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パイロットバルーン(測風気球)を用いた津軽半島上層気象観測実験

1.目的

現在、日本では、札幌市、秋田市を始め全国16ヶ所の高層気象台においてラジオゾンデを用いた高層気象観測が行われている。これらのデータは、日本上空の気象解析や気象予報のための計測に用いられているが、津軽半島など青森県では観測は行われておらず、高層気象データはほとんどない。

本実験では、地表の気象に影響を及ぼす上層流の観測をパイロットバルーンとゼオライド(測風経緯儀)を用いて実施することによって、近年の中高校では学ぶことができない地学の気象や大気に関する実地体験学習を行うことができる。

2.実験方法

パイロットバルーン観測用の風船にヘリウムを充填させ、気球の放球とともにセオドライトで追尾し(図1浮揚直前および図2ゼオドライト計測中:石川県珠洲市)、その風船の方位角・高度角及び上昇速度より風船の3次元的な位置を特定することができる観測である。各高度における風向風速は無風時の上昇時の位置との差を使って求めることができる。

3.実験結果と考察

 2017年7月21日(金)と22日(土)の2回青森県立鯵ケ沢高等学校のグランドにおいてパイロットバルーン観測を実施した。21日は天気もよく、5000m上空まで、風船(パイロットバルーン)の観測をすることができた。後でパソコンで風向とか調べた結果地上200m上空に大きな気流が流れていて、バルーンがかなりゆれたが、それ以外はほぼ、真っ直ぐ上空に上がっていった。高層の風向を知ることができた。高度(標高)200m前後は、大きく揺れていたが、1000 m以上は、ほぼ一定であった。上空1000 ~3500 mにおいて風向は、北北東の風が高度によらず吹いていたことがわかる。パイロットバルーン観測による高層の風速を示す。高度2500 m付近において、風速18 m/sという強風が特異的に吹いていることがわかった。次の日の22日はあいにくの曇り模様だったったが、高度500m~1000mまでは、目測でバルーンを確認できた。高校生達は、バルーンにへリュームガスを入れたり、デジタル測風経緯儀を使い、高度測定を行った。初めての取り組みで、最初は戸惑いもあったが、数個上昇実験を行ったら、慣れてきたみたいで、その後、追跡の目もなれてきて、バルーンの追跡がうまくできるようになり、教室に戻り今日の結果を話あった。

陸奥新報社の取材記事2017.07.25

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鯵ケ沢高等学校の百川弘道校長らに、実験の内容の一部を説明している弘前大学、小林 史尚教授。

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計器の設定を行っている弘前大学の島田照久准教授

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計器の説明を生徒達にする名古屋大学名誉教授の岩坂泰信氏

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 生徒達に、バルーンの打ち上げ結果について、パソコンにデータを取れ入れた結果を説明する、弘前大学大学院 理工学研究科(弘前大学 理工学部 自然エネルギー学科)環境生物資源研究室の小林 史尚教授

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