2005年12月の日本海側における豪雪・風害について

山川修治

1.新潟県などで起きた大停電

2.羽越線の事故

3.豪雪の要因

1．新潟県などで起きた大停電

日本列島はこの12月，稀にみる寒波・豪雪に見舞われました。秋田，盛岡，広島，鹿児島，高知などで12月としての最深積雪量を記録。秋田の56cm（23日00時まで）は，12月の観測史上88年ぶりという大記録でした。特に，年間通しての最深積雪量を更新したところも群馬県の水上の234cmをはじめ11地点にのぼりました。

22日には新潟県など広域で停電となりましたが，それは爆弾低気圧が原因でした。爆弾低気圧は，１日のうちに24hPa以上も中心示度が低下・発達する低気圧です（緯度によって幾分基準が異なりますがここでは省略）。

21日21時には能登沖，東海沖にそれぞれ996hPa，関東東方沖に998hPaの低気圧があり，「三つ玉低気圧」状態だったのですが，それらが22日21時には北海道東方沖で960hPaと976hPaの低気圧に猛発達，その24時間の中心示度差は36hPaにも達しました。

低気圧が急激に発達した要因としては，

1. 関東地方の東方沖（黒潮続流域）に例年以上の暖水が存在していたこと
2. 第1級のシベリア寒気団が北日本付近に残存していたこと
3. 気圧の谷が上空ほど大きく西に傾いていた（傾圧性が大きい）こと

が，低気圧性の渦の発達に強く効いたと考えられます。

その爆弾低気圧の発達過程で，突風が吹きすさぶなか，22日08:12から新潟県などで大停電が起こりました。それは海塩粒子を含む雪が電線の絶縁体（がいし）に付着し，ショートするなどの事態が生じたためとみられます。

当時，三陸沖で発達中の爆弾低気圧に向かって，日本海北部から吹き込む積雲群が帯状に北陸地方・東北地方南部へ進入していたことがわかります（図１）。その雲バンドは奥羽山脈を越えても衰えることなく，低気圧の中心に吸い込まれ，低気圧をさらに発達させる原動力になりました。24日03時頃には爆弾低気圧は最発達し，アリューシャン列島の中央部で944hPaという稀にみる強度に達しました。

2．羽越線の事故

時間を遡りますが，日本付近で北西季節風が吹き荒れていた19日に，シベリア西部の北極海沿岸で生まれた寒冷渦（上空に強い寒気団を伴う低気圧）は，大変珍しいことに，シベリア高気圧の間隙を縫って南東進し，極寒のバイカル湖上空を−45℃（500hPa）という超第一級寒気団を伴って23〜24日に通過しました。上記，北陸の雪害を引き起こした爆弾低気圧がアリューシャン列島で最盛期に達した24日には，その寒冷渦はロシアから中国北東部へ進入，翌25日には，日本海北部へ入り，それに伴う寒冷前線が日本海で出現，この寒冷前線に伴う突風が列車事故につながりました。

そして，25日19:07，羽越線の秋田発・新潟行の特急列車「いなほ14号」が最上川鉄橋のすぐ南で脱線・転覆，痛ましい事故の発生となってしまいました。当時，寒冷前線は東北地方の日本海沿岸にさしかかり，その南縁に比較的暖かい南西からの強風が吹き込み，上空の寒気との間で大気は非常に不安定になっていました。最上川鉄橋付近の川沿いにて気流が収束，一段と強風になっていたと推測されます。最上川の北に位置する酒田では，19:10に21.6m/sの最大瞬間風速が観測されましたが，鉄橋周辺では微地形効果も加わって，その1.5倍ほどの30m/s程度の暴風となり，上昇気流（風速計では測定できない）が生じたとも推測されます。また，レーダーでは寒冷前線に沿って南西から北東へ連なる線状の積乱雲が捉えられ（図２），激しい発雷があったことと符合します。運転手や乗客の「浮き上がるように感じた」という証言と，付近の小屋が跡形もなく吹き飛んだという状況証拠から，積乱雲（雷雲）の下で竜巻が発生した可能性があります。あるいは，雷を伴うダウンバースト（上空の寒気塊が急激に下降する現象）が起こり，そのバウンドで突風が吹いた可能性もあります。さらに，列車が100km/h＝28m/sという速度で運行しており，風速との相対的な兼ね合いで，車体への強い風圧が加わったとみられます。

