海霧: 私は普通の霧じゃないよ！

制作：中国科学普及協会

著者: ブルーオーシャンチーム

プロデューサー: 中国科学博覧会

春が来て、私の国の海岸沿いの天候が寒さから暖かさに変わると、霧や霧雨が頻繁に発生し、視界が著しく低下し、数メートル離れた場所でも物体が見えにくくなります。これはよく知られている海霧です。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

海霧は、海上の下層大気中の水蒸気の凝縮によって引き起こされる気象現象です。さまざまな波長の光を反射するため、乳白色に見えることが多いです。霧の形成には、水蒸気の凝縮と、低高度での凝縮した水滴（または氷の結晶）の蓄積という 2 つの異なる物理的プロセスが必要です。これら 2 つのプロセスでは、2 つの条件を満たす必要があります。1 つは、凝縮中に塩粒子や塵などの凝縮核が存在する必要があることです。そうでないと、水蒸気が凝縮することは非常に困難です。もう 1 つは、水平視程が 1 km 未満になるように、水滴 (または氷の結晶) が海面近くの表層に浮遊している必要があることです。

大気中で水蒸気が凝縮するには、十分な水蒸気が必要です。広大な海では昼夜を問わず大量の水蒸気が蒸発しますが、毎日結露が起こるわけではありません。これは、大気が飽和状態に達すると、蒸発がすぐに止まり、空気中の水蒸気が増えなくなるため、過飽和状態に達しにくくなり、水蒸気が凝縮してしまうためです。水面温度が気温よりはるかに高い場合にのみ、暖かい水面は継続的に水蒸気を蒸発させ、冷たい空気層に継続的に拡散させ、過飽和状態を保つことができます。凝縮プロセスが継続し、蒸発のような霧が発生します。これはいわゆる移流蒸気霧です。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

凝縮のもう一つの方法は、水蒸気の温度を下げて過飽和水蒸気の出現を実現することです。暖かく湿った空気が冷たい海面を流れると、冷たい海面に熱が伝わり、空気自身の温度が下がります。このとき、温度が下がると飽和水蒸気が過飽和状態となり、結露が発生します。この凝縮現象は海霧が発生する地域でよく見られ、通常は移流冷却霧と呼ばれます。我が国の海域に発生する海霧は、主にこの移流冷却霧です。世界中の多くの有名な海霧地帯に現れる海霧も、ほとんどが移流冷却霧によって発生します。冷却により水蒸気が過飽和状態に達したときに形成される海霧には多くの種類があります。例えば、高緯度の氷雪に覆われた海面では、氷雪表面の放射冷却により（特に夜間）、氷面放射霧が発生することが多い。さらに、島の地形の斜め上向きの影響により、海面から島の風上側に吹き付ける暖かい空気が持ち上げられることが多く、気温の上昇によって凝結して地形霧が発生することがあります。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

海霧は海上での危険な気象条件の一つです。それは海上航行と沿岸活動に直接的な影響を及ぼします。海洋気象学者は長年にわたり海霧の発生と消滅のメカニズムについて広範な研究を行っており、海霧を予測するためのより充実した理論的根拠と実用的な技術を提供してきました。現在、海霧を予測するために一般的に使用されている方法が 3 つあります。

1 つ目は気象学的アプローチで、海霧を気象現象として扱い、さまざまな水文学的要素と気象学的要素の役割とそれらの相互関係を可能な限り考慮します。一般的に、海霧に関連する水文学的および気象学的要素には、風向、風速、降水量、蒸発量、気温、湿度、水温、海流、安定性などがあります。風は海から陸へと吹き、海から暖かく湿った空気を海岸に運ぶことが多く、霧の発生を助長します。風速は、さまざまな性質の海霧にさまざまな影響を及ぼします。放射霧は微風の中でしか存在できませんが、移流霧は風速4～5のときに最も適しており、風速6を超えると霧は吹き飛ばされてしまいます。降水は混合霧の生成に必要な条件であり、放射霧と移流霧を消散させます。蒸発は蒸気霧の生成に必要なプロセスです。温度と湿度は、要因の 2 つの側面として考えることができます。中国沿岸の春から夏にかけての霧は、海面水温が24度を超えると発生しなくなります。海霧と海流の関係はより密接です。寒流と暖流の境界域と湧昇寒流域は、いずれも海霧が頻繁に発生・集中する海域です。表面的には、これは海流と移流霧の相関関係ですが、実際には海水温がさまざまな種類の海霧の発生にとって重要な条件の 1 つであることを反映しています。安定性は海霧とも密接に関係しています。安定した空気の成層は霧の発生と持続につながります。気象学的方法は、海霧を予測すること、すなわち、上記要因と海霧の発生・消滅との関係を求め、気象条件の発達と組み合わせて海霧の変化を予測することである。私の国の海岸沿いにある水文観測所や気象観測所のほとんどは、今でもこの方法を使って海霧を予測しています。

2つ目は統計的手法であり、これは過去のデータを用いて水文・気象要素と海霧の関係について時間的・空間的な分布統計を行い、さまざまな記録のパターンを明らかにすることです。統計処理においては、水文・気象要素と気象現象およびその物理的意義との間の本質的な関係を十分に考慮し、統計結果が気象学的、気候学的意義を持つようにする必要があります。

3つ目は数値方式です。海霧の形成に寄与する要因は数多くあります。いくつかは主に空気の移流に基づいています。いくつかは主に空気（または下地表面）からの放射に基づいています。いくつかは冷却によって形成されます。いくつかは、過飽和と凝縮に達するために水蒸気の量を増やすことに依存しています。これらの方法を組み合わせたものもあります。そのため、海霧の形成過程を数値モデルで反映することは困難である。現在、予報部門では海霧の数値予報を行う際に、放射霧と移流霧を別々に考慮しています。

近年、数値予測と統計予測が統合されて統計的動的予測が行われ、比較的明らかな成果が得られています。