気象

2021/08/16

雨の合間に散歩

8月も,はや後半に入りました.ところが日本列島には秋雨前線が早々と居座り,各地に大雨を降らせています.こんなに早く秋雨前線が発達するのは,太平洋高気圧が弱く,かつオホーツク海高気圧が強まっているからでしょう.さらに東シナ海から暖湿流が流れ込んで,莫大な量の水分を前線に補給し続けているからです.

オホーツク海高気圧が強まると,当地では決まって冷たく湿った北東気流が入るのですが,ここ数日はまさにそのようなお天気.茨城沖の海上では霧が発生していると思われます.雨が降ったりやんだりのお天気なので,なかなか出歩くことができない中,今日はお昼前後に雨が上がったので久しぶりに近所を散歩しました.

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田植えが早かった田んぼでは,すでに稲穂が頭を垂れています.今月下旬か来月初めには稲刈りをするのだろうと思います.稲を狙ってスズメの群れが田んぼに入っているのが,農家にとっては悩みのタネ.鳥追いという行事が生まれたくらい,昔からの困りごとだったのでしょう.

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一方,大きくなったクリのイガも見つけました.まだ中身は熟していないと思いますが,どうも今年は春から季節の移り方がだいぶ早いように思います.

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2021/08/10

目覚めたら眼前に巨大な虹

台風くずれの温帯低気圧が日本海に入って発達したため,関東から東海にかけてはお約束の強風.愛知県の豊川では突風で建物の外壁が損壊したようです.お稲荷さんは大丈夫だったのかな?

当地でも昨日は朝から夜通しで強風が吹き荒れ,特に南側斜面の縁に立つ我が家では,常時風速 10 数 m の風が吹きすさぶものですから,うるさくてよく眠れませんでした.

そう思いながら朝起きてカーテンを開けてみると,なんと目の前に明るく巨大なが輝いているではありませんか.これで一気に眠気が吹き飛びました.

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虹に何色あるのかは,民族,言語,文化,時代によって異なります.連続して分布しているものをいくつのカテゴリーに分けるかという,クラスタリングの問題に帰着できるので,そもそも唯一絶対の正解はないのです.日本ではかつては 5 色だったようです.中には 2 色という文化もあるそうです.日本では現在は 6 色と数えるのが標準らしく,高校の物理の教科書にはそう書いてあるそうです.

朝方に虹が見られることは珍しく,今日は何かいいことがあるのではないか?と思いましたが,よく考えてみたら今日は Covid-19 ワクチンの 2 回目の接種日でした.1 回目の接種のときの記事はこちら.7月中に 65 歳以上の接種を完了させるって,誰か言っていましたっけ?ろくに予約も取れない体制を作っておいて,よくそんなウソを言えるものです.

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2021/08/07

積乱雲が作った反薄明光線

昨日の夕方もツバメのねぐら入りを見に行ったのですが,観察する場所が良くなかったのか,ツバメの群れが遠くにしか,しかも薄暮の中の順光でしか見えず,ちょっと残念な思いをしました.

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ツバメが集まってくる間に見えたのが夕陽に覆いかぶさるように発達した積乱雲.そして東の空に伸びる反薄明光線

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夕陽周辺の雲の凸凹が少ないので光条の数は少なかったのですが,今の時期は見やすい条件がそろっているので,さほど珍しいものではありません.だいぶ前に撮影した典型的な写真はこちら

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2021/08/05

ツバメのねぐら入りとかなとこ雲

今週は家人のリクエストで連日のようにツバメのねぐら入りを見に出かけています.先週末の夕方の散歩でツバメの集団を見つけ,それが飛んでいく先を想像して考えた家人の推理がうまく当たり,一発でねぐらの位置を突き止めることができました.ただしねぐらは非常に広い範囲のヨシ原に分散しているので,密度という点ではやや低め.それでも薄暮の中で夕焼雲をバックに数千羽のツバメが渦を巻いて降下していくさまは圧巻です.

以前は毎年のように見に行っていた霞ヶ浦のねぐらが3年ほど前から使われなくなったので,久しぶりにねぐら入りを楽しむことができました.

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昨日はちょうど栃木県方面に巨大なかなとこ雲が見られました.周辺には家来を引き連れているかのように積乱雲がちらほら.かなとこ雲は対流圏界面にまで発達した積乱雲成層圏に突入できずに水平方向に流されてできるものなので,雲頂部の高さは優に 10,000 m を超えているはずです.雲の下では一時激しい雷雨が降ったことでしょう.