寒冷前線が通過する数時間前までは，比較的緩やかな南風が吹いています。しかし，寒冷前線の接近とともに短時間のうちに南西から暴風「下層ジェット」が吹き，次いで北西からの強風への急変しますが，その急変点で竜巻・ダウンバーストなどの激しい気象現象が起こりやすくなります。JR東日本では20m/s以上で警戒（25m/s以上で徐行指示，30m/s以上で運休；一般規制区間）という基準があるとのことですが，寒冷前線接近時には，風の急変を念頭において，数時間先の予測を含めて，安全第一に事前に徐行指示を出す必要があるといえますし，少なくともそのような気象の急変が予測される場合には，局地的な強風が生じやすい鉄橋などでは十分減速するということを慣例づける必要があるといえるでしょう。また，防風林などの風を弱めるための対策を施しておくことも大切になります。

3．豪雪の要因

さて，例年より早い時期に豪雪となった要因としては，いったいどのような事柄が考えられるのでしょうか。次の５項目を挙げることができます。

1.北半球の大気大循環が典型的な３波循環であったこと

北極をめぐるジェット気流が大きく蛇行し，３地域，つまり北米，欧州，そして東アジアへ寒波が流出しやすい状況となっていました。特に東アジアはチベット・ヒマラヤ山塊の風下にあたるため，深い気圧の谷が居座り，寒気団が南下しやすい状態が維持されました。

2.北極振動（AO：Arctic Oscillation）が負であったこと

北極寒気団は極圏に閉じ込められて蓄積する段階（AO：正；今秋はほぼこの型）と，その寒気団が中緯度に氾濫する段階（AO：負）とがありますが，今回の寒波はまさに寒気の氾濫期にあたっていました。

3.日本海の海面水温が季節的に高いこと

日本海の海面水温は平年に比べればむしろ低温となっていますが，もともと12月は海面水温がまだやや高く，10〜15℃程度の状態にあります。そのため，この時期に第一級の寒波が到来したことにより，激しく蒸発が起こり，大量の水蒸気が雪雲になるわけで，湿り気を多分に含んだ「湿り雪」となったことが，建物倒壊や雪崩の頻発といった雪害に至った原因といえるでしょう。日本海沿岸では，秋から初冬にかけての海面水温があまり低下していない時期に，強い寒波が襲来すると，発雷・突風・竜巻などの突発的な災害が起こる危険度が高まります。

4.太平洋の小笠原諸島南東沖からハワイ諸島西方沖にかけて海面水温が高いこと

この海域に平年に比べて高温の海水が存在していると，同海域で平年以上に上昇気流が発達し，それを補うように，その方面へ向かう北西季節風が強化されます。ハワイ諸島西方沖まで波状の寒波がはるばる及んでいることは，寒気団に伴う積雲群・寒冷前線とさらに先行する（東方の）寒冷前線から読み取ることができます（図３）。

5.太陽活動と成層圏循環の関係

太陽活動・成層圏循環と対流圏の気候との関係についてはまだメカニズムが十分解明されていませんが，太陽活動が極小期で，かつ熱帯上空の成層圏下部で西風の場合には，北極寒気団が発達し，中緯度へ影響を及ぼしやすいという関係が指摘されています。今冬はその条件に合致しており，このことは注目に値します。

以上のように，諸条件が重なって，史上稀にみる豪雪と雪害・風害に見舞われたと考えられます。

更新日：051229

アメリカに来襲するハリケーンについて

山川修治

1.ハリケーン発生位置・コース

2.急発達して猛烈な強さで上陸した要因

3.台風との違い

未曾有の高潮水害をもたらしたハリケーン「カトリーナ」に引き続きハリケーン「リタ」がアメリカ南部に上陸しました。相次ぐハリケーンの上陸に関して，質問にお答えします。

