広州は「拳大」の雹に見舞われ、車の窓や屋根が破壊された。どうしてこんなに大きな雹が降るのでしょうか？

4月27日午後から夕方にかけて、広西チワン族自治区と広東省の多くの場所で大雨、雷雨、強風、雹、竜巻が襲い、いくつかの工場の屋根が吹き飛ばされた。

広州市気象局によると、広州市白雲区で発生した竜巻は、初期評価では強い竜巻のレベル（風力レベル15～17に相当、風速が毎秒56.1～61.2メートルに達し、非常に強い暴風雨を意味する）だったという。

さらに、広西チワン族自治区と南寧市の一部の地域では雹が降った。雹の中には直径5センチ以上、卵よりも大きいものもあった。多くの車の窓や簡易住宅の屋根が損傷した。

画像出典: CCTVニュース

拳ほどの大きさの強い竜巻や雹はなぜ発生するのでしょうか？近い将来、同様の災害的な天候が起こるでしょうか?これらの質問に答えるために、中国気象局の上級エンジニアであるXin Xin氏を招きました。

なぜこのような大きな雹が降ったのでしょうか？

一言でまとめると、水蒸気は十分存在し、上昇気流は雹が十分な大きさになるまで成長し続けるのに十分な強さである。

雲図とレーダーから判断すると、今回は広西チワン族自治区と広東省に複数の「スーパーセル嵐」が発生した。

4 月 27 日の雲図 (上) に見られる明らかな膨らみは、沸騰したお湯の中の泡のように見える大きな積乱雲です。レーダーマップ（下図）に見られるほぼ楕円形の赤紫色のエコーはスーパーセル嵐です。画像出典：著者提供

いわゆる「スーパーセル嵐」は、本質的には強い回転する上昇気流であり、通常は強風、局地的な大雨、雹、さらには竜巻を伴います。極めて破壊的な力を持ち、世界で最も危険な気象現象です。

通常の積乱雲を子供に例えると、このスーパーセル嵐は「ハルク」のようなものです。通常の雷雨セルと比較すると、「スーパーセル嵐」は内部でより強い上昇運動をしており、上昇速度は 10 m/s または 15 m/s を超えることもあります。このような上昇気流は、15～20 mm の雹の胚を巻き上げる可能性があります。

さらに、スーパーセル内の低高度で大きな垂直風のせん断と螺旋状が発生すると、竜巻が発生する可能性もあります。低高度での風向の不一致により、水平方向の渦管が形成されます。スーパーセルの上昇気流と下降気流の影響を受けて、渦管は水平から傾斜に変化し、直立して地面に触れ、竜巻になります。

雹は積乱雲の中の水滴によって形成されることが知られています。積乱雲の上昇気流は、雲の下層から中層、上層へと水滴を運びます。高度が上がるにつれて、気温は徐々に下がります。温度が一定レベルまで下がると、水滴は凍り始め、小さな氷の結晶に変わります。これらの小さな氷の結晶は雹の元となるものです。

空気の流れが上下に動くと、雹の胚は過冷却水滴に遭遇し続け、雹の胚の外側で凍結し、雹のサイズは大きくなり続けます。

大きな雹が形成される過程は、実は「元宵」を転がす過程に似ています。元宵餡を水に浸し、もち米粉の中で転がし続けます。雹は、雹の素（小さな氷の結晶）が積乱雲の中で上下に動き続け、雲の中の過冷却水滴と絶えず衝突して大きく成長します。

積乱雲の上昇気流が強くなるほど、巻き上げられる雹も大きくなり、雹も大きくなります。雹が十分に大きくなると、上昇気流では支えきれなくなり、地面に落ちます。

落下の過程で、気温が0℃を超えると、雹の表面が少し溶けます。低高度での乱気流により、雹がくっついて合体し、卵ほどの大きさの雹になることがあります。

図 1. スーパーセル雹雲の断面構造。出典: 気象学の原理と方法、第 4 版

よく見ると、大きな雹の中にはコロナウイルスのように見えるものもあります。外側の膨らみは、実際には小さな雹が融合したが完全には融合しなかったときに部分的に保持された最初の形状です。

