豊葦原中津谷のニニギ

食糧自給率の向上を目指して! (2100年の日本へワープ)

タグ:気温変化予測

サクラ開花予想も、15回目を数えましたが、連載小説よりも勿体ぶった進み具合になっています。
今回も、余分な解説をするだけになります。



まず、前回(第14弾)のグラフについて、追加説明をしておきます。

二次回帰のグラフが、10月以前の実測値とかけ離れていることにお気付きかと思います。
これは、二次回帰を11月11日から2月26日までの実測値から算出しているためです。
前回のグラフに注記するのを忘れていたので、ここで追加させていただきました。


ところで、現在は、「4730Kの法則」を対象に、気温の推定を行おうとしています。
気温の推定自体は、サクラの開花の気温が直接的に関係する事はありません。
ですが、「4730Kの法則」は、「157℃の法則」よりも優れている点があります。

「4730Kの法則」も「157℃の法則」も、起点となる気温があります。
気温の変化を予測することで、その起点気温に達する日付を推定する検討を行っています。
「4730Kの法則」は、起点気温が7.8℃です。
これに対し、「157℃の法則」では、起点気温は9.8℃です。
サクラが開花する時期は、気温が上昇傾向にあるのですから、
7.8℃の方が早い時期に到達します。
ですので、気温の予測をする場合に、
予測を行う日から起点気温に達するまでの日数が短くなります。
日数が短いと言うことは、誤差が小さくなるメリットがあります。

実は、もう一つメリットが隠れているのです。

気温は、11月上旬と5月上旬に変曲点を持っています。
11月上旬の変曲点は、3次回帰式を用いることで解決できますが、
5月上旬の変曲点は、それ以降の気温の予測誤差を大きくする影響があります。
ですが、札幌でも5月上旬の変曲点の前に7.8℃に達するので、影響を避けることができます。
ところが、札幌では9.8℃に達する時期が5月中旬になる場合があり、
誤差が大きくなる危険があります。

そのような理由もあって、「4730Kの法則」で検証を行っているのです。


最後に、札幌のサクラ開花予測ですが、
開花時期が遅いので、あまり早い時期に開花予測をできそうにありません。
仮に2月26日に予測を行う場合、
東京なら1ヶ月程度で開花しますが、札幌では2ヶ月半くらい掛かります。
今後の検討で精度を高めていくつもりですが、
札幌でのサクラ開花予測は3月下旬頃でないと精度面で厳しいだろうと感じています。

予定より少し早いのですが、久しぶりに再開します。

もう前回を忘れてしまった方も多いと思いますが、私にとっては実に85日ぶりの再開ですので、
私の記憶を呼び戻す意味でも、簡単に振り返っておこうと思います。


気象予測の練習として、今年の東京のサクラ開花時期を2月末日に発表する事を目標に、
開花と気温の関係から見直してきました。
その結果、
「400℃の法則」も、「600℃の法則」も、サクラの開花を予測できない事を証明しました。
そして、新たに「4730Kの法則」と「157℃の法則」を見つけ出しました。
そこで、まずは「4730Kの法則」を基に、サクラ開花時期の予測に挑戦しました。
ですが、
肝心の7.8℃になる日を予測できない問題が発生しました。

それが前回の状況でした。



前回は、11月中旬以降の気温データを2次回帰して失敗したので、
今回は、3次回帰、4次回帰で試してみました。

その結果です。
まず、1988年の東京です。

1988年桜開花予想(東京)2


一目でわかりますが、3次回帰式では完全に失敗でした。
グラフにはありませんが、4次回帰式では、サクラの開花日の予測は、3月25日になりました。
(実際の開花日は4月2日でした)


次は、1978年の札幌です。

1978年桜開花予想(札幌)2


実は、
3次回帰式では3次の係数が極端に小さく、2次回帰式との差はほとんど出ませんでした。
そこで、4次回帰式で試してみましたが、
上のグラフを見て分かる通り、サクラ開花時期を予測できそうにありません。