1．通常年のハリケーン発生位置・コースとの違いは？

北米・中米に上陸するハリケーンのうち，約２割は東太平洋から西岸を襲います。約８割を占めるのは大西洋あるいはメキシコ湾方面からのものなので，ここではそれについて述べます。例年は熱帯（赤道付近を除く）西大西洋で発生して北上し，フロリダ半島に接近して北東へ向きを転ずるものが最も一般的なコースですが，カリブ海で発生し北西進するものもしばしばみられます（NOAA,2005）。強いハリケーンの大半は，アフリカ北西岸，ダカール西方沖のヴェルデ岬諸島付近から西北西方にかけて発生した熱帯低気圧が発達したものです。 しかし，今回は両ハリケーンとも，熱帯低気圧としての発生場所は中米寄りの西インド諸島付近でした。「カトリーナ」はフロリダ半島南東方のバハマ諸島で，「リタ」はフロリダ半島南端沖でハリケーンになり，西進し，海水温の高いメキシコ湾に入って急発達，一気に最強のカテゴリー５（下記）にまで達しました。なお，北大西洋・メキシコ湾・カリブ海におけるハリケーン・シーズンは9月上〜中旬を中心とする8〜10月（カテゴリー３〜５の96％；Landsea,1993）で，台風とほぼ同じです。

2．このように急発達して猛烈な強さで上陸した要因は何でしょうか？

主として次の５つの要因が重なったとみられます。

1.海面水温の上昇

西大西洋からカリブ海にかけて，海面水温が平年より0.5〜２℃高い状態が春から継続してみられます。高海水温はハリケーン発達のエネルギー源になります。このことは急激な発達の最も重要な原因といえます。

2.鉛直方向の風向風速差（鉛直シア）の縮小

対流圏の風向風速が上下方向にあまり変化なく，下・中・上層いずれも弱い東風の状態となっていました。これにより，積乱雲群がハリケーンとして組織立って発達していくのに好都合だったというわけです。

3.活発な偏東風波動

アフリカ中部のサハラ砂漠の南側を吹く貿易風中を西進する偏東風波動「アフリカ波動」の一部には，大西洋に出て再発達しハリケーンになるものがあります。今年のアフリカ波動は特に顕著です。サヘル（サハラ南縁地帯）でも所々で大雨が降っていますが，その降雨が多いときにはハリケーンが活発化しやすいということが知られています。これに対して，その北方のサハラ砂漠から舞い上がって西方に移動するダスト域は乾燥しているため，ハリケーンは発生しにくいと指摘されています。

4.正の北大西洋振動（NAO）

北大西洋とその周辺の気候は南のアゾレス高気圧と北のアイスランド低気圧によって支配されています。NAOとはアゾレス高気圧とアイスランド低気圧の振動現象で，ともに強いのが正，ともに弱いのが負の状態です。上記�@の影響で熱帯の対流活動が活発化したため，北大西洋のアゾレス高気圧がやや北へシフトして発達，加えて，正のNAO状態になったこと（8月）に関連して，同高気圧が東西帯状に張り出したため，ハリケーンはその縁辺のメキシコ湾を西北西へ進行し，北へ転向して間もなくアメリカ南岸へ上陸するという結果になりました。

5.熱帯成層圏の西風

ここでは詳しく述べませんが，成層圏中・下部では，西風が強い時期と東風が強い時期が12〜16か月ごとに交代しています。成層圏最下部では2004年夏から西風（ないし弱い東風）状態となっており，それが対流圏における鉛直シアの縮小（上記2）につながっています。

