風観測システムの開発
（論文中の図はできるだけ早く対応する予定です）
滋賀県高等学校理科教育研究会発行 '93滋賀科学
'94年6月発行 高島高等学校 松 井 一 幸
１．はじめに
'９０の滋賀科学において、筆者は「気象情報のＦＡＸ受信とその利用」という題名で近江の
湖西地方で冬場に吹く「ヒアラシ」の実像にせまった。この中で、聞き取り・文献調査、それ
に広域な風の現地調査を行い、パソコンで受信した気象ＦＡＸのデータとの比較を行いながら、
ヒアラシの吹くメカニズムについての仮説を提唱した。
これら一連の研究は、同時期に琵琶湖研究所が琵琶湖地域環境教育研究会に委託して実施し
た３年間にわたる住民参加形態の「雪ダス」と連動しており、成果は参考文献の2,3,4,5に詳し
く報告されている。また、筆者は９０年に行われた第３回屋台シンポジウムや９２年１月の第
10回琵琶湖研究シンポジウム「シロウトサイエンスのサイエンス…住民参加による身近な環境
調査」で「近江の冬の気候ヒアラシを探る」と題して成果を発表している。
近江の気象を科学的に論ずるには、風の観測とデータの蓄積・解析が必要である。９１年の
１２月からは、琵琶湖地域環境教育研究会から委託を受け、自宅に風速・風向計を設置し、パ
ソコンによる２４時間体制の自動風観測システムの開発を開始した。このシステムではデータ
形式の確立や風データの自動蓄積に成功したが、データを電話回線を通じてリアルタイムに他
の場所へ提供することはできなかった。
９２年９月からは、ＢＢＳの建設に踏み切った。当初は風観測システムとは独立に、自作プ
ログラムによるパソコン通信のホスト局の建設を目指した。９月下旬にはＫＯＭＡＴＵネット
を開局し、数々の試練を経ながら１年後にはほぼこけないネット作りに成功した。９３年１１
月からは風観測とＢＢＳが共存するシステム作りを目指したが、１２月には念願の風観測とＢ
ＢＳの共存を１台のパソコンで実現することに成功した。
このシステムを「子システム」と呼ぶことにするが、これを琵琶湖の周辺に設置すれば近江
の気象のきめ細かな研究やデータ提供が可能になるであろう。集中局である親システムが、地
域に分散した子システムのデータをまとめ上げ、データを有機的に結び付ければ、近江の気象
情報をリアルタイムで住民に提供することも可能となる。このデータは学校教育の現場におい
ても生きた教材として利用することも可能となる。
ここでは、筆者の子システム実現までの概要を語りながら、将来的には琵琶湖博物館による
親システムとの連携で「近江の気象観測網……琵琶湖ダス」実現への夢を展望してみたい。
２．パソコンによる風観測の開始
1)ハードウエア
風の観測に用いた機器は以下の通りである。
・風速計発信器：横河ｳｪｻﾞｯｸ株式会社
MODEL:A-702 （風杯～発電式）
・風向計発信器：横河ｳｪｻﾞｯｸ株式会社
MODEL:A-8,2 （矢羽根～ﾎﾟﾃﾝｼｮﾒｰﾀ）
・Ａ／Ｄ変換器：Interface社
98AD12(16/8)-H AZI-201 ｼﾝｸﾞﾙ16点差動
8点ﾊﾞｽ絶縁型12ﾋﾞｯﾄA/D変換ﾎﾞｰﾄﾞ
・パソコン：PC9801-VM21
・ＣＲＴ：NEC PC8841(ﾓﾉｸﾛ)
風向・風速計は、筆者の自宅（滋賀郡志賀町北小松）の蔵の屋根の上に設置されている。風速
・風向計からの信号はＡ／Ｄ変換器に入り、パソコンでデータを収集できるようになっている。
2)ソフトウエア
開始当初はDOS版のN88BASICでﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑを組んでいたが、QuickBasic（ＱＢ）に移し替えた。
ＱＢは構造化されたBASICで操作性に優れており、プログラムの拡張やメンテも容易である。ま
た、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑを独立型EXEとして実行可能である。風データはＣＲＴにﾘｱﾙﾀｲﾑにﾓﾆﾀｰされる。風
