積乱雲の内部(雷雨2)

積乱雲はいろんなものが集まってできています。だからいろんなものが出てきます。雨、あられ、雹、雪、雷、竜巻、ダウンバースト等々。

積乱雲を理解するのは大変そうですが、雷雨は積乱雲で起きるのだから仕方がありません。ていうか面白いです。

なので今回のテーマは積乱雲の中身です。上の図は積乱雲内部をできるだけ簡潔に表現したものです。順番に説明していきます。

1.イメージ図の説明

● 左端の数字・・高度(大まかなイメージと捉えてください)

● 矢印・・赤は上昇気流、青は下降気流

● 横に伸びる曲線・・温度のライン(0℃と-40℃)

 上に盛り上がったところと下にへこんでいるところがありますが、これは潜熱の影響です。

潜熱についてはこのブログの「水の循環」の項目内で詳しく取り上げています。

● 水分子の種類・・〇や◇などで表現(説明は図の中にあります)

2.水蒸気から氷晶まで

ここから地上(海上)の水蒸気が積乱雲を作り、雨を降らすまでを2段階で考えていきます。雲から雨が降る仕組みについては、このブログで用いている分類では「2 水の循環」の範囲になるので、ここでは詳しい説明は省きます。いずれ記事にする予定です。

2-1 水蒸気を含む空気が何らかの理由で上昇し、上空で水蒸気が細かい水滴雲粒)となります。

2-2 この時、水蒸気から水への状態変化により周囲に潜熱(凝結熱)を放出します。そのため周囲よりやや温度が高くなります。

2-3 温度が高くなると空気は軽くなって、さらに上昇気流が強まります

2-4 水滴はさらに上昇し温度は0℃以下になります。でも水滴はすぐには凍らずに「過冷却水滴」になります。過冷却水滴とは0℃以下でも凍らないでいる水のことです。これについては後日詳しく考えます。

2-5 過冷却水滴がさらに上昇していくと凍って「氷晶」、つまり細かい氷の粒になります。

3.氷晶から雨まで

3-1 氷晶が次第に成長して氷粒子となります。

3-2 氷粒子は下降・上昇を繰り返すとあられに成長します。

3-3 大きくなったあられや雹は上昇気流でも支えることができなくなって落下していきます。

3-4 あられや雹は0℃のラインを抜けると次第に融けていって雨粒となります。

3-5 以下の理由で下降気流が生じます。

 ● 周囲から潜熱を吸収し、大気が冷やされ重くなる

    氷から水へ(雲の中) ⇒ 融解熱

    水から水蒸気へ(雲と地上の間) ⇒ 蒸発熱

 ● 降水粒子(あられや雨など)は落下する際に周囲の空気を一緒に引きずり降ろす

3-6  下降気流の下では激しい雨となります。あられや雹で融けきれなかったものは、そのまま降って来ます。冬なら雪が降ることもあります。

以上 積乱雲の中身をざっと調べました。今日はここまで、積乱雲と雷雨は奥が深いので実際どこまで掘り下げたらいいのやら...迷うところです 🙄 

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