3．ハリケーンの規模は台風と比べてどう違いますか？　また，中心付近の最大風速の求め方は？

日本では中心付近の最大風速（10分間の平均値）17.2m/s以上が台風の基準とされています。一方，アメリカでは中心付近の最大風速（1分間の平均値）33m/s以上がハリケーンの基準です。このように基準時間が異なるため，台風とハリケーンを単純に比較することはできず，最大風速１分間平均値の方が10分間平均値より12％ほど強めにでます。例えば，同じ風の状態で比較すると，57m/s（ハリケーン1分間値）≒50m/s（台風10分間値）となります。

ハリケーン「カトリーナ」は8月28日に最も発達して80m/s（カレゴリー５）に達し，その翌日，64m/s（カテゴリー４）でニューオーリンズ付近に上陸，最大瞬間風速（2〜3秒間値）78.3m/sの暴風が吹き荒れました。また，ハリケーン「リタ」もカテゴリー５に達し，２日後にカテゴリー３でテキサス・ルイジアナ州境付近に上陸，再び被害をもたらしました。

中心付近の最大風速は，その中心気圧から求められます。衛星画像に基づいて中心気圧を推測する方法として現在世界的に普及しているのがドボラック法（Dvorac,1984)で，台風を取り巻く雲のパターン（台風中心に対する円弧状雲列の角度，中心部を覆う厚い上層雲塊の大きさ）と目の直径から定量化し，0.5〜8.0（0.5刻み）のCI数（current intensity number）を算出し，中心気圧が推定されます。アメリカでは衛星画像に加え，飛行機観測，レーダー観測などで得られた気象データを参考にして中心気圧が求められています。

【参考文献】 Dvorak,V.F. (1984) : NOAA Technical Report. NESDIS 11, NOAA, 47p. Landsea,C.W.(1993): A climatology of intense (or major) Atlantic hurricanes. Mon.Wea.Rev., 121, 1703-1713. NOAA（2005）：Tropical cyclone climatology. http://www.nhc.noaa.gov/pastprofile.shtml

更新日：050927

ハリケーン　カトリーナの瞬間最大風速

山川修治

『ハリケーン「カトリーナ」による被害が問題になっていますが，最大瞬間風速80m/sというのには驚きます．またビルの窓ガラスが全てなくなっている写真がありましたが，このような風速のせいでしょうか．このような風速はどんな条件で生じるのですか．日本の台風ではどの位の風速が観測されているのですか．』

【以下はこの質問についての，地球システム科学科山川修治教授の答えです】

風速と風圧の間には　WP＝V²/16　という関係があります(1)．

ここで， 風速：V，風圧（速度圧）：WP　とします．

NOAAの報告によれば，ハリケーン「カトリーナ」に伴う最大瞬間風速は78.3m/s　でした．上記の式に代入すると，風圧WPは，WP＝383kg/m2となります．この凄まじい圧力によって，ビルの窓ガラスが次々に割れてしまった可能性があります．

ただし，窓ガラスを壊すインパクトは飛来物（建造物等の破壊物や小石など）がぶつかることによる場合が多く〔2〕，今回もそれが直接の打撃になった可能性が高いと考えられます．

また，建物内外の気圧差も影響したかもしれません．

過去最大瞬間風速		103.2m/s	1934年4月12日	アメリカ ニューハンプシャー州 ワシントン山(1010m)	発達し た低気圧に伴うトルネード通過時に生じたとみられる〔3〕	WP=666kg/m2
日本の最大瞬間風速の極値	平地	85.3m/s	1966年9月5日	宮古島	台風6618号「第2宮古島台風」	WP=455kg/m2
	山岳	91.0m/s	1966年9月25日	富士山山頂	台風6626号による〔3〕	WP=518kg/m2

今回のカトリーナは，最強中心示度902ｈPaという確かに希にみるハリケーンでしたが，このレベルの熱帯低気圧は数年に1度程度，熱帯海洋のどこかで現れます．

海水温の上昇が明瞭な年にはその危険度が高まります。その典型が今回のカトリーナといえるでしょう．

【参考文献】 〔1〕高橋浩一郎（1968）：『気象災害論』地人書館，ｐ.74. 〔2〕朝倉正ほか編（1995）：『気象ハンドブック』朝倉書店，p.678. Ayscue,J.K.（1996）：Hurricane damage to residential structures: risk and mitigation.
http://www.colorado.edu/hazards/wp/wp94/wp94.html