データの平均操作は１秒に１回のｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞﾃﾞｰﾀに基づくようにした。
3)風データの形式
A/D変換器から取り込まれる12ﾋﾞｯﾄのﾃﾞ-ﾀを、ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑにより風向 θ[rad]、風速 W[cm/s]に
変換する。θは、北=0で、東回りに増え、東=π/2、南=π、西=(3π)/2となり、北で2πとなり、
再び0に戻る。
毎秒測定されるθとWの値から、風速 W、風の北成分 Wn=W･cosθ,風の東成分 We=W･sinθを
算出し、１分毎に代数平均（ﾍﾞｸﾄﾙ平均）したものを10分毎にﾃﾞｨｽｸへﾌｧｲﾙ保存した。１分毎に
保存されたﾃﾞｰﾀを「１分平均風データ」と呼ぶ。このﾃﾞｰﾀは、「時刻,W,Wn,We」が1440行にわ
たって書き込まれるので、１日のﾌｧｲﾙ容量は約30KB程度になる。そこで、ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ化し易くす
るために１分平均ﾃﾞｰﾀを10分間で平均し１日約1KBのﾌｧｲﾙ容量になるように短くしたのが「10分
平均風データ」である。
4)１分平均風ﾃﾞｰﾀの例
1994-02-12
1,123,87,-82
2,45,30,-30
3,86,62,-55
4,40,28,-27
5,49,43,-20
…途中省略……
1436,75,-65,4
1437,366,-317,159
1438,238,-88,190
1439,157,-37,134
1440,276,-114,238
*/
解釈例）1440,276,-114,238
先頭の数字は分単位の通算数字
23:59:01～ 00:00:00 → 1440
以下に，風速，風北成分，風南成分が続く
W=276cm/s, Wn=-114cm/s, We=238cm/s
＜写真１＞
写真１）WD48HOUR.BASによる1994年2月11,12日の風画像。12日の日中は強い比良下ろしが吹
き、地吹雪模様の大荒れとなった。
＜写真２＞
写真２）WDLOOKER.BASによる1994年2月12日の風
画像。滋賀県地図には観測点の風配図入り。風ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽのﾃﾞｰﾀをこのような画像にできる。
5)10分平均風ﾃﾞｰﾀの例
/*
1994-02-12
0,63,-51,70,-50,57,-54,63,-27,118,-30,115,-10
1,147,-5,71,-2,83,-3,86,5,81,6,88,-28
2,21,10,-2,5,-2,-16,-2,3,2,-5,4,-1
3,20,-17,22,-1,26,3,125,-17,127,13,134,32
4,116,66,112,19,86,-7,38,59,26,35,16,30
5,13,29,12,-11,3,-6,14,-10,68,8,88,-19
6,125,-42,60,-19,117,-27,177,-35,191,-43,324,-173
7,401,-188,332,-137,320,-158,269,-103,277,-132,301,-136
8,357,-174,429,-217,449,-218,433,-211,547,-291,567,-288
9,638,-314,597,-293,608,-259,639,-290,712,-345,735,-320
10,816,-335,868,-378,859,-367,762,-308,750,-247,758,-241 ＜図１＞
11,713,-250,741,-254,731,-246,664,-190,703,-215,546,-124
12,550,-171,461,-98,462,-116,488,-105,422,-100,434,-117
13,428,-76,366,-42,362,-27,404,-109,444,-158,420,-76
