天気ってなんで変わるの？

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毎日過ごしていると日々天気が変わりますよね。大切な予定が入っている日に限って雨なんてことも経験したことがある方も多いのではないでしょうか。

今回は天気はなぜ変わるのかといった謎に関してお伝えしたいと思います。

 

天気の仕組み

 

台風、大雨、大雪など日本は自然災害が多い国です。自然と一緒に生きていかなければいけない私たちにとって、天気の正しい知識を持つことは大切なことです。

 

風はどこから吹くのか、雲はなぜあるのか、雨はどうやって降るのか、それぞれの基本的な事柄について解説していきます。

 

風の起こり方

 

空気は温度が上がると膨張し、温度が下がると収縮する性質があります。

 

空気が膨張すると空気の分子密度が低くなるので低気圧、空気が収縮すると空気の分子密度が高くなるので高気圧と呼び、空気は気圧の高い方から低い方に向かって流れます。この流れる空気が『風』です。

 

天気予報の中で、日本地図の上に書かれている線を『等圧線』と言い、気圧の差が大きい場所は、等圧線の間隔が狭くなり、気圧の差が小さい場所は等圧線の間隔が広く書かれています。

 

風は、気圧の差が大きい程強く、気圧の差が小さい程弱く吹くので、等圧線の間隔で風の強さが読み取れます。

 

また、地球が自転している影響で、地球上にある固体が動いていない状態でも、宇宙から見ると固体が移動しているように見えます。この見かけの力を『コリオリの力』と言い、風に対してもこの力が働いています。

 

雲の発生の仕方

 

海や地面の水が、太陽によって温められると水が蒸発して水蒸気になり、空気と一緒に上昇気流に運ばれて上空に飛ばされます。

 

空気中には約0.03％の水蒸気が含まれていますが、この一定量を超えた水蒸気は水滴として現れます。

上空で冷やされたものは氷になり、小さなちりとくっついて、直径0.02〜0.08mmの粒となります。この粒がたくさん集まったものが『雲』です。

 

高度が高いところにある雲は多くの光が当たるので白い雲、高度が低いところにある雲は光があまり当たらないので暗い雲に見えます。

 

雨が降る仕組み

 

雲の中では、さらに小さな水滴や氷がくっつきあい、粒が大きくなります。

大きくなった粒は、雲の中で重くなって浮かんでいられなくなり落下します。これが『雨粒』です。

 

天気に関連する基準

 

天気を観測する気象庁は予報用語を使って、各種予報や注意報、警報、気象情報などを発表しています。

 

では、天気予報で使う『晴れ、曇り、雨』などの定義はどのように決めているのでしょうか？

 

天気に関する定義と、夏日と冬日に関する定義に付いて説明します。

 

天気の定義

 

気温や湿度、降水量などは、日本各地にある観測機によって知ることができますが、天気については気象庁の予報官が全天を見渡して、空の何割が雲に覆われているかを目視して判断をしています。

 

雲の量が0〜1割の場合は『快晴』、2〜8割の場合は『晴れ』、9〜10割の場合は『曇り』、そして降水があった場合は『雨』です。

 

晴れの幅は広く、8割も雲が空を覆っていても、予報では『晴れ』として扱われます。一方で、1mmでも雨が降ると、予報では『雨』になり、降水確率が発表されます。

 

ちなみに、降水確率は10％刻みで四捨五入されるので、10％未満は降水確率0％として発表されています。

また、小雨でも強烈な集中豪雨でも、同じ降雨として観測されるので、降水確率だけで傘の有無を判断しない方が良いかもしれません。

 

夏日や冬日

 

夏日は、その日の最高気温によって次のように決められています。

• 猛暑日：最高気温が35℃以上の日
• 真夏日：最高気温が30℃以上の日
• 夏日：最高気温が25℃以上の日
• 熱帯夜：夜間の最低気温が25℃以上の日

 

真冬日はその日の最高気温、冬日はその日の最低気温によって次のように決められています。

• 真冬日：最高気温が0℃未満の日
• 冬日：最低気温が0℃未満の日

 

天気予報の仕組み

 

天気予報は必ず当たる訳ではありませんが、毎日多くの人が利用していますよね。

 

では、天気予報はどのように予測されているのでしょうか？また、なぜ的中率が100％ではないのでしょうか？

 

数値予報とは

 

気象庁では、予報する目的に応じて様々な数値予報モデルを利用して、天気予報を発表しています。

 

『数値予報』とは、物理学の方程式に使って、現在の大気の観測を基に、将来の大気の状態をスーパーコンピューターで計算・予測する、天気予報の根本となる方法です。

 

コンピュータを用いた数値予報の実験は、1920年頃にイギリスで始まり、日本では59年から気象庁で行われるようになりました。

 

観測データの収集は、大気を含む地球一体を、規則正しく並んだ細かい格子で覆い、その各格子点で気圧や気温、風の数値を記録され、数値予報の計算に使われます。

 

観測の方法

 

地上では、アメダス、気象衛星、気象レーダー、高層気象観測網などの観測方法が用いられています。

 

全国には、『アメダス』という『地域気象観測システム』が840カ所にあります。さらに、降水量だけを観測するものも含めると、実にその数は1300カ所にものぼります。

 

アメダスには、風向風速計や、日照計、温度計、雨量計などが設置されていて、風向や気温、降水量などの観測を自動的に行っています。

 

『気象衛星ひまわり』は、赤道上空約36000km上空から、日本付近の雲や風の状況、海面の水温などを観測しています。

 

『気象レーダー』は、電波を使って雨や雪の振り方を観測しています。

 

『高層の気象観測』は、観測機を気球に取り付けて、地上約30kmの高さから気圧や湿度、風向風速を観測したり、地上から約7〜9kmの高さまで電波を発射し、上空の風を観測したりする方法です。

 

カオスとは

 

これだけ多くのデータが集まり、最新のスーパーコンピューターを利用しても、『カオス』という数学的な現象により、予報が外れてしまう可能性があります。

 

現在ある天気予報システムは、実際に収集したデータを初期値として入力し、未来の天気を予想しています。

 

もし、この天気予報システムが正解率100％の計算をする完璧なものだとしても、人間が観測したデータには必ず誤差があるため、初期値が正確ではありません。

 

『天気予報』のモデルでは、初期値が微妙に変化しただけで、全く違った結果を生み出す性質のある『初期値敏感性』という部類のカオスに分類されており、結果として天気予報が外れるということになってしまうのです。

 

しかしながら、数値予報の精度は年々向上しています。今後も数学や物理、コンピュータ技術の進歩によって、より正確さを高めていくでしょう。

 

天気出現率って知っていますか？

 

天気出現率は、30年間の気象データを基に、全国各地の一年間の日毎の天気がどのようなものかを統計的にまとめたものです。

 

旅行やイベント開催などの際に、その日はどのような天気になりそうかを調べることができます。ただし、あくまでも過去のデータに基づく出現率の統計であり、予想ではないことを前提にご覧ください。

 

気象庁および、各地の気象台等のデータを基にして、基本的に1971年から2000年までの30年間のデータが基になっていますが、地域によっては1967年から1996年までの場合や、その他統計期間等が異なる場合もあります。

 

気になった方はご覧に下さい。

https://www.benricho.org/weather_ratio/

まとめ

 

天気の仕組みいかがでしたか。皆さんも今後の予定を組む際や大切な日が晴れるのか気になった方はぜひ天気出現率をご活用してみてはいかがでしょうか。最後に私がおすすめするリンク先を掲載しておきますので、ぜひご覧ください。

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