Rで解析：植物生理学で役に立つかも？コンダクタンスの単位を変換する「gunit」パッケージの紹介

植物生理学では、熱・二酸化炭素（CO2）・水蒸気（H2O）に対するコンダクタンス（気孔コンダクタンスなどの気孔のガスの通りやすさを示す指標）が、目的に応じて異なる単位で表されることがあるようです。本パッケージは、こうしたコンダクタンスの単位を m/s、mol/m^2/s、umol/m^2/s/Pa といった相互に変換する機能を提供し、単位換算の手間を減らすことが可能です。気圧や温度を指定して換算できるため、データ分析やレポート作成に使用してみてはいかがでしょうか？

パッケージバージョンは1.0.3。Windows 11 x64 (build 26200)のR version 4.6.1で確認しています。

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パッケージのインストール

下記コマンドを実行してください。

# パッケージのインストール
install.packages("gunit")
# パッケージの読み込み
library("gunit")

# コマンド例実行で必要なパッケージを読み込み
# install.packages("units")
library("units")

コマンド例

詳細はコメント、パッケージのヘルプを確認してください。

• コンダクタンス（g）：気体の通りやすさを表す量。用途に応じて m/s、mol/m^2/s、umol/m^2/s/Pa などの単位で表される。
• g_w：水蒸気（H2O）に対するコンダクタンス。
• g_c：二酸化炭素（CO2）に対するコンダクタンス。

gw2gc／gc2gwは、水蒸気に対するコンダクタンス（g_w）とCO2に対するコンダクタンス（g_c）を相互に変換します。convert_conductanceは、コンダクタンスを m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s の各単位系へ変換します。

水蒸気コンダクタンスからCO2コンダクタンスへの変換：gw2gcコマンド

### データ例を作成#####
# unitsパッケージで単位を付与
# 空気中のCO2の拡散係数 (m^2/s)
D_c <- set_units(1.29e-05, "m^2/s")
# 空気中のH2O（水蒸気）の拡散係数 (m^2/s)
D_w <- set_units(2.12e-05, "m^2/s")
# CO2に対するコンダクタンス (umol/m^2/s/Pa)
g_c <- set_units(3, "umol/m^2/s/Pa")
########

# 変換に用いる指数
a <- 1

# gc2gwでCO2コンダクタンス(g_c)を水蒸気コンダクタンス(g_w)に変換
g_w <- gc2gw(g_c, D_c, D_w, a, unitless = FALSE)

# gw2gcで水蒸気コンダクタンス(g_w)をCO2コンダクタンス(g_c)に戻す
gw2gc(g_w, D_c, D_w, a, unitless = FALSE)

実行結果：

# gc2gwでCO2コンダクタンス(g_c)を水蒸気コンダクタンス(g_w)に変換
4.930233 [umol/(m^2*Pa*s)]

# gw2gcで水蒸気コンダクタンス(g_w)をCO2コンダクタンス(g_c)に戻す
3 [umol/(m^2*Pa*s)]

コンダクタンスの単位変換：convert_conductanceコマンド

### データ例を作成#####
# unitsパッケージで単位を付与
# m/s
g_1 <- set_units(10, "m/s")
# umol/m^2/s/Pa
g_2 <- set_units(4, "umol/m^2/s/Pa")
# mol/m^2/s
g_3 <- set_units(0.4, "mol/m^2/s")
########

# 各単位系（m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s）へ変換
convert_conductance(g_1)

# 各単位系（m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s）へ変換
convert_conductance(g_2)

# 各単位系（m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s）へ変換
convert_conductance(g_3)

実行結果：

> # 各単位系（m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s）へ変換
> convert_conductance(g_1)
# A tibble: 1 × 3
  `m/s`   `umol/m^2/s/Pa`   `mol/m^2/s`
  [m/s] [umol/(m^2*s*Pa)] [mol/(m^2*s)]
1    10             4034.          409.

> # 各単位系（m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s）へ変換
> convert_conductance(g_2)
# A tibble: 1 × 3
    `m/s`   `umol/m^2/s/Pa`   `mol/m^2/s`
    [m/s] [umol/(m^2*s*Pa)] [mol/(m^2*s)]
1 0.00992                 4         0.405

> # 各単位系（m/s・umol/m^2/s/Pa・mol/m^2/s）へ変換
> convert_conductance(g_3)
# A tibble: 1 × 3
    `m/s`   `umol/m^2/s/Pa`   `mol/m^2/s`
    [m/s] [umol/(m^2*s*Pa)] [mol/(m^2*s)]
1 0.00979  

実行例

パッケージの機能を組み合わせた、実践的な使い方の例です。

水蒸気⇔CO2コンダクタンスの相互変換を確認する実装例

# 空気中のCO2とH2O（水蒸気）の拡散係数を設定 (m^2/s)
D_c <- set_units(1.29e-05, "m^2/s")
D_w <- set_units(2.12e-05, "m^2/s")

# 変換に用いる指数（静止気流では1）
a <- 1

# 水蒸気に対するコンダクタンス g_w を設定 (umol/m^2/s/Pa)
g_w <- set_units(0.4, "umol/m^2/s/Pa")

# gw2gcで水蒸気コンダクタンスをCO2コンダクタンスに変換
g_c <- gw2gc(g_w, D_c, D_w, a, unitless = FALSE)

# gc2gwで元の水蒸気コンダクタンスに戻せることを確認
gc2gw(g_c, D_c, D_w, a, unitless = FALSE)

実行結果：

# gw2gcで水蒸気コンダクタンスをCO2コンダクタンスに変換
gw2gc(g_w, D_c, D_w, a, unitless = FALSE)
0.2433962 [umol/(m^2*Pa*s)]

# gc2gwで元の水蒸気コンダクタンスに戻せることを確認
gc2gw(g_c, D_c, D_w, a, unitless = FALSE)
0.4 [umol/(m^2*Pa*s)]

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