更新日：050917

黒潮大蛇行渦中の濃霧によるタンカー衝突

山川修治・河合隆繁

2005年7月15日未明，4時5分頃，熊野灘でタンカー同士が衝突し，炎上するなど，15〜16日にこの付近からその東方海域にかけて海難事故が相次ぎました。当時，その海域では濃霧が発生し，視界は10ｍ程度でした。

15日6時47分（日本標準時）のNOAA衛星画像をみると，赤外画像(画像1)では薄く写っているだけですが，可視画像(画像2)では克明に濃霧の存在がわかります。

現在，昨夏に生じた黒潮大蛇行が継続中です。黒潮は紀伊半島南端沖から南へ大きく迂回しており，その東側にあたる熊野灘沖には反時計回りに渦巻くやや低温の（25℃前後はあるが南方に比べると数℃低い）海域があります。そのため，北方の梅雨前線に向かう弱い南よりの風（暖湿気流）の水蒸気が海面から冷やされ，凝結して「移流霧」の濃霧を生じたとみられます。

この時期，三陸沖や瀬戸内海などで頻発する移流霧ですが，このような濃霧が熊野灘海域で発生することは比較的少なく，黒潮大蛇行に伴う現象ということができます。

また，22日5時10分には犬吠崎の南南西約10kmで船舶の衝突事故が起こりました。この海域は親潮（寒流）先端付近（海面水温22〜23℃）にあたり，さらに19日に通過し，ほぼ停滞した前線による寒暖気団の混合もあって，濃霧が発生したと考えられます。

更新日：050722

3月28日および3月18日に航空機事故をおこした乱気流について

山川修治・河合隆繁

航空機が乱気流に巻き込まれた当時のNOAA画像1,2などに基づいて気象状況を解説します。

3月28日18時03分頃と18時11分頃の2度にわたって ，三宅島付近上空を飛行中のエバー航空機が乱気流にあい，48人が負傷しました。一回目の発生場所は新島の西約20kmの高度約10700mでした．同日17時48分の気象衛星NOAA画像によれば，沖縄から三宅島にかけての太平洋上に波状の雲列が認められます。このような雲列はトランスバー スラインと呼ばれ，対流圏上層のジェット気流にほぼ直角な走向をもつ雲です。

一般にトランスバースラインは巻雲の列として出現することが多いといわれていますが，当事例ではこの雲域で雷が発生していること，また発達した西南西-東北東走向の線状の強雨域をレーダーエコー図（図略）が示していることから，積乱雲が含まれていたと考えられます。

上下方向で密度の異なる空気が接し，それぞれの風ベクトル（風向・風速）が大きく異なる（鉛直シアが大きい）と，ケルヴィン・ヘルムホルツ波（ＫＨ波）と呼 ばれる大気の鉛直方向の乱れが起きます。トランスバースラインはこの波動によって生ずることから，乱気流が発生しやすく，航空機にとっては要警戒空域となります。

当日，ジェット気流はちょうど三宅島上空を通っていました。その風上は華中方面にあり，暖湿気団を伴っていたことも見逃せません。また，対流圏中層には南方からリッジ（気圧の峰)が入り，その沈降流による暖気層と，その上方の安定層の 形成がトランスバースラインを生じた原因と考えられます。さらに，三宅島付近は下層の深いトラフ（気圧の谷）の南東側に入り，大気不安定となっていたことも積乱雲が線状に続々と発生した要因とみられます。

ところで，3月18日にも成田の南約90km，高度4500mでノースウェスト航空機が乱気流に遭遇し，4名が負傷しました。このときもトランスバースラインが，かなり南方に出現していますが，直接の関連はなく，下層雲の出現で特徴付けられる房総不連続線の南縁部におけるシアライン （風ベクトルの不連続線）上空で発生した可能性が高いと考えられます。資料として，NOAA画像2を添えました。

更新日：050519