 み:みぞれ *:雪

 気温は地上気温を指していて、A〜Dの大小関係はA>B>C>Dで、それぞれ以下を表します。
    A:雨が降る気温
    B:みぞれが降る気温
    C:雪が降る気温
    D:ある程度の強度(1cm/h以上)の雪が降る気温


 降水が雨になるか雪になるかは上空の気温も関連しますが、ここでは話をかなり簡略化しています。

 降水量・降雪量は便宜上、1時間の値としていて、それぞれ3つのカテゴリーに分けています。
    降水量  -:なし  0以上:あり
    降雪量  -:なし   0 :あり(時間1cm未満) 1以上:(時間1cm以上)


 以上を踏まえ、整合性を厳しくした場合の組み合わせが左下、緩くした場合は右下のようになります。
 ここでいう「厳しい」「緩い」とは、気温と降水相の関係に現れます。
 「厳しい」場合、雨はある値以上の高い気温でしか降らず、雪はある値以上の低い気温でしか降らず、みぞれはその間の気温で降ることになります。ただ、先に述べたように、降水相は地上気温だけでなく、上空の気温にも影響されるので、比較的高い地上気温で雪になる場合もあれば、比較的低い気温で雨になる場合があります。
 「緩い」ほうは、このような高い気温での雪や低い気温での雨を許しているので、「ありうる組み合わせ」が多くなります。右下の表で、緑の行の組み合わせが「厳しい」場合と「緩い」場合の差分になります。
 これに対し、黄色の行の組み合わせは最低限の整合性と呼ぶべきもので、条件としては「晴れや曇りなら、降水なし・降雪なし」、「雨なら、降水あり、降雪なし」、「雪なら、降水あり・降雪あり」があります。さらに、降水相は地上気温に対応していて、「雨が降る時の気温>みぞれが降る時の気温>雪が降る時の気温」が厳密に成り立っています。

画像

 これだけなら面白くもなんともありませんが(?)、次に考えるべきは、天気・気温・降水量・降雪量の整合性がとれている状態から、4つの要素のうち、どれか一つを変えて整合性をとった場合、ほかの要素がどう変るか、という問題。
 天気は5種類(晴れ・曇り・雨・みぞれ・雪)、気温は4種類(A・B・C・D)、降水量は2種類(-・0以上)、降雪量は3種類(-・0・1以上)あるので、ある状態からの変更方法は(5-1)+(4-1)+(2-1)+(3-1)=10通り。整合性が緩い場合の組み合わせは22通りあるので、ここからの変更方法は22×10=220通りです。
 なので、当然、えらく細長い表になります。
 一番左が修正前の組み合わせ、左から二番目がどれか一つを変えた組み合わせで、赤字の部分が修正した部分。次が整合性を厳しくとった場合の変更結果、一番右が整合性をゆるくとった場合の変更結果で、赤字が修正した部分(一部、赤くし忘れました・・・)です。
 たとえば、「○・A・-・-」の状態で、天気を晴れからみぞれに変えた場合、降水量と降雪量は「-」から「0」に変ります。気温は整合性を厳しくとった場合、「B」に下がりますが、ゆるい場合は「A」のままとなります。
 ほかの組み合わせも同様に・・・。

画像

 長い表でしたが、話はこれだけで終わりません。
 降水量・降雪量は便宜上、「-・0以上」、「-・0・1以上」と扱っていましたが、降水量を「0以上」のカテゴリーで変化させる(たとえば、0ミリ→5ミリ)こと、降雪量を「1以上」のカテゴリーで変化させる(たとえば3cm→1cm)こともありえます。
 ということで、22の組み合わせのうち、降水なしの組み合わせをのぞいた14通りの状態からの変化をまとめたのが以下の表。1cm以上の降雪を含む2つの組み合わせについては、降水量を変化させる場合と降雪量を変化させる場合が考えられるので、組み合わせは16通りということになります。