14,580,-212,573,-166,474,-184,392,-100,439,-129,400,-40
15,445,-70,240,23,229,54,211,72,115,92,230,-30
16,88,64,188,138,139,58,180,64,136,183,81,190 図１)月刊雑誌「気象」の
17,139,56,178,73,65,106,-11,41,40,-67,37,112 天気図日記からの引用
18,129,47,106,22,105,48,-7,84,90,146,170,3 ９４年２月１２日９時
19,-98,232,-57,90,150,-50,20,49,-57,80,94,-59
20,-23,210,112,60,94,-19,-114,19,185,12,121,-85
21,104,10,56,-40,10,72,-76,56,-56,31,10,106
22,38,13,15,29,30,16,148,-12,-4,-43,161,-68
23,81,-1,186,129,48,41,114,-60,4,64,-74,87
*/
/*と*/は風ﾃﾞｰﾀの開始と終わりを示す。第２行目は観測日である。以下に24行にわたって続く
0から23のﾃﾞｰﾀは、観測時の10分平均風ﾃﾞｰﾀを、北成分、東成分の順に６個交互に並べたもので
ある。
6)風データの画像化
4)と5)の形式の風ﾃﾞｰﾀを画像にする３通りのプログラムを開発した。
・4)の形式に基づく「１分平均風ﾃﾞｰﾀの48時間風画像」（WD48HOUR.BAS）
・5)の形式に基づく「10分平均風ﾃﾞｰﾀの滋賀県地図入り１日風画像」（WDLOOKER.BAS）
・5)の形式に基づく「月刊風画像」
（WDMONTH.BAS）上旬、中旬、下旬の３分割
ＣＲＴに表示される画像の具体例を写真1),2),3)に示す。図1)には、気象庁監修による
月刊雑誌「気象」による2月12日午前9時の地上天気図を示す。
＜写真３＞
写真３）WDMONTH.BASによる2月の月刊風画像
7)観測ﾃﾞｰﾀのホスト局への送信
風観測を始めてしばらくの間は、QBOBS.BASで自動観測を行っていたが、９２年の９月には
QBWINDUP.BASを作成して、風観測を行いながら指定の時刻になると１日の10分平均ﾃﾞｰﾀを自動
的に湖鮎ネット（0775-21-5643）へﾌｧｲﾙ送信できる機能を付加した。当時の湖鮎ネットには風
ﾃﾞｰﾀ専用のボードが設置してあり、会員の誰もが自由にﾃﾞｰﾀをダウンロードできるようになっ
ていた。湖鮎ネットは大西行雄氏が運用する雪ダスやホタルダスで有名な大津市長等にあるパ
ソコン通信ネットである。
当時は、観測局から湖鮎ネットに１日に１回自動書き込みができるようにしたものの、一般
ユーザーが希望する時に、観測ステーションからリアルタイムに風データを入手できる体制に
はなっていなかった。
３．ＢＢＳの建設
1)ＢＢＳの建設がどうして必要であったか
風観測ステーションからリアルタイムなデータを電話回線を通じて入手できるようにするた
めには、まず電話回線を通じて自由にデータの読み書きができるパソコン通信のホスト局を建
設しなければならなかった。９２年の９月より着手し、下旬にＫＯＭＡＴＵネットとして開局、
それから１年が経過した時点でほぼこけないネット作りができた。
2)ハードウエア
ｱ)パソコン本体：PC9801-VX21
ＣＲＴ：SHARP CU-14AD
ｲ)モデム：omron MD24FB5V
FULL DUPLEX MNP5 V.42bis
ｳ)ハードディスク：TEAC HD-101A
SCSI HARD DISK UNIT
ｴ)電話１回線(0775-96-1349)
3)ソフトウエア
パソコン通信用のＢＢＳプログラムは QuickBasicにより手作りで行っている。開発に当たっ
ては様々な困難に直面したが、なんとか切り抜けることができた。82回のﾊﾞｰｼﾞｮﾝｱｯﾌﾟを経て今
日に至っている。
4)ＫＯＭＡＴＵネットの概要