先程の東京1988年の4次式では近い日付が出ていますが、
札幌の結果から、マグレだと考えるべきでしょう。


と言うことで、次回は面倒な式を解かなければならないことが決定しました。
頑張って、間隔を空けずに発表できるようにしますので、御期待ください。

昨日は、東京の過去の気温を用いて、
開花時期を推定するための7.8℃となる日付を推定してみました。
しかし、
その結果は、惨憺たるものでした。
気温変化の推定が、誤差という言葉では済まされない値が出てしまいました。
 
では、札幌ではどうなるのか?
実は、札幌で桜が開花する5月中旬頃は、変曲点を超えた頃になります。
なので、札幌は、東京以上にズレを生じやすいのです。
でも、
念のため、試してみました。

1978年桜開花予想(札幌)


予想した通り、札幌は東京よりもズレが大きく現れました。
上のグラフは、1978年春の計算結果です。
これから予想された1978年の札幌の桜開花は、12月14日でした。
笑うしかありません。
実際の開花は、5月10日でした。
 
 
さて、対策ですが、いくつかのアイデアがあります。
ですが、
その前に解決しなければならない問題があります。
私は、EXCELシートとマクロの組み合わせで計算しています。
61年分のデータを一気に処理するために、
上記の組み合わせを繰り返して計算しています。
この時、EXCELシートの計算がマクロの速さに追いつけないのです。
この問題も解決しないと、検証に時間が掛かりすぎて話になりません。
 
色々、障害だけはたくさんあります。
 

桜の開花予想、忘れていません!
昨日は、桜の開花予想からちょっと外れていましたが、元に戻ってきました。
 
前回は、気温の変化を二次関数で回帰するために、変曲点を探しました。
その結果を踏まえ、
11月11日から2月26日までのデータを基に回帰式を求めることを決めました。
今回は、実際に過去のデータを基に回帰式を求めてみました。
使用したデータは、11月11日から2月26日までの東京の日平均気温です。
この期間のデータを1953年から2013年までの61年分について
回帰式を計算してみました。
その計算結果から、4730Kの法則に基づいて7.8℃になる日付を推定し、
その16日後を桜の開花日として算出してみました。
 
その結果は、全く芳しくないものでした。
一例を上げると、
1988年の桜の開花日の推定値は、なんと9月5日となりました。
実績は、4月2日でしたから、5ヶ月もずれています。
(オーストラリアの桜開花日を予測してしまった?
 
その原因を探るため、
気温の実測値と回帰式で推定した気温をグラフにしてみました。
 
まずは、上手くいかなかった例です。

1988年桜開花予想(東京)

次は、上手くいった方です。

1963年桜開花予想(東京)


こちらは、実際の開花日を推定することができました。
 
 
上手くいく場合もありますが、
気温の推定方法を検討しないと、桜の開花予想はできないと思っています。

前回にも書いたように、
本来なら正弦曲線になる気温の変化を二次関数で回帰することを考えています。
しかし、二次関数で描ける範囲は、変曲点から次の変曲点までの期間に限られます。
そこで、
前回は、東京の日平均気温について
7月1日から3月31日までを三次式で回帰し、変曲点を探してみました。
 今回は、札幌の日平均気温で変曲点を探してみました。

札幌1953年回帰


1952年7月1日から翌年3月31日までを三次関数で回帰したグラフです。
係数を基に、変曲点を調べたところ、1952年10月28日でした。


札幌2013年回帰



2012年7月1日から翌年3月31日までを三次関数で回帰したグラフです。
係数を基に、変曲点を調べたところ、こちらも2012年11月5日でした。
札幌では、11月1日頃を中心に変曲点がありそうです。
 
 
東京と札幌の例を見ると、
変曲点を避けるには、11月上旬は回帰式のデータに含めない方が良さそうです。
桜の開花予想は、3月1日に発表したいので、
使用できる気象庁のデータは、2月26日(来年は27日)までとなります。
つまり、
前年の11月11日から当年の2月26日までの気象庁のデータを用い、
桜の開花時期の予測を行うことになります。
 
次回は、実際に過去のデータで検証してみることにします。

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