最終的に、雹が一定の大きさに成長すると、その重さが上昇気流の支持力を上回り、雹が雲から落ち、いわゆる雹天が発生します。

雹は層状構造です。出典: Wikipedia

したがって、今回の雹が「卵よりも大きい」理由は、主に以下の条件を満たしていたためです。

まず、「スーパーセル嵐」により、上昇気流の揚力は特に強くなります。アメリカ海洋大気庁（NOAA）のデータによれば、時速103キロメートルの上昇気流によりゴルフボール大の雹が発生する可能性があるという。気流速度が時速130キロメートルに達すると、野球ボール大の雹が発生します。

第二に、中低高度には水蒸気が豊富に存在し、積乱雲の中で雹の粒子が何度も上昇・下降し、衝突してくっつき、雹が大きくなります。

4月27日午後、広州の大気の状態は、0℃層がちょうど高度4000メートル（600ヘクトパスカル）付近にあった。 0℃層付近およびその上層では強い上昇気流が発生し、良好な水蒸気条件と相まって雹の発生を助長しました。注：太い赤線は0℃層、縦軸は気圧高度、横軸は時間、点線は上昇方向の動きです。緑は相対湿度が高いことを示します。出典：欧州数値シミュレーションに基づく広州の総合プロファイルマップ

将来、

嵐や雹などのさらに厳しい気象条件が発生するでしょうか?

この春、私の国では激しい対流気象が極めて活発で、異常なほど強烈でした。

一方、暖かく湿った空気の流れが異常に強く、それに伴う亜熱帯高気圧が北に強くなっています。北側の南風は例年より強く、低高度大気の湿度と熱さは5月から6月の夏季モンスーン後のレベルに匹敵します。南の低高度大気の水蒸気とエネルギーは非常に十分です。

一方、上空の気圧の谷も3月下旬から非常に活発になっており、青海チベット高原から東へ複数の上空の気圧の谷が移動し、大気の対流中層が乾燥して寒冷化している。下層が暖かく湿潤、上層が乾燥して冷たいという垂直構造が何度も形成され、これは強い対流の典型的な構造です。

高高度の谷は、高高度の低気圧領域を指し、通常は高度フィールドの低い値の領域によって表されます。 500 hPa 等高線図では、一般的に下向きに曲がっている領域は高高度の谷です。高高度の気圧の谷によってもたらされる乾燥した冷たい空気は、対流を強める重要な要因です。

低高度の暖かく湿った空気が上昇すると、気温が下がり、水蒸気が飽和点に達して凝結します。水が凝縮すると熱が放出され、水は暖かくなり軽くなり、上昇し続けます。このとき乾燥した冷たい空気が引き込まれると、冷たい空気と暖かい空気のコントラストが増し、上昇速度がさらに高まり、強い上昇気流となり、高度1万メートルまで一気に突進して対流圏上部に到達します。

4月27日14:00に、500hPa高度フィールドが850hPa風速フィールドに重ね合わされました。出典：著者提供

対流圏の上端に達した後、空気の流れは下降に転じます。このとき、雲の降下過程で乾燥した空気が雲内の降水粒子に引き込まれると、降水粒子は蒸発または昇華し、その後、熱を強く吸収して冷却されます。氷はますます冷たくなり、重くなり、降下速度を加速し続けるでしょう。

気流が地面に落ちて散乱すると、雷雨や強風（特に強いものはダウンバースト）が発生します。そのため、今年3月末から4月にかけて、我が国南部では強い対流が発生し、記録的な雷雨や風速11～12の強風が頻繁に観測されました。このレベルの強風は陸上ではめったに見られなかったが、今年は一般的になった。

現在の予報によると、4月28日夜から4月29日にかけて、四川東部、重慶、貴州、湖南省では高高度の気圧の谷＋低高度の暖かく湿った空気の流れが発生する見込みです。風速 8 ～ 10 または 11 の雷雨や強風、および 30 ～ 50 mm の短時間の大雨の可能性に注意してください。

メーデー連休に向けて、5月3日から5日にかけて南部で対流性降雨が多発する見込みです。具体的な詳細については、気象庁からの今後の警報予報にご注目ください。

著者: Xin Xin、中国気象局シニアエンジニア

レビュー |中国気象局気象サービス部長 周兵氏