ログインすると、ＫＯＭＡＴＵのロゴが現れる。写真４参照。
＜写真４＞
写真４）KOMATUﾈｯﾄへﾛｸﾞｲﾝすると最初に現れる 画面。ここから自由にｺﾏﾝﾄﾞが入力できる。
試験ﾈｯﾄであるので、IDやﾊﾟｽﾜｰﾄﾞの入力は不要である。誰でもアクセス可能で、文書の読み
書きを自由に行うことができる。ボードは現在10個あるが拡張することも可能である。よく利
用されているのはBD0である。写真５に?ｺﾏﾝﾄﾞで現れる使用ｺﾏﾝﾄﾞ説明画面を示す。
＜写真５＞
写真５）KOMATUﾈｯﾄ使用可能ｺﾏﾝﾄﾞ一覧。さらに ??ｺﾏﾝﾄﾞを用いると風ｺﾏﾝﾄﾞの説明、???ｺﾏﾝﾄﾞ
を用いるとﾎﾞｰﾄﾞ構成と移動の説明が現れる。
４．観測とＢＢＳの共存
1)ＴＳＲによる風観測常駐プログラム
文書を自由に読み書きできるパソコン通信ホスト（ＢＢＳ）の建設に成功したので、次なる
課題は、このＢＢＳに風観測機能を取り入れることである。いろいろな取り込み方が考えられ
る中で、TSR（Terminate and Stay Resident）による常駐プログラムという方法を採用した。
MASM（ﾏｲｸﾛｿﾌﾄ･ﾏｸﾛｱｾﾝﾌﾞﾗ）によりTSRﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑを記述した。
MS-DOSは本来ｼﾝｸﾞﾙﾀｽｸであるが、ｲﾝﾀｰﾊﾞﾙ･ﾀｲﾏｰによるﾊｰﾄﾞｳｴｱ割り込みにより疑似ﾏﾙﾁﾀｽｸ的手
法で１秒に１回の観測を実現させた。開発に当たっては、文献8)の第７章「割り込み処理と常
駐型ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ」を大いに参考にした。
2)風観測常駐プログラム「MEASURE.COM」の概要
ｱ)風観測はTSRで行う
ｲ)TSRはMASM(ﾏｲｸﾛｿﾌﾄ･ﾏｸﾛｱｾﾝﾌﾞﾗ)で組む
ｳ)観測は98BIOSのｲﾝﾀｰﾊﾞﾙ･ﾀｲﾏ割り込みで1秒おきに行う
ｴ)風向・風速の測定ﾃﾞｰﾀは、GRAMのB-PLANEに展開する
ｵ)１時間毎にﾃﾞｰﾀの平均操作、ﾌｧｲﾙ保存を、BBSのﾌｫｱｸﾞﾗｳﾝﾄﾞｼﾞｮﾌﾞで行う
ｶ)ｼｽﾃﾑ･ｸﾛｯｸの同時使用はできないので、BBS(ﾌｫｱｸﾞﾗｳﾝﾄﾞｼﾞｮﾌﾞ)からTSRへ、
GRAMのﾜｰｸｴﾘｱを通じて１時間に１回「ｼｽﾃﾑ時刻の受け渡し」を行う
3)ﾎｽﾄﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ「BBS.BAS」による風データの処理
ホスト側プログラムは、ﾒｲﾝﾓｼﾞｭｰﾙと、複数のｻﾌﾞﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬとﾌｧﾝｸｼｮﾝﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬから成り立って
いる。QuickBasicでは、ＣやPASCALのように自由にユーザー関数が作成でき、しかも変数の通
用範囲が構造化されているので、大きなプログラムを作成するのに適している。BBS.BASは全体
で40KB程度のｿｰｽﾌｧｲﾙよりなるが、ｺﾝﾊﾟｲﾙして得られるBBS.EXEは約100KB程度で、独立型EXEと
して使用している。BBS.BASは、現在82回のﾊﾞｰｼﾞｮﾝｱｯﾌﾟ版（BBS82.BAS）で運用している。
BBS82.BASは１個のﾒｲﾝﾓｼﾞｭｰﾙと、以下に示すように34個のｻﾌﾞﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬ、それに１個のﾌｧﾝｸｼ
ｮﾝﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬから成っている。WDで始まるのが風関連の作業を行うｻﾌﾞﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬである。
＜ｻﾌﾞﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬ＞
BDHATENA() WD10() WDHATENA() WDADD10AV() WDYOMIKOMI() WDYESTERDAY()
WDTODAY() WDREALTIME() WDCOOK(X%) CHKBUF() NORING() WRFILE()
RESETBBS() DIRECTORY() DATABASE() WTIME(SEC!) MAKENDXTTL() CHKWRBS()
CHKBS() GETCHAR() HATENA() SENDSTRING() SENDFILE() YOMIKOMI()
INDEX() TALK() CONNECT() KAKIKOMI() TITLE() WAITLOOP()
CHKCD() RDFILE() WDSENDTIME() WDDB()
＜ﾌｧﾝｸｼｮﾝﾌﾟﾛｼｰｼﾞｬ＞
Yesterday$()
4)風観測とデータの蓄積、電話回線による情報の取り出しと書き込み
ＫＯＭＡＴＵネットの風観測システムは、以下のようになっている。
ｱ)TSRによる1秒毎の割り込みで風観測が行われ、GRAMにﾃﾞｰﾀが展開される。観測に必要なｼｽﾃﾑ
時刻は、ﾎｽﾄﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑよりGRAMを通じて適宜TS Rへ受け渡される。
ｲ)観測ﾃﾞｰﾀは１時間に１回の割合で、1分平均風ﾃﾞｰﾀとして処理されﾌﾛｯﾋﾟｰﾃﾞｨｽｸに保存される。
ｳ)ユーザーが風ﾃﾞｰﾀを要求した時は、風ﾃﾞｰﾀ処理ｺﾏﾝﾄﾞの働きに応じて風ﾃﾞｰﾀをﾌｧｲﾙ化し、これ
を送信する。
ｴ)午前零時を過ぎるとﾌﾛｯﾋﾟｰﾃﾞｨｽｸ上に保存した前日の１分平均風ﾃﾞｰﾀﾌｧｲﾙから、10分平均風
ﾃﾞｰﾀﾌｧｲﾙを作成し、WINDｺﾏﾝﾄﾞで入れるBD4の風ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽにﾌｧｲﾙを自動的にアペンドしてゆく。
ここには、1991年12月の観測開始以来のﾃﾞｰﾀが保存され、ﾕｰｻﾞｰは自由にパソコン通信を通じ
て取り出しができるようになっている。写真６にWINDｺﾏﾝﾄﾞで現れる風ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽ案内画面を示
す。
＜写真６＞
写真６）KOMATUﾈｯﾄ風観測ﾃﾞｰﾀ･ﾍﾞｰｽ 登録一覧
ｵ)WDRやWD10ｺﾏﾝﾄﾞで、ﾘｱﾙﾀｲﾑに現在の観測ﾃﾞｰﾀを取り出すことができる。
ｶ)ＫＯＭＡＴＵネットは風観測システムであるが、単に観測データを取り出す機能だけではな
く、情報を書き込める機能も備えている。電子掲示板としての機能を有効に使えば、電子会
議を通して、様々な話題を共有でき、議論を楽しむことができる。パソコン通信を利用した
共同研究や、開発が可能になる。ＫＯＭＡＴＵネット自身はこうした経緯から産まれたシス
テムである。
５．北小松における風データの分析
ﾃﾞｰﾀを取り始めてから２年と４ケ月が経過した。この間に数々の興味ある結果が得られた。
これらの要点をまとめてみると次のようになる。
1)天気の良い日には顕著な「湖陸風」が見られる。この時にははっきりとした「朝凪、夕凪」
が確認できる。
2)比良下ろしといわれる風は、北西ではなく北北西の風である。比良下ろしは、これまで専門
家が考えてきた（文献9参照）ような、丹波山地を越えてくる北西の風ではないことが明らか
にできた。写真１、２はこのことを示す一つの例である。
3)山から降りてくる下ろし風は、琵琶湖方面からの風に比べて、当地では一般に比較的強く吹
く傾向にある。
4)雨が降る時には、風向が定まらず、バラつくことが多い。
5)冬場に南からやってくる雪にまつわる伝説の風「ヒアラシ」は、浜に立つと比較的強い風で
あるが、陸に上がるとともに急に弱くなる。何度も観測でとらえることができた]が、観測点
ではかなり弱い風となって記録されている。ヒアラシと雪の関連は、大きな相関があること
