簡単には制御できないような風

制作：中国科学普及協会

著者: 気象科学チーム

プロデューサー: 中国科学博覧会

風は自然界で多くの働きをします。広い範囲にわたって熱と水蒸気を混ぜてバランスをとったり、空気の温度と湿度を調節したりします。雲や雨を遠くまで運び、地球上の水循環を完成させます。

風がなければ私たちは生きられません。風がなければ、花粉の拡散を風に頼っている植物は拡散したり繁殖したりすることができません。汚染された大気は薄められません。帆船は水上を航行できなくなります。多くの生物が生存のために依存している空気は「よどんだ水」のように、非常に汚染されたものになるでしょう...

しかし、風が強くなると、かなり怖いです。

1. フェーン現象

空気が山の尾根を越えると、風下側にフェーンと呼ばれる高温で乾燥した風が発生しやすくなります。このタイプの風は山風ほど頻繁には発生しません。これは山の両側の気圧が異なる場合に発生します。

山の片側に高気圧があり、反対側に低気圧がある場合、空気は高気圧の領域から低気圧の領域に移動します。空気が移動中に山にぶつかると、空気は遮られて上昇を余儀なくされ、気圧が低下して空気が膨張し、それに応じて温度が下がります。

空気が100メートル上昇するごとに気温は0.6℃下がります。空気が一定の高さまで上昇すると、水蒸気は冷気に触れて凝縮し、雨や雪となって降ります。空気は山の尾根付近に達すると薄く乾燥し、尾根を越えて斜面に沿って下降します。下降の過程では、フェーン現象により空気が再び濃くなり、気温が上昇します。

空気が100メートル下がるごとに、温度は1°C上昇します。そのため、空気が高い山々に沿って麓まで下がっていくと、気温が大幅に上昇することがよくあります。風上側と風下側の空気が同じ高さにある場合でも、風下側の空気の温度は常に風上側の空気の温度よりも高くなります。風下斜面に熱く乾燥したフェーン風が吹くと、風上斜面では雨や雪が降ることが多い。

フェーン現象には多くの有害な影響があります。果樹や作物が枯れて収穫量が減少することが多く、火災が拡大して森林や町に被害を与えます。 19 世紀には、フェーン現象が頻発する時期にアルプスの北斜面でいくつかの有名な火災が発生しました。フェーン現象は山岳地帯の大量の雪を溶かし、上流の川の谷で洪水を引き起こし、時には雪崩を引き起こすこともあります。地形が適していれば、強いフェーン現象によって局地的な風災害が発生し、山間の農家の屋根が吹き飛ばされたり、農作物がなぎ倒されたり、木が根こそぎ倒れたり、森林が損壊したり、さらには湖上の船舶が事故を起こしたりすることもあります。

嵐の中のトウモロコシ畑（写真提供：veer photo gallery）

フェーン現象には欠点もありますが、利点もあります。冬の雪解けを早めることができるため、牛や羊は来春まで待たずに屋外で放牧できるようになります。フェーン現象は地域の熱資源も豊かにします。たとえば、スイスのローヌ渓谷上流域のトウモロコシやブドウは、フェーン現象の熱によって成熟します。一方、フェーン現象の影響を受けない近隣地域では、これらの作物の成熟が困難です。

2. 乾燥した熱風

初夏には、私の国の一部の地域では、高温低湿度の風がよく発生します。これは乾燥した熱風であり、「熱風」、「火風」、「干ばつ風」などとも呼ばれ、短期間（通常3日間程度）継続する特定の気象現象です。

場所によって自然の特徴が異なるため、乾燥した熱風が発生する原因も異なります。毎年初夏になると、我が国の内陸部は暑くなり、雨が少なく、気温が急上昇し、気圧が急激に下がり、非常に強い大陸性低気圧が形成されます。この熱的低気圧の周囲では、気団の温度が上昇するにつれて圧力勾配が大きくなるため、乾燥した熱い空気の流れが熱的低気圧の周囲を回転し、乾燥した熱い風、すなわち乾燥熱風を形成します。強く乾燥した高温の風は、地元の小麦、綿花、メロン、果物に被害を与える可能性があります。

干ばつに見舞われたトウモロコシ畑（写真提供：veer Photo Library）

乾燥した熱風が農作物に与える害は、主に高温、干ばつ、強風によって空気と土壌の蒸発が促進され、農作物の水分が急速に消費され、クロロフィルなどの色素が破壊され、農作物の光合成と合成過程が妨げられ、植物が下から上まで急速に乾燥してしまうことに起因します。特に乾燥した熱風は、干ばつとともに農作物に被害を与えることが多い。作物の根は必要な水分を吸収できず、乾燥した熱い風が茎や葉から大量の水分を奪い、作物が萎れて早く枯れてしまいます。

3. 竜巻

竜巻は、古代神話で波間から現れて雲に乗る東シナ海の龍に似ていることからその名が付けられました。竜巻は激しく回転する円形の気柱であることは知られています。遠くから見ると、巨大なニシキヘビが空中にぶら下がっているように見えるだけでなく、象の鼻が絶えず揺れているようにも見えます。

竜巻（写真提供：veer photo gallery）

この大きな「象の鼻」はどのようにして生まれたのでしょうか?

自然界における竜巻は雷雲の中で発生します。雷雲では空気が激しく乱れ、上空と下空の間に大きな温度差が生じます。地上の気温は20度くらいですが、高いところに行くほど気温は下がります。積乱雲の頂上の高度8,000メートル以上では気温が氷点下30度まで下がった。このようにして、上空の冷たい空気は急速に下降し、下空の熱い空気は激しく上昇します。

上昇気流が高高度に達したときに強い水平風に遭遇すると、上昇気流は「逆さまにぶら下がる」（下向きに回転する）ようになります。上空の交互の乱れにより回転効果が生じ、多数の小さな渦が形成されます。これらの小さな渦は徐々に拡大します。上下の揺れはどんどん激しくなり、ついには大きな渦を形成した。

竜巻が発生する場合、複数の竜巻が発生することがよくあります。時には、同じ積乱雲から 2 つ以上の「幹」、つまり漏斗雲が現れることもあります。ただ、いくつかの「象の鼻」は下方に伸び始めたばかりですが、いくつかの「象の鼻」の下端はすでに地面に触れているか、地面に触れた後に雲の中に引っ込んでおり、いくつかは雲の底で伸びたり縮んだりしていて、地面に垂れ下がらないのです。

竜巻の風速はどれくらいですか?風速計は破壊に耐えられないため、人々はまだそれを測定できない。極端な場合には、秒速 300 メートルに達したり、音速を超えたりすることもあります。

特に恐ろしいのは竜巻内部の低気圧です。この低圧は特殊な吸引ポンプのように機能し、接触した水、ほこり、木などを吸い上げて高い柱を形成します。これを昔の人は「逆さ吊りの龍」とか「水を吸う龍」と呼んでいました。竜巻の爆発的な効果と巨大な風の力が同時に作用すると、それが引き起こす被害と損失は極めて深刻なものになります。