気象観測

thumb|250px|気象観測衛星(MTSAT）気象観測（きしょうかんそく、）は、気象現象の観測を行うこと全般を指す語。気象学の研究において基礎となる手法であり、人類史の中では、古代の自然現象観測から始まり、現在では地球内外のあらゆる場所で行われている。

防災や健康管理、公共利用などに資する気象予報に必要不可欠な作業である。気象現象のメカニズムを解明する上でも必要不可欠な基礎的手法である。また、気候の観測や研究においても、長期間の気象観測データが必要不可欠である。

学術研究の対象、あるいは防災などの目的のために行う気象観測は、市民の安全に関わる問題でもあり、世界各国で行政に一定の責任を持って行っている。多くの国は19世紀・20世紀より、気象観測を管轄する気象機関や研究機関を設置して、研究の中で観測手法を改良してきた。日本では、気象業務法等により、気象庁をトップに気象機関に対して気象観測・予報の義務付けと制限を行うとともに、観測の精度を維持している。世界的に見ても、国家の気象機関が気象業務の責任を負い予報などを発表している国がほとんどである。この背景の1つとして、気象観測・予報は軍事面でも必要とされる業務であり、国家により占有する必要性があることが挙げられる。観測データを国外に送信することを規制する国もある。一方、一部の気象業務が民間に開放されている国もあり、日本などでは自由化がある程度進んでいる。

ノウハウの不足した国に対しては、世界気象機関(WMO)が中心となって1963年から開始された世界気象監視計画(WWW)に基づき、先進国が協力を行っている。またWWWでは、各種気象通報式の規格を策定したり、国際民間航空連合(ICAO)などとも協力して国際的な観測網を構築するなどし、気象業務の向上を図っている。

地上気象観測地上気象観測は、気象観測といえばこれを指すほど主流の観測手法である。観測の歴史が古い所も多いので、統計上信頼性のあるデータが得られる所が多いが、古い設備の科学的精度が低いという問題もある。観測場所の数は他の3つに比べて圧倒的に多い。機器設備の設置や管理が容易である。

気温や気圧などの簡単な観測は、関連する科学的知識があり、多少の誤差を我慢すれば、身近なものから機器を作って誰でも手軽に行える。学校教育、特に理科（科学）教育でも広く行われている。アメリカでは、CWOPという市民参加型の気象観測網も存在する。

観測対象となるのは、具体的には気象要素と呼ばれるものである。天気、気温、気圧、湿度、視程、風、降水、日射など多岐にわたり、細かく分けると数十の要素がある。天気などは人の目による目視で行われる一方、気温などの物理量は機器を使って精度を保っている。人員と設備さえあれば、ほとんどの観測は地上で行える。

有人観測だけだったが、20世紀中盤以降、無人観測が普及して観測点も急増した。高山での気象観測が19世紀から行われてきた。

海洋気象観測海洋では、古くは気象観測船による観測が行われていたが、観測拠点を増やし長時間観測を行う必要性から、無人の海洋気象ブイが登場し20世紀中盤から普及した。

地上と異なり、位置制御を行わない観測船やブイは、常時同じ地点で観測できない。

地上気象観測の要素とほとんど同じものが観測できるが、海流の向きや速度、海水温、海氷の有無など、海に特化したものが観測できる。海洋学の研究でも重要な手法である。

高層気象観測地表の大気と高層の大気は性質が異なり、地上の天候の変化に先立って高層の気象が変化する場合があることから、古くから「夕焼けで翌日は晴天」や「朝焼けは天気が下り坂」などの天気俚諺としても知られる観天望気が行われた。

高層観測が始まったのは18世紀に入ってからで、1749年にアレキサンダー・ウィルソンが凧に温度計を付けて飛ばし凧観測を行なったことが知られている。また、1783年にモンゴルフィエ兄弟やジャック・シャルルが気球の有人飛行に成功して以降は、気球に観測機器と人を乗せて高層の大気観測が行なわれた。

本格的な高層観測が始まるのは1880年代に入ってからで、1883年にダグラス・アーキボルドが凧による高層風観測を始めたが、高度3000m以上の観測ができないため、じきにすたれた。また1892年にエルミート（Gustave Hermite）が探測気球（Sounding balloon）として無人の気球に気温・湿度・気圧などを観測する装置を付けて飛ばし、成層圏の存在を発見するなどの成果を上げたが、観測装置の回収の手間と時間が掛かり観測結果が天気予報の資料に使えないことから、1902年にビュローなどにより気温・湿度・気圧の観測結果を即時に無線で発信するラジオゾンデが登場した（なおラジオゾンデの項目にも19世紀からの気球による高層気象観測の歴史が述べられている）。

