大気科学演習１

gnuplot

• 全部の問題を解かなければならないというものではありません．
• とばしてもよいと思う問題には「＃」を付けています．
• 難しいと思う問題には「％」を付けています．
• かなり難しい問題も混ざっています．
• できる人はいろいろやってみてください．
• それ以外の人は，できる範囲でやってみてください．

練習問題６−１

年平均気温の変化を見るため，回帰直線を描いてみる．　図を見る

• データは

/home/atmos/ipesc/sample/amedas/Tave.dat
/home/atmos/ipesc/sample/amedas/Tmax.dat
/home/atmos/ipesc/sample/amedas/Tmin.dat

ヒント

• 回帰直線を求めるということは，f(x) = a + b x の関数にフィッティングするということ
• フィッティングしたら，データと回帰直線を重ねて描いて，回帰直線がどれくらいデータに当てはまるのか確認する

注意

観測露場移転の影響を補正していないデータを使用しているので，この結果から温暖化しているとか結論してはいけません．

＃練習問題６−１ａ

同一の露場で観測したそれぞれの期間について，年平均日最低気温の回帰直線を描いてみる　図を見る

ヒント

• 露場の移転については練習問題１−１にある
  • 岡山の場合，これまでに５箇所で観測をしているので，期間を５つに分割して回帰直線を５つ求める
• 1897年から1948年の期間でフィッティングするなら，期間を[]で括って書く

gnuplot> fit [1897:1948] f(x) 'Tmin.dat' u 1:2 via a,b

• 区間を区切って関数を描くとき

gnuplot> plot [1897:1948] f(x)

味わい方

• 10年以上の期間にわたって観測をおこなったのは，内山下，津島桑の木町，桑田町，の３地点
• 内山下と津島桑の木町の観測では，日最低気温がだんだんと低下(寒冷化)していく傾向が見える
• 桑田町の観測でのみ，日最低気温が上昇(温暖化)する傾向が見える
• 年平均気温と年平均日最高気温，それぞれについても同様の図を描いてみるといいかも

＃練習問題６−１ｂ

1970年までの範囲で，回帰直線を描いてみる

味わい方

• 温暖化が問題になる前(1970年代？以前)には，地球は寒冷化傾向にあり，これから氷河時代が来るのではないか，という寒冷化の問題が議論されていた(らしい)
• 1970年以前の年平均日最低気温には，寒冷化傾向があるように見える　図を見る
  • もちろん，このデータだけで寒冷化傾向があると判断することはできません

＃練習問題６−１ｃ

年平均気温と年平均日最高気温と年平均日最低気温の関係を調べるため，回帰直線を描いてみる．

• 年平均気温を横軸に，年平均日最高気温を縦軸にとって，各年の気温の散布図を作る　図を見る
• 年平均気温を横軸に，年平均日最低気温を縦軸にとって，各年の気温の散布図を作る　図を見る

ヒント

• ファイル横方向につなげる

$ paste Tave.dat Tmax.dat Tmin.dat > Temp.dat

味わい方

• 日最高気温と日最低気温では回帰直線の傾きが異なる
  • 年平均気温と年平均日最高気温　0.72 (K/K)
  • 年平均気温と年平均日最低気温　1.23 (K/K)
• 年平均気温が高くなれば，年平均日最高気温と年平均日最低気温はどちらも高くなるが，年平均最低気温の上昇幅は年平均最高気温の上昇幅よりも大きい
  • 温暖な年ほど年平均日最高気温と年平均日最低気温の差が小さい　図を見る

練習問題６−２

気温の季節変化を見る．

• 岡山で観測された気温のデータは以下のディレクトリにあります

/home/atmos/ipesc/sample/amedas

ヒント

• データは「,」で区切られているので

set datafile separator ','

• どんな関数をあてはめるのでもよいが，最初はsinカーブを使ってみるのがよいでしょう

f(x)=a+b*sin(2*pi*(x/c)+d)

• 初期値を適切に与える
  • 平均 a はだいたい年平均の値を入れる
  • 振幅の大きさ b は図を見てだいたいの値を入れる
  • １年周期だと知っているので，c の値は決まる
    • c の値はフィッティングせずに固定してもよい
• 日付を使うのは面倒なので，行番号 $0 を使うのがよい

a=15
b=15
c=365
fit f(x) 'datafile' u 0:2 via a,b,d

味わい方

2018年

• 気温の季節変化がsinカーブであるべき理由はないはずと思うが，sinカーブによく合っている
• フィッティングした結果を見ると振幅は24度くらい

味わい方２

sinカーブで変化する温度と実際の気温の差

• 季節変化がsinカーブである必然性がないなら，ずれを見ても意味などないと思うが
  • 季節によって，上にずれるときと下にずれるときがあるように見える

＃練習問題６−２ａ

気温の季節変化をsinカーブ以外の関数で表してみる．

＃練習問題６−３

教養地球科学実験で取得した気温のデータの回帰直線を求める．

ヒント

• データの区切り文字を指定

gnuplot> set datafile separator ','

• データの説明が書かれた最初の６行をスキップするには every ::6 を追加
• 時刻を使うのが面倒だなと思ったら，行番号を使うという方法もある

gnuplot> plot "data.dat" using 0:2 every ::6

• 欠損値があるなら

gnuplot> set datafile missing "-999"