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2021/03/29

春の異常高温

3月もいよいよ月末へ来て,低気圧の通過とともに暖気が入り,異常な高温となっています.もともと平年を上回る暖かさだったので,これでますます春の進行が進み,一気に初夏まで行ってしまわないか心配です.

サクラが満開になったと思ったら,ほぼ同時に木々が芽吹き始めました.一足先に芽吹き始めていたヤナギの木は,すでに茂った葉が風にそよいでいます.

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調整池では,カルガモ以外のカモはほぼ姿を消し,ダイサギ(亜種オオダイサギ)もほとんどが渡去した模様.今日はタシギも見られませんでした.そりゃそうでしょう,こんなに暖かいのですから.代わって,まもなくサシバとシギチ(シギ,チドリ類)が見られるのではないかと思います.

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2020/10/11

花落知多少

台風が接近して秋雨前線の活動が活発となり,3日間続けて雨が降った翌日,青空は見えませんでしたが空気が暖かくなっていたので近所を散歩.

すると住宅地の中のそこここでキンモクセイの花が大量に落ちて積もっていました.雨が降り続いたからでしょう.孟浩然の有名な五言絶句春暁」が思い出されます.

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さわやかな秋晴れが待ち遠しくなってきました.

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2020/09/05

台風のエネルギー

一昨日ポストした記事では,台風のエネルギーについて大雑把に評価して,それが従来言われてきたものとオーダーが異なるという悩みを書きました.その後もう少し視野を広げて評価をやり直したところ,だいぶ従来の定説との整合性が得られるようになりました.

まず従来の定説を調べてみると,以下の3つが見つかりました.

  1. 一昨日の記事に載せた「台風の正体」(朝倉書店,2014年)に 4.5 x 10^19 J という記載があるそうです.
  2. 国土交通省中部地方整備局が設置した「中部地方の天変地異を考える会 第6回検討会」による「天変地異のエネルギー(試算値)(2006年)」があります.オリジナル資料には当たれないのですが,1976年の台風17号の降雨量を 837 億トンと見積もり,それをもとにこの台風のエネルギーを 1.8 x 10^20 J と推算しています.
  3. 放送大学愛媛学習センター客員教員の岡野大氏による推算が,同センターのニューズレター「坊っちゃん」(第98号,2019年12月)に掲載されており,降雨量を 1,000 億トンとしてエネルギーを 2.2 - 2.5 x 10^17 J と見積っています.

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skeezeによるPixabayからの画像

次に台風の持つ力学的エネルギーですが,台風のモデルを修正し,ある半径より内側の剛体回転するコアと,その外側の渦なしのポテンシャル流れという2層構造にしました.そしてコア半径を 10 km,コア外周部の最大風速を 80 m/s,台風の外縁半径を 1,000 km,台風の鉛直方向の広がりを 8,000 m として計算をやり直し,全力学的エネルギーを 7.8 x 10^16 J と見積りました.前回の評価よりも値が小さいのは,コアを導入したので,中心の特異点周辺の非現実的に高い風速を評価せずにすんだためです.なお鉛直方向の温度や密度は一定と簡略化していますので,上記は過大な評価になっており,もう少し厳密に計算すれば,この半掛けくらいが良いところだと思います.これは以下の見積もりでも同様です.

で,このままでは潜熱との関係が不明なので,次に潜熱の評価を行いました.台風が半径 1,000 km,高さ 8,000 m の円柱状の空気の塊であるとして,その内部が飽和水蒸気で満たされていると仮定すると,そこに含まれる潜熱は 1.4 x 10^21 J という膨大な量になります.これは定説 (1) の 4.5 x 10^19 J よりもずっと大きな値ですが,これはあくまである瞬間に保持可能な最大の潜熱なので,水蒸気が凝結して熱が解放されなければ外部に対する作用はありませんし,時間が経つとともに放出されていく潜熱の時間積分を評価できているわけでもありません.

それでは放出される潜熱をどうやって見積もるかというと,降雨量を見積ればよいのです.つまり以下のようなモデルを考えます.海面から水蒸気が台風内部に補給されますが,そのうちのある割合が凝結して雲となり潜熱を放出します.雲の密度には上限があるはずで,それを超えた分が雨となります.そのような定常状態を想定すると,単位時間当たりの降雨量を見積れば,単位時間当たりに放出された潜熱がわかることになります.