一方で、1908年には色の付いた気球を飛ばし、1台ないし複数台の測風経緯儀で目視で気球を追跡して風向・風速を観測する測風気球（パイロットバルーン）観測も始まり、同様に気球を飛ばして雲量を目視で観測する測雲気球観測も行なわれたが、目視観測は天候不順や夜間は観測できないため、夜間は気球に豆電球を点して飛ばしたり、小型の無線発信器を気球に付けて飛ばし、地上で電波の強弱で風向・風力を調べることも行なわれた（現在ではレーウィンゾンデからの電波を自動追跡する方向探知器やGPSゾンデの観測結果により風向・風速を観測することができる）。

1950年代後半以降は気球の特殊観測装置を搭載したオゾンゾンデや露点ゾンデ、観測ロケットで気球で届かない高高度の成層圏全体の観測を行なうロケットゾンデ、台風の目の中に飛行機などから投下して観測するドロップゾンデなども登場している。

日本では1920年8月に高層気象台が創立され、1921年4月に測風気球観測、1925年8月に探測気球観測、1944年9月にはラジオゾンデによる高層気象観測が始まっている。

飛行機の発明により、観測機器を搭載した機体による観測も始まった。旅客機は海上など観測点が無い場所を定期的に飛行するため重要な情報源となっている世界的な航空便の欠航で天気予報の精度低下も世界気象機関 - NHK。

衛星観測

1950年代からは気象衛星の可視光線センサーや赤外線レーダーによる観測が始まった。長波領域の電波は雲による吸収の問題があるため、大気の窓領域などを利用している。現在、温度の推定、水蒸気量の推定、雲の有無の推定、風向・風速の推定などができる。また、物質の分布を推定し、主に大気化学などに利用されるものもある。

気象予報のために主要国が分担して、常時数機の衛星を運用し、データの利用を国際的に開放している。このほか、各国が独自に利用している衛星も多数ある。

観測の方法と機器 thumb|right|200px|自動気象観測装置

気象要素ごとに、それを観測する機器や方法などを解説する。

降水量 - 雨量計を用いて、容器に貯まった雨の量を測りとる。雨による災害を監視・防止する観点から、気象機関だけではなく治水や道路、鉄道、林業などの機関が雨量計を設置している。また、気象レーダーによる観測値は高い分解能（解像度）が得られる半面、誤差が大きいため雨量計の値を用いて校正を行う必要がある。特殊なものとして、雨粒の大きさの測定や雨雪の判別を行う雨滴計、降水の有無を判別する感雨計がある。積雪量 - ものさし（雪尺）や機械式の積雪計を用いて、積雪の深さを測る。気温 - ガラス管やセンサの温度計を用いて測定する。気温の測定は、太陽光の放射とそれを受けた周囲の輻射の影響、通風や換気の影響を敏感に受ける。ある地域を代表する気温を測定しようとする場合には、その測定がその地域を十分に代表したものかどうかに十分に注意を払う必要がある。そのため、気温の測定法にはこれまでにいくつかの変遷があった。風 - 精度を要求する場合、風向計や風速計、一体型の風向風速計を用いて風向と風速を測る。また、ドップラー・レーダーやドップラー・ライダー、ドップラー・ソーダーのように、電波・光・音波の反射を利用した観測方法もある。高い精度を要求しない場合は羽根や風車、吹流し、煙のたなびき具合などから人為的に推定することができる。湿度 - 一般的な相対湿度の観測においては、センサや物体の伸縮を利用した湿度計のほか、乾球温度と湿球温度を乾湿計で測定して算出する方法などがある。露点温度を測る露点計もある。蒸発量 - 水を張った容器に受け皿をかぶせて測定する蒸発計が用いられる（パン蒸発方式(英語)）。気圧 - 真空を利用した構造やセンサの気圧計で測定する。日射量 - センサの日射計で測定する。直射日光だけを測定する直達日射計と、空全体からの日光を測定する全天日射計がある。日照時間 - 直達日射計と同じ構造を持つセンサの日照計で直達日射120W/m2以上の時間を測定する。視程 - 予め距離が分かっている目標物を見て推定する目視のほか、レーザーの散乱・反射を利用した視程計（透過率計）がある。雲 - 雲量、雲形、雲底高度、雲の進行方向、雲の変化などの要素があるが、目視による部分が大きい。雲高計、雲量計、測雲器を用いることもある。また、雲の赤外線吸収特性を利用した気象衛星による観測は広大な範囲を観測でき、水蒸気やエアロゾルなど他の大気成分の観測を行うものもある。天気 - 目視による部分が大きい。レーザーを利用して降水強度測定、雨雪判別、視程測定などを行い総合的に天気を判別する現在天気計を用いることもある。

