ウィリアム・ダインス（5）高層気象学への貢献 (William Dines 5: Contribution to aerology)

19世紀半ばまで、高層気象観測の始まりと成層圏の発見（3） で述べたように、ジェームス・グレーシャーなどイギリスが高層気象観測を先導していた。19世紀末には、高層気象観測の始まりと成層圏の発見（5）で見てきたように、ドーバー海峡を隔てたヨーロッパ大陸でも高層気象観測が盛んに行われるようになった。ところがウィリアム・ダインス（2）で述べたように、1879年のイギリスのテイ鉄道橋の大惨事によって、イギリス気象学は、その努力をそれまでの高層気象学ではなく、風力・風速の正確な測定努力へと向かわせた。そのため、19世紀末にはイギリスが主導する高層気象観測はほとんど行われなくなった。

その状況を変えたのが、ダインスだった。彼は19世紀末から20世紀初めのフランスやドイツの高層気象観測を見て、イギリスでも行うように当時のイギリス気象局長官ショー（Napia Shaw）に提案した。彼は1902年から凧を用いた高層気象観測を蒸気船などを用いて行うようになった。1906年からは自宅を人口密度の高いロンドン南西部のオクスショット（Oxshott）からロンドン西方のパートン（Pyrton）に移して、そこで観測を行った。さらに気球観測を行うようになるとパートンでは手狭になり、1913年には高層気象観測のために自宅を数キロメートル南西のベンソン（Benson）に移した。

ダインスのメテオログラフ

彼は得意の製図技術を用いて、自ら箱形の凧などの機器の開発や改善を行った。特に彼が開発した自記記録器は安価（欧州製の1/20）で（Cave, 1928）、小型軽量（60g）であり（Pike, 2005）、高頻度の高層気象観測に大きく貢献した。

それらの高層気象観測による結果から、低気圧域では対流圏内で低温であるが圏界面が低く、成層圏内では逆に高温となっていることなどがわかった。これは今日ではダインス補償（The Dines compensation）と呼ばれることがある。ところがこの結果から、本の8-2-5「異なる気流の接触という考え方の復活」で述べるように成層圏の暖気が地上の低気圧の動きを決定しているという考えが出てきた。これによってショーなどは、研究していた後の前線という考えにつながる気流の衝突という概念を断念したようである。このような紆余曲折は科学にはつきものである。

ウィリアム・ダインスは、1901～1902年に王立気象学会（Royal Meteorological Society）の会長を務めた。1905年には王立協会のメンバーに選ばれ、1914年にはサイモン金メダルを授与された。1905年から1922年までイギリス気象局の高層観測部門の責任者（Director of Experiments on the Upper Air for the Meteorological Office）を務めた。

ただし、彼は気象局から報酬を受けずに、活動は全てボランティアだった（Cave, 1928）。彼は最後のアマチュア気象学者の一人とも言われている。アマチュアというのは、彼の研究内容を指しているのではなく、気象学の研究を報酬をもらう職業として行った人ではなかったという意味である。彼は傑出した気象学者であった。

（このシリーズ終わり。次はヨーロッパでの竜巻研究についての補記）
 

 参照文献

• Cave-1928-MR. W. H. DINES, F.R.S., Nature, 121, 3037, 65-66
• Pike-2005-William Henry Dines (1855-1927),Weather, 60, 308-315.

ウィリアム・ダインス（4）新たな風速計の開発 (William Dines 4: Development of a new anemometer)

ダインスは、風力調査委員会での調査を行いながら、1880年代後半から独自に圧力管風速計（Pressure Tube Anemometer, 以下ダインス風速計）の開発に取り組んだ。そしてその感部を1889年11月の風力調査委員会で発表した（Pike, 1989）。

風力調査委員会は、1891年に、さまざまな風速計の同時比較を開催した。その結果、1892年のイギリスの気象審議会（Meteorological Council）でダインス風速計の利用が推薦されることとなった（Pike, 1989）。それを受けて、1892年からムンロ社（Munro company）でダインス風速計の製造が開始された。

ダインス風速計の構造と原理は以下の通りである。屋外の風向計は水平な中空の管からなっており、その常に風向に向いた管（図のA）は風によって圧力を生じる（動圧）。一方、垂直の別な管の全周に空けた穴（図のS）によって基準となる圧力（静圧）も同時に取得する。屋内にある本体には密閉した水槽の中に釣り鐘状の浮子が水に浮かべられている。水槽の上部には静圧が、浮子の中には動圧がそれぞれパイプ（図のBとC）によって導入されて、風を受けるとその差圧に応じて浮子が上下する。その動きを自記記録装置で記録する仕組みになっている。浮子の形を工夫することによって、弱い風の時でもその変動を敏感に感応することができる。この風速計は電源が不要で機構も頑丈なので、砂漠など過酷な環境でも広く使われた（現在でも使われているところがあるようである）。