が実証できた。詳細は別の機会に譲る。
６．琵琶湖ダス計画とのかかわりと今後の展望
当初は北小松だけで観測をスタートしたが、同じシステムを用いて93年1月からは長浜でも、
伊吹高等学校の川合国夫氏によって観測が行われている。北小松では、「風観測とＢＢＳが共
存する子システム」として稼働しているが、長浜では、２章で述べた通信回線を持たない「風
観測単独システム」での観測となっている。お互いのデータはKOMATUﾈｯﾄのBD2を通じてやりと
りしているが、現段階ではﾘｱﾙﾀｲﾑに風情報を長浜観測点から入手することはできない。電話回
線が引ければ一気に解決する問題である。
滋賀県では、平成８年度中に琵琶湖博物館 （仮称）が草津市の烏丸半島にオープンする予
定になっている。滋賀県広報課より「しがNOW 第24号」が3月9日に出されたが、ここには琵琶
湖博物館の概要がかなり詳しく紹介されている。
琵琶湖博物館における展示計画の中に、気象情報のリアルタイムな展示コーナーが立案され
ている。これに連動する形で「子システム」を琵琶湖の周りに分散設置し、琵琶湖博物館に観
測点を統合・管理する「親システム」を設置して近江の気象をリアルタイムに描き出し、壮大
なデータベースを築こうという計画になっている。これは琵琶湖ダス計画と名付けられている。
これらの成果を通して、これまで小気候としてあまり研究されてこなかった琵琶湖の気候が、
地域に分散された参加型ﾃﾞｰﾀﾍﾞｰｽを通じて明らかにされていくことが大いに期待される。琵琶
湖博物館をスポンサーにした「琵琶湖ダス」という雄大な計画が、ここで紹介した「子システ
ム」の建設と連動して動いていることは、特筆すべきことである。
パソコンの性能が急速に向上してからは、ﾀﾞｳﾝｻｲｼﾞﾝｸﾞへの移行がいたるところで行われてい
る。ここで開発した「子システム」は、これまでなら何千万円もしたシステムであろうが、維
持費は別にして、１観測点当たり数十万円規模で設置できることになるから魅力である。これ
まで開発したｿﾌﾄｳｴｱは未公開の部分が多いが、無償で提供する用意がある。
さて、このような状況にあるので、琵琶湖博物館準備室の依頼に基づき、今後は琵琶湖の周
りに観測ﾎﾟｲﾝﾄを設置するに当たっての協力者を確保していく必要がある。個人的には、県下の
小学校、中学校、高等学校の先生宅にお願いできれば良いと考えている次第である。
琵琶湖ダスが軌道に乗れば、博物館での展示をはじめ、学校の現場でも生きた気象情報の教
材としてﾃﾞｰﾀの活用ができ、また、近江の気象研究にも役立つことになるので、期待は大きい。
このようなシステムが完成すれば、センサーを増やすことで、地域のいろいろな情報をﾘｱﾙﾀｲﾑ
に展示できる道が残されているので、素晴らしいことだと思う。誠に夢が膨らむ話である。
謝辞
子システムの開発に当たっては、KOMATUﾈｯﾄや湖鮎ﾈｯﾄでの議論を通じて多大なお世話になっ
た環境総合研究所の大西行雄氏、琵琶湖博物館準備室の嘉田由紀子氏、日本気象協会関西支部
の武田栄夫氏に深く感謝致します。
参考文献
1)滋賀科学；'90 滋賀県高等学校理科教育研究会 P.57～67.
2)雪んこの気象日誌１;1990年6月 琵琶湖地域環境教育研究会
3)風の探偵物語;1990年6月 琵琶湖地域環境教育研究会
4)雪んこの気象日誌２;1991年12月 琵琶湖地域環境教育研究会
5)雪んこの気象日誌３;1993年5月 琵琶湖地域環境教育研究会
6)ｼﾛｳﾄｻｲｴﾝｽのｻｲｴﾝｽ;第10回琵琶湖研究ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ報告書 1992年3月 滋賀県琵琶湖研究所
7)湖鮎ネット;0775-21-5643（大津市長等）
8)ｱｾﾝﾌﾞﾘ言語;河西朝雄 入門ｿﾌﾄｳｴｱｼﾘｰｽﾞ５ ﾅﾂﾒ社
9)滋賀県の気象;彦根地方気象台創立100周年記念 彦根地方気象台編 平成5年10月
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