以下は気象観測の一環として行う場合もあるが、海洋観測の部類に入る。海水温 - ガラス管やセンサの温度計を用いて測定する。海面（潮位・波浪） - フロート、水圧センサ、音波測距を利用した験潮儀や波浪計などで測定する。

日本の地上気象観測地点一覧日本において地上気象観測を行っている気象台・測候所・観測所の一覧。

+管内都道府県気象観測地点気象台測候所・観測所航空測候所・観測所備考札幌管区気象台宗谷総合振興局稚内稚内地方気象台北見枝幸北見枝幸特別地域気象観測所稚内空港稚内航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く利尻空港利尻航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く上川総合振興局旭川旭川地方気象台羽幌羽幌特別地域気象観測所留萌留萌特別地域気象観測所旭川空港旭川航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く石狩振興局札幌札幌管区気象台新千歳空港新千歳航空測候所日照、湿度、気圧を除く空知総合振興局岩見沢岩見沢特別地域気象観測所後志総合振興局小樽小樽特別地域気象観測所倶知安倶知安特別地域気象観測所寿都寿都特別地域気象観測所オホーツク総合振興局網走網走地方気象台雄武雄武特別地域気象観測所紋別紋別特別地域気象観測所紋別空港紋別航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く女満別空港女満別航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く釧路総合振興局釧路釧路地方気象台釧路空港航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く根室振興局根室根室特別地域気象観測所中標津空港中標津航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く十勝総合振興局帯広帯広測候所広尾広尾特別地域気象観測所帯広空港帯広航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く胆振総合振興局室蘭室蘭地方気象台苫小牧苫小牧特別地域気象観測所日高振興局浦河浦河特別地域気象観測所渡島総合振興局函館函館地方気象台函館空港函館航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く檜山振興局江差江差特別地域気象観測所奥尻空港奥尻航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く仙台管区気象台青森県青森青森地方気象台むつむつ特別地域気象観測所深浦深浦特別地域気象観測所八戸八戸特別地域気象観測所青森空港青森航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く秋田県秋田秋田地方気象台大館能代空港大館能代航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く秋田空港秋田航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く岩手県盛岡盛岡地方気象台宮古宮古特別地域気象観測所大船渡大船渡特別地域気象観測所花巻空港花巻航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く宮城県仙台仙台管区気象台石巻石巻特別地域気象観測所仙台空港仙台航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く山形県山形山形地方気象台酒田酒田特別地域気象観測所新庄新庄特別地域気象観測所庄内空港庄内航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く山形空港山形航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く福島県福島福島地方気象台若松若松特別地域気象観測所白河白河特別地域気象観測所小名浜小名浜特別地域気象観測所福島空港福島航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く東京管区気象台茨城県水戸水戸地方気象台つくば高層気象台栃木県宇都宮宇都宮地方気象台日光日光特別地域気象観測所群馬県前橋前橋地方気象台埼玉県熊谷熊谷地方気象台秩父秩父特別地域気象観測所東京都東京東京管区気象台大島大島特別地域気象観測所三宅島三宅島特別地域気象観測所八丈島八丈島特別地域気象観測所父島父島気象観測所南鳥島南鳥島気象観測所東京国際空港東京航空地方気象台日照、湿度、気圧を除く大島空港大島航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く新島空港新島航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く神津島空港神津島航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く三宅島空港三宅島航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く八丈島空港八丈島航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く千葉県銚子銚子地方気象台千葉千葉特別地域気象観測所勝浦勝浦特別地域気象観測所館山館山特別地域気象観測所成田国際空港成田航空地方気象台日照、湿度、気圧を除く神奈川県横浜横浜地方気象台長野県長野長野地方気象台軽井沢軽井沢特別地域気象観測所松本松本特別地域気象観測所諏訪諏訪特別地域気象観測所飯田飯田特別地域気象観測所松本空港松本航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く山梨県甲府甲府地方気象台河口湖河口湖特別地域気象観測所静岡県静岡静岡地方気象台富士山富士山特別地域気象観測所東京管区気象台管理三島三島特別地域気象観測所網代網代特別地域気象観測所浜松浜松特別地域気象観測所御前崎御前崎特別地域気象観測所石廊崎石廊崎特別地域気象観測所静岡空港静岡航空気象観測所日照、湿度、気圧を除く愛知県名古屋名古屋地方気象台伊良湖伊良湖特別地域気象観測所セントレア中部航空地方気象台日照・湿度・気圧を除く岐阜県岐阜岐阜地方気象台高山高山特別地域気象観測所三重県津津地方気象台四日市四日市特別地域気象観測所上野上野特別地域気象観測所尾鷲尾鷲特別地域気象観測所新潟県新潟新潟地方気象台相川相川特別地域気象観測所高田高田特別地域気象観測所新潟空港新潟航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く富山県富山富山地方気象台伏木伏木特別地域気象観測所富山空港富山航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く石川県金沢金沢地方気象台輪島輪島特別地域気象観測所能登空港能登航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く福井県福井福井地方気象台敦賀敦賀特別地域気象観測所福井空港福井航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く大阪管区気象台滋賀県彦根彦根地方気象台京都府京都京都地方気象台舞鶴舞鶴特別地域気象観測所大阪府大阪大阪