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WikiImagesによるPixabayからの画像

そこで台風の半径 1,000 km の範囲のうち,5 % の面積割合で 10 mm/h の降雨があると仮定します.これがどれくらい実際の現象と整合しているのかわかりませんが,まずはオーダーを見積ってみます.すると降雨量は 1.6 x 10^9 t/h,潜熱の放出は 3.8 x 10^18 J / h であることがわかります.つまり上記の割合で降雨があり,途中のエネルギー変換効率が 100 % であれば,1時間もしないうちに運動エネルギーを賄えることになります.このことから,降雨量の多寡と変換効率の大小によって台風が発達する速さが変化することもわかります.実際の変換効率は非常に小さい,おそらく数 % 程度のオーダーだと勝手に想像しています.すると台風の発達には少なくとも 24 時間程度は必要だということになります.

シナリオを再構成してみます.海面から水蒸気が補給され,その一部が凝結して雨となり潜熱が放出されます.そのようにして台風内部に潜熱由来の運動エネルギーが蓄積されていくのですが,変換効率の低さから,台風が十分に発達するにはある程度の時間がかかるということになります.運動エネルギーの一部は粘性で散逸され再び熱に変わりますが,降雨や外部への熱伝達により台風内部に回収されないエネルギーがあるはずです.台風が発達して最大風速が上がるほど回収できない散逸エネルギーも増えるので,どこかで潜熱から供給されるエネルギーと散逸されるエネルギーが均衡して台風の発達は止まり,そこが最大勢力ということになります.

このシナリオで何を以って台風のエネルギーと定義するかですが,私は当初,各瞬間の運動エネルギーのことだろうと考えました.しかし従来の定説とはあまりに桁が異なるので,これは定説で定義されているものとは異なるようです.定説ではおそらく,台風が発達して衰退する数日間の間に,潜熱から供給されるエネルギーを積分したものをエネルギーとして定義しているのではないでしょうか?つまり総降雨量から推定できるということになるので,推算根拠となる降雨量が併記してあることと整合します.このエネルギーが台風の進路に当たる領域で暴風や暖かい雨として散逸されていくので,被害の規模を見積るにはこのほうが適切なのでしょうが,変換効率の低さを考慮に入れないのは気になります.

上記の見積もり例では,潜熱からのエネルギーの補給を 48 時間積分したものが 1.8 x 10^20 J となるので,これでちょうど定説 (2) の値と等しくなります.ちなみに,定説 (2) の総雨量 837 億トンは,私の上記の見積もりの時間雨量 1.6 x 10^9 t/h を 52 時間分積分した量に当たるので,かなりいい線行っています.

この考察がどの程度正しいのか,専門家に評価してもらえないかと思います.上記の本「台風の正体」を読めばわかるのでしょうね.

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2020/09/03

雲湧き立つ

Maysak こと台風9号の余波で,日本の南海上から暖かく湿った空気が押し寄せ,雨雲が湧いてはにわか雨を降らせています.昨日もかなり強いにわか雨が降りましたが,当地では今日も午前中に何度もパラパラと降られました.1,000 km 位離れていてもこのように影響を与えるというのは,やはり台風とはすごい気象現象だと思います.

我が家の2階の窓から南側を見ると,ちょうど千葉から東京にかけて積乱雲が連なって湧いていました.

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台風9号は去っていきましたが,それよりもずっと強い台風10号 Haishen (海神)が週末に西日本に接近するそうです.これは怖いですね.伊勢湾台風級の強さらしいので,送電用鉄塔が倒されたり,車が飛ばされたり,家の屋根が剥がされたりと,竜巻級の災害が起きないかと心配です.


私が子供のころは,台風が持つエネルギーは原爆何10個分あると言われていたものですが,最近はこういう言い方はしなくなりました.比較する対象が適当ではないので,そう言われてもエネルギーが大きいのか小さいのかピンときません.

この記事によれば,一つの台風が持つエネルギーは 4,500 京 J = 4.5 x 10^19 J とあります.これはいくら何でも大きすぎるというのが私の直感ですが,ちょっと計算してみましょう.

核爆発のエネルギーには TNT 換算という単位が用いられ,1 kt が 4,184 GJ = 4.184 x 10^12 J となります.台風1つのエネルギーを TNT 換算で表現すると,4.5 x 10^19 / 4.184 x 10^12 = 1.075 x 10^7 kt ということになり,これは広島型原爆が 15 kt だとすると,1.075 x 10^7 / 15 = 71.7 万個分ということになりますが,やはり大き過ぎる気がします.


