今日は大雪です |雪が降っても寒くないのに、雪が溶けると寒くなるのはなぜですか？これまでの認識は正確ではないかもしれない

大雪節気は、旧暦の二十四節気のうち第21節気であり、冬の第3節気です。本格的な真冬の始まりとなります。国内のほとんどの地域で気温が大幅に下がり、北部の一部地域では最低気温が 0℃ を下回ることもあります。強い寒冷前線の最前線で冷たい空気と暖かい空気が衝突する地域では、大雪や吹雪が発生することもあります。大雪節気は、気温の大幅な低下と降水量の増加を示し、降雪量の増加を反映し、重要な気候の転換点となっています。

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この節気が近づいてきたので、誰もが「正解」を知っているような質問について話しましょう。雪が降っても寒くないのに、雪が溶けると寒くなるのはなぜでしょうか?

「雪が降ると熱が放出され、雪が溶けると熱が吸収される」だけではないのか、と言う人もいるかもしれません。

それは本当ですか？

観光客は鳴沙山と三日月湖風景区で雪景色を楽しんでいます。新華社通信（写真提供：張暁良）

01雪は熱を放出する

水蒸気が空気中で冷やされて雪片に凝縮するとき、このプロセスでは熱の放出が必要となり、これを凝縮熱と呼びます。この放出された熱は雪片の周りに小さな暖かい層を形成します。この温暖化効果は比較的弱いものの、雪片が地面に落ちた後の周囲の環境の冷却をいくらか遅くします。さらに、雪には雲が伴うことが多く、雲が毛布のような役割を果たし、大気中に失われる地表熱の量を減らします。

これは「雪が降っても寒くない」という一般的な説明です。

北京の南海子公園の雪景色（写真提供：新華社）

02雪が溶けると熱が吸収される

雪が固体から液体に変化するとき、熱を吸収します。このプロセスは融解熱と呼ばれます。これは、周囲の環境からの熱が雪に吸収されて相変化が完了し、周囲の温度が下がることを意味します。降雪が終わり、空に雲がほとんどまたはまったくなくなると、雪が溶けるにつれて地面はより効率的に大気中に熱を放射し、冷却効果がさらに高まります。

これは「雪が溶けると寒くなる」という一般的な説明です。

大雪の後、清掃作業員が道路の雪かきをしている（写真は著作権で保護されており、転載すると著作権侵害になる恐れがある）

03因果関係

「雪が降るときは寒くないが、雪が溶けるときは寒い」という理由を、「雪は積もるときに熱を放出し、雪が溶けるときに熱を吸収する」と説明するのは正しいでしょうか？

間違っている！この声明を論理的に推論してみましょう。

雪が降るときに潜熱が放出されたり、雲が覆って温暖化効果が生じたとしても、雪が降るときには気温が 0℃ 未満である必要があります。気温が0℃以下に下がらなければ雪は降りません。

雪が溶けるときに熱を吸収したり、雲が少ないために放熱が促進されたりしたとしても、雪が溶けるときの気温は 0℃ 以上である必要があります。温度が0℃を超えないと溶けません。

このことから、雪が降るときには気温が 0℃ 未満になり、雪が溶けるときには気温が 0℃ を超えることがわかります。すると、雪が降るときの気温は雪が溶けるときの気温よりも低くなり、「雪が溶けるときは寒くないが、雪が降るときは寒い」ということになります。したがって、「雪が降ると熱が放出され、雪が溶けると熱が吸収される」と説明することで、「雪が溶けると冷たくはないが、雪が降ると冷たい」と説明するのは問題があります。

「雪は降るときに熱を放出し、溶けるときに熱を吸収する」というのは真実であり、「雪が降るときは寒くないが、溶けるときは寒い」というのも真実です。それで何が問題なのですか? 「雪は降るときに熱を放出し、溶けるときに熱を吸収する」というのは、「雪が降るときは寒くないが、雪が溶けるときは寒い」という理由にはなりません。両者の間には因果関係はありません。

首鋼公園の雪景色（写真提供：新華社）

04根本原因

私たちが普段信じている「雪は積もるときに熱を放出し、溶けるときに熱を吸収する」ということが、「雪が降るときは寒くないが、溶けるときは寒い」ということの根本的な理由ではないのなら、いったい何が「雪が降るときは寒くないが、溶けるときは寒い」と感じさせるのでしょうか。結局のところ、「雪が降っても寒くないのに、雪が溶けると寒い」という根本的な理由は湿度です。

私たちは日常生活では、気温という気象要素を重視し、湿度にはあまり注意を払っていません。湿度は通常、空気中の水蒸気含有量を指します。湿度と人体の体温には密接な関係があります。周囲の湿度が高いと、空気中の水分量が増加し、皮膚の蒸発速度が妨げられ、汗の蒸発が遅くなり、人体の熱放散が困難になり、蒸発冷却の効果が抑制されます。空気中の水蒸気が飽和に近いため、汗が蒸発しにくくなり、体が蒸れて暑く感じ、周囲の温度が高いように感じます。逆に、周囲の湿度が低いと、汗が蒸発しやすくなり、皮膚から熱を効果的に奪い、周囲の温度が低くなったように感じられ、体が冷えて涼しく感じられます。

湿度が高く、気温も高い環境では、人は息苦しさを感じます。これは一般に「サウナの日」として知られていますが、寒さと湿度にはどのような関係があるのでしょうか。湿度の高い寒い環境では、空気中の水蒸気量が多いため、体の熱放散が妨げられ、汗の蒸発が遅くなり、体感温度が低下して寒さを感じやすくなります。さらに、湿度が高いと衣服と肌の間に結露が発生し、保温性がさらに低下します。

雪が降ると、空気中の大量の水分子が固体の雪や氷の粒子となり、空気中の湿度が低下します。雪が溶けると、大量の雪水が蒸発して空気中に拡散し、空気中の湿度が上昇します。雪が溶けると気温は0℃を少し超えますが、湿度が高いため体感的にはもっと寒くなります。雪が降ると気温は0℃を少し下回ります。大気中の水蒸気は雪片によって運び去られるため、空気は比較的乾燥しており、人々はそれほど寒さを感じません。

雪が解けたときの気温は降雪時の気温よりも高いのですが、湿度が高いため人体には雪が解けたときの方が冷たく感じられます。

天津ウォーターパークで雪遊びをする子供（写真：新華社）

05条件付き寒さ

絶対的なものは何もありません。季節や地域によっても異なります。 「雪が降ると寒くないが、雪が溶けると寒い」というのは、いつでも、どの地域でも真実ではありません。比較したのは、雪解けと降雪の時期に気温が 0℃ 前後だったときであり、すべての状況がそうであるとは限りません。

初冬、特に初雪が降る頃は気温が氷点下を少し下回る程度なので、雪が降ってもそれほど寒く感じませんし、雪が溶けるとさらに寒くなります。しかし、真冬に北部に行くと気温は0℃をはるかに下回り、マイナス20℃以下になることもあり、雪が降れば非常に寒くなります。

春が近づき気温も0℃を​​少し超える頃になり、雪が溶けると少し寒さを感じるようになります。しかし、気温が0℃よりずっと高ければ、春の息吹が吹き込んでおり、溶けるのは冬の残雪だけなので、寒さを感じることはないでしょう。

著者: 王元紅、上級​​気象・気候エンジニア

制作：中国科学普及協会