管区気象台大阪国際空港大阪航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く八尾空港八尾航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く関空島関西航空地方気象台日照・湿度・気圧を除く兵庫県神戸神戸地方気象台豊岡豊岡特別地域気象観測所姫路姫路特別地域気象観測所洲本洲本特別地域気象観測所神戸空港神戸航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く奈良県奈良奈良地方気象台和歌山県和歌山和歌山地方気象台潮岬潮岬特別地域気象観測所南紀白浜空港南紀白浜航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く岡山県岡山岡山地方気象台津山津山特別地域気象観測所岡山空港岡山航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く広島県広島広島地方気象台福山福山特別地域気象観測所呉呉特別地域気象観測所本郷広島航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く島根県松江松江地方気象台西郷西郷特別地域気象観測所浜田浜田特別地域気象観測所隠岐空港隠岐航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く出雲空港出雲航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く石見空港石見航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く鳥取県鳥取鳥取地方気象台境境特別地域気象観測所米子米子特別地域気象観測所鳥取空港鳥取航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く徳島県徳島徳島地方気象台香川県高松高松地方気象台多度津多度津特別地域気象観測所高松空港高松航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く愛媛県松山松山地方気象台宇和島宇和島特別地域気象観測所松山空港松山航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く高知県高知高知地方気象台室戸岬室戸岬特別地域気象観測所宿毛宿毛特別地域気象観測所清水清水特別地域気象観測所高知空港高知航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く福岡管区気象台山口県下関下関地方気象台萩萩特別地域気象観測所山口山口特別地域気象観測所山口宇部空港山口宇部航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く福岡県福岡福岡管区気象台飯塚飯塚特別地域気象観測所北九州空港北九州航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く福岡空港福岡航空地方気象台日照・湿度・気圧を除く大分県大分大分地方気象台日田日田特別地域気象観測所大分空港大分航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く長崎県長崎長崎地方気象台厳原厳原特別地域気象観測所平戸平戸特別地域気象観測所佐世保佐世保特別地域気象観測所雲仙岳雲仙岳特別地域気象観測所福江福江特別地域気象観測所対馬空港対馬航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く壱岐空港壱岐航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く長崎空港長崎航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く福江空港福江航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く佐賀県佐賀佐賀地方気象台佐賀空港佐賀航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く熊本県熊本熊本地方気象台人吉人吉特別地域気象観測所牛深牛深特別地域気象観測所熊本空港熊本航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く宮崎県宮崎宮崎地方気象台延岡延岡特別地域気象観測所都城都城特別地域気象観測所油津油津特別地域気象観測所宮崎空港宮崎航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く鹿児島県鹿児島鹿児島地方気象台阿久根阿久根特別地域気象観測所枕崎枕崎特別地域気象観測所種子島種子島特別地域気象観測所屋久島屋久島特別地域気象観測所名瀬名瀬測候所沖永良部沖永良部特別地域気象観測所鹿児島空港鹿児島航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く種子島空港種子島航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く奄美空港奄美航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く喜界空港喜界航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く徳之島空港徳之島航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く与論空港与論航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く沖縄気象台沖縄県那覇沖縄気象台名護名護特別地域気象観測所久米島久米島特別地域気象観測所南大東南大東島地方気象台久米島空港久米島航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く那覇空港那覇航空測候所日照・湿度・気圧を除く北大東空港北大東航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く南大東空港南大東航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く宮古島宮古島地方気象台下地島空港下地島航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く宮古空港宮古航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く多良間空港多良間航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く石垣島石垣島地方気象台西表島西表島特別地域気象観測所与那国島与那国島特別地域気象観測所石垣空港石垣航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く与那国空港与那国航空気象観測所日照・湿度・気圧を除く脚注

参考文献

気象庁『』平成10年（1998年）9月の版気象庁気象衛星センター「気象衛星による観測」気象学と気象予報の発達史　気象測定器などの発展　丸善出版、2018. ISBN 978-4-621-30335-1

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