台風の力学的エネルギーをものすごく大雑把に見積ってみます.中心に集中した渦度がある2次元のポテンシャル流れが台風だとします.鉛直方向には海抜 0 m から 8,000 m まで一様だとします.非常に強い台風を想定して中心からの距離 10 km で 風速が 60 m/s あるとします.この台風が持っている全力学的エネルギーを,台風の中心に近い半径 0.1 km から 1,000 km の範囲で合計すると,計算の詳細は省略しますが,ごく大雑把に 1.0 x 10^17 J と見積ることができました.

これを先ほどの 4.5 x 10^19 J と比べると,2桁以上の開きがあるので,その差を埋めるのは容易ではないという気がします.もっとも私の計算は力学的エネルギーだけなので,水蒸気が持っている潜熱のエネルギーを考慮に入れていません.しかし,水蒸気量が皆目見当がつかない(無理やり最大可能量を見積ることはできますが)のと,潜熱がすべて解放されるわけではないこと,また解放された潜熱は台風内部で力学的エネルギーに転換されるので,転換された分は上の見積もりに入っているはずです.

従って潜熱のエネルギーを考慮したとしても,2桁以上も異なるとは考えにくく,朝倉書店の「台風の正体」に書いてあるという見積もりがどのような根拠に基づくのか,知りたいところです.海面からどんどん水蒸気が補給されてそれが1週間も続くと,2桁くらい大きなエネルギーが補給できるということなのかなぁ?でもそれが全て解放されるわけではないからなぁ・・・

接地面で粘性によって散逸されるエネルギーを水蒸気の潜熱で補い続けて勢力を維持すると仮定すると,その期間の散逸されたエネルギーをすべて積分すれば,1桁以上は大きな値が出せそうな気はしますが,これはある時点での台風が持っているエネルギーではなく,台風がその生涯を通してばらまいたエネルギーということになります.

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2020/08/23

3週間ぶりの待望の雨

今年の梅雨は長雨で,あらゆるものが湿気って鬱陶しかったのですが,8月に入ってようやく梅雨が明けてからは好天が続き,気温も高い日が続いて今度はカラカラになってしまいました.しかも各地で雷雨のニュースを聞くわりには,当地にはそのような積乱雲はやって来ず,暑く埃っぽい日々に閉口していました.

今日で梅雨明けから3週間以上経っているのですが,ようやく待望の雨が,それもかなりたっぷりと降りました.本州南海上で発達した熱帯擾乱という低気圧のおかげです.天気予報で予想されてはいたのですが,雨雲レーダーで見ている限りは雨雲はシングルセルが主体で非常に局所的なので,うまく当たるかどうかわからなかったのです.時間雨量 30 mm 程度の雨が30分以上続いたので,これでしばらく大地は潤うことでしょう.

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雨が空振りだったら庭の木々に水やりをせざるを得なくなると思っていたのですが,これで水やりは免れました.また,昨日から茨城沖から北東気流が入って猛暑は収まったので,ようやく雑用のために体を動かす気になってきました.

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2019/11/21

今年の秋は黄色

今日は風も収まって絶好の秋のお散歩日和.所要があったこともあって朝と午後の2回も近隣を歩き回りました.おかげで歩数は合計で 12,000 歩ほど,距離は 8.5km にもなりました.

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当地では紅葉が終盤を迎えているのですが,今年は紅葉ではなくて黄葉のほうが目立ちます.夏の高温や10月の多雨,11月も気温が高めだったなど,いろいろな条件が重なっているのだと思いますが,美しい紅葉は少なく,むしろ黄葉が非常に目立ちます.

ただ,イチョウの黄葉と落葉は例年に比べると遅れています.毎年,11月20日頃から大量に落葉し始めるのですが,今年はまだ緑の葉をつけているイチョウが目立ちます.やはり秋の高温が影響しているのでしょうか?

当地に新しく作られた遊水池は2シーズン目の冬を迎え,今シーズンでは初めてコブハクチョウがやってきました.昨シーズンはこの遊水池にかなり長い間逗留していたのですが,今年はどうなるでしょう?先日も書いた通り,カモ類の数と種類が増えてきているので,大変楽しみにしています.

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例年だと霜が降りる頃なのですが,今年はいつが初霜かな?

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