ダインス風速計の感部（Gold, 1936）より

ダインス風速計の本体と記録部（Gold, 1936）より

それまでの風車型風速計、風杯型風速計は回転する部分に慣性があるため、ガストなどの瞬間的な風の変動を捉えることは困難だった（現在はかなり改良されている）。ダインス風速計は、回転機構がなく短時間で変動する風速の変化を捉えることが可能であるため、この測定器は風の短時間変動を知ることができる革命的な測風法だった。イギリスの気象学者ゴールド（Ernest Gold）は「ダインスの気圧管風速計によって、風の構造のほぼ全容を知ることができた」と述べている（Gold, 1928）。彼はそのほかにも日射計、雨量計、乾湿計の開発・改良も行った。
（つづく）
 

 参照文献

• Gold-1928-Obituary to W. H, Dines, FRS. Q. J. R. Meteorol. Soc., 54, 71-76.
• Gold-1936-Wind in Britain, The Dines Anemometer and Some Notable Recorded  Using the Last 40 Years, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society,  62, 264, 167-206.
• Pike-1989-One hundred years of the Dines pressure-tube anemometer, The Meteorolo ical Magazine, 118,1407, 209-214.

ウィリアム・ダインス（3）風速計の調査 (William Dines 3: Investigation for anemometer)

テイ鉄道橋の事故が起こった頃、イギリス気象局ではロビンソン式風杯型風速計が広く用いられており、風速は仮定された係数（3.1）によって補正されていた。しかし、ドイツのケッペンなど幾人かの気象学者は、異なる方式で測られた風速と大きな差があることを指摘していた（Pike, 2005）。

ダインスは、風杯型風速計ではガストのような瞬間的な風速を過小評価する一方で、平均風速を過大評価していると感じていた（Pike, 1989）。これが本の4-4「風力計・風速計」で述べるように、彼が圧力管風速計（pressure-tube anemometer）を開発する動機となった。

ロビンソン式4杯型風速計

風速計の調査

また父のジョージ・ダインズもこのテイ鉄道橋の事故によって、建築技術者として将来の構造物が耐風性についてどの程度の許容があるのかを正確に知る必要があると感じていた。ジョージは1887年に、ハーシャム（Hersham）にあった自宅の庭で、息子のウィリアム・ダインスと風速計の過大評価に関する実験を行い始めた。

まもなく父ジョージは亡くなったが、この実験は息子のウィリアムに引き継がれた。その結果、ロビンソン式風杯型風速計の係数は3よりは2.15に近いことがわかった（Pike, 2005）。これは、これまでの記録が実際の風速と圧力をほぼ3分の1ほど過大に評価している（つまりこれに耐え得た強度基準は過小評価になる）ことを意味した。

（つづく）
 

 参照文献

• Pike-1989-One hundred years of the Dines pressure-tube anemometer, The Meteoroloical Magazine, 118,1407, 209-214.
• Pike-2005-William Henry Dines (1855-1927), Weather, 60, 308-315.

ウィリアム・ダインス（2）テイ鉄道橋大惨事について (William Dines 2: Tay bridge disaster)

1879年12月28日夕方に、強い低気圧がイギリス北部を横切る針路で北西ヨーロッパへ進んだ。午後7時頃、イギリスのスコットランド北東部のテイ湾にかかる全長3264 mを誇る当時世界最長の鉄道橋だったテイ鉄道橋（Tay bridge）は、この嵐によってちょうど橋を走行していた旅客列車もろとも海に崩落して大惨事となった。およそ75名がなくなったとされる。19時頃の気圧は982 hPa、風速は毎秒30～35 mと推定されている。ただ残った鉄骨の上向きに引きちぎれた状況から、竜巻が起こっていた可能性もあった（Burt, 2004）。なおテイ鉄道橋は1887年に再建され、それは現在でも使われている。

崩落する前のテイ鉄道橋

崩落したテイ鉄道橋

テイ鉄道橋の大惨事は、風が構造物へ及ぼす風圧の正確な測定に関する気象学的な議論と、その風圧に耐える設計に関する技術的な課題を提起した（Pike, 1989）。1885年6月に王立気象学会によって「風力調査委員会（Wind Force Committee）」が作られた。この大惨事とその後の風力に関する議論は、ダインスに風が構造物に与える圧力の影響に関する興味を再び抱かせた。彼はこの委員会のメンバーとして活躍し、それはまた彼自身の将来の方向性をも変えることとなった。

 （つづく）

 参照文献

Burt-2004-The Great Storm and the fall of the first Tay Rail Bridge, Weather, 59, 12, 347-350.
Pike-1989-One hundred years of the Dines pressure-tube anemometer, The Meteorolo ical Magazine, 118,1407, 209-214.