画像

 降水量を変化させた時の降雪量、降雪量を変化させた時の降水量は地上気温の応じた雪水比で変換します(正確には地上より上の層も関連しますが、簡略化しています)。赤字が初めの状態から修正した部分で、青字が雪水比に応じて変化した降水量・降雪量を表します。
 ここで、修正後の降雪量に「0以上」というカテゴリーが出てきますが、これは「0」と「1以上」をまとめたもの。降水量の変化は増減どちらの方向もあるので、降雪量も当然、どちらもありえます。本来なら行を別にするべきところかもしれません。

 以上の内容は、某ツール仕様作成のため、4年前に考えたもの。
 諸般の事情で思い出す必要が出てきたわけですが、これがなかなか・・・。

 改めてみると、降雪量を「-」にした時の扱いの詰めが甘かったかもしれません。
 上の長い表では(みぞれ・雪の組み合わせの9行目)、降雪量を「-」にした場合はすべて、天気を雨に変えていますが、整合性を厳しくとった場合、気温がもとから大幅に跳ね上がることがありえるし(D→A、C→A)、整合性をゆるくとった場合、かなり低い気温でも雨になりうる(雨&D、雨&C)、といずれも「劇薬」扱いの危なさです。

 「降雪あり」から「降雪なし」にした場合の整合のとり方としては、
     1)もとの「降水あり」の状態を優先し、(低い気温でも)雨とする。
     2)もとの気温の低い状態を優先し、「降水なし」(天気・曇り)とする。
の二つが考えられ、4年前は1)の方針としましたが、2)のほうが無難かもしれません。

 可能性はかなり低いですが、また同じようなことを深く考える状況になったら、悩むことにします。

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コメント(4件)

内 容 ニックネーム/日時
確かに、地上の温度、降水による組み合わせは多種になります。この考え、航空用のTAFに適用するような印象です。主体性の違いをどう考えるかによって変わるのかも知れません。
通常考える予報表現を考えると、みぞれをどう捉えるのかによって変わるかも知れませんね。みぞれの特徴として、継続時間を考慮するのか否か?ここは、評価の組み合わせ以外でも考える必要はあるかも知れません。
navarea11
2012/11/08 22:51
確かにみぞれのとらえ方によって、表現は変わりそうです。
ここで示したのは、1時間ごとのスナップショットでの
天気・気温・(前1時間)降水量・(前1時間)降雪量ですが、
一日の天気・最高気温・最低気温・日降水量・日降雪量の場合、
さらに話は複雑になってきます。
より細かい時間区分での情報がどのくらいあるかに依存しますが、
いつか取り扱ってみたい(!?)テーマではあります。
たかはし
2012/11/10 19:47
扱いたいテーマ。確かにそうですが、何だか藪田蛇男、藪田蛇子になりそうな予感がします。
確かTAF(飛行場予報)では、1時間または3時間ごとのスナップショット的なガイダンス情報が流れています。参照例(http://www.jma-net.go.jp/narita-airport/tushin/dokuji/dokuji.htm)が出ていますが、この表現に近づけるとなると、そう単純ではないような。一般的な表現のスナップショット予想はwebでも出ていますが、課題は、予測変更の頻度とその時期ではないかと。変更頻度が高くなると、予報の信頼性を低下させる副作用が出るので、予測を出す時期も整理しないと、評価できなくなるような予感はします。
navarea11
2012/11/11 14:03
参照例の紹介、ありがとうございます。
VISなどの要素が加わると、かなり複雑になりそうですね。

予報更新頻度の問題は悩ましいです。
通常より更新頻度が多くなるのは、
実況との差異が大きくなるからで、
当然、Nowcastレンジの予報内容が変わるわけですが、
「頻繁に予報が更新されるのに、Forecastレンジは変わらない」
という不満(!?)が生じることもあります。
NowcastレンジとForecastレンジの更新の意味合いの違いを
理解してもらうのは、なかなか難しいようです。
たかはし
2012/11/15 22:37

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