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異常に高かった雷雨率

2008年，夏。東京都心は記録的な頻度の雷と大雨に見舞われています。
平年であれば7月の東京での雷の観測日は2.3日ですが，今年は7日と約3倍，この50年間でも最も多い観測数となりました（気象庁統計）。
8月に入ってもこの傾向は続いており，雷を伴った局地的な激しい雨により床上・床下浸水や交通の乱れ，落雷による停電や家電の故障などが相次いでいます。
雨については降っている範囲は非常に狭く，また降る時間も長続きしません。その一方で単位時間あたりの雨量が非常に多いのが特徴です。
急に降り出し，対策をとる時間のないまま大雨に襲われることから，『ゲリラ豪雨（ゲリラ雷雨）』と呼ばれ，被害への懸念が強まっています。

東京都豊島区で下水道工事の方々5人が犠牲となった8月5日の大雨では，雨が降り出したのは事故が起こる僅か10分前，11時30分前後のことでした。この時下水管内では，水の深さは膝下約30センチしかなかったといいます。ところが事故が起こった11時40分頃には，水かさは腰付近まで上がっていました。
レーダーの記録を見ても11時20分の時点までは付近に雨雲は映っていません。雨雲はそれから十数分で急速に発達し，事故時には1時間に約60ミリという非常に激しい雨（※1）を降らせるまでになっていました。

この雷と雨の原因のひとつは太平洋上に存在する太平洋高気圧（正式には北太平洋高気圧。南半球の太平洋上には南太平洋高気圧が存在します）の勢力が例年より弱いことにあります。
太平洋高気圧は温暖で乾燥した気候をもたらす高気圧で，中心はハワイ諸島近辺の北太平洋上にあり，そこから東西に張り出して日本を含め北太平洋沿岸地域の夏の気候を支配しています。
太平洋高気圧の影響下に入ると，乾燥してほとんど雲のない，高温の晴天が広がります。しかし高気圧の周辺部では，温められた海面から発生した水蒸気が高気圧からの噴出しの風によって流れ込んでくるため蒸し暑くなります。これにより大気の状態が不安定（詳細後述）となり，雷雲が発生しやすくなるのです。

またもうひとつの理由として，例年であれば西日本から東日本に向けてほぼ真っ直ぐに吹いているジェット気流が大きく南に蛇行していることを挙げる研究者もいます。
ジェット気流は対流圏上層にある強い偏西風の流れで，北極方面からの冷たい寒気の日本への流れ込みを抑えています。これが南に後退すると，上空に寒気が入りやすくなり，大気の状態が不安定になります。

※1　気象庁の予報用語でいう雨の強さは，1時間あたりの雨量を基準に6段階に区分されています。1時間あたり3ミリ未満なら『弱い雨（小雨）』，10ミリから20ミリなら『やや強い雨』，20ミリから30ミリで『強い雨』，30ミリから50ミリで『激しい雨』，50ミリから80ミリが『非常に激しい雨』，80ミリ以上は『猛烈な雨』となります。
また，数値ではなく体感で表すと，傘があっても濡れてしまうのが『強い雨』，「バケツをひっくり返したよう」だったり，道路に川のように水が流れるのが『激しい雨』です。『非常に激しい雨』になると，落ちる水は滝のようになり，水飛沫で空気が白く濁るように感じられます。（松山地方気象台　気象と気象用語）

積乱雲の発達と落雷・降雨のメカニズム

雷の元になる雷雲はどうしてできるのでしょう。
海上や地上が温められることで発生する水蒸気を含んだ上昇気流は，高度上がると次第に温度が下がっていきます。
空気中に含まれることのできる水蒸気の量は温度で決まっており，温度が下がると水蒸気は凝結して小さな水滴になります。更に上昇すると水滴は凍って，小さな氷の粒になります。これらの水滴・氷粒の集まりが雲です。
雲のでき始める高度は湿度が高いほど低く，また雲の高さは上昇気流の規模が大きいほど高くなります。地上付近のごく低層から，1万メートルを超える高度にまで立ち上る縦長の積乱雲は，日本の夏にしばしば見られる代表的な雷雲です。

水や氷の粒は雲の上層で周囲の水蒸気を吸収して成長し，次第に大きく，重くなります。そして重力の影響により下層へと落ち始めます。この時粒は摩擦によって周囲の空気を引きずり下ろし，積乱雲の内側で下降気流を発生させます。
しかし下層からの上層気流も依然存在しているため，下へ落ちていく成長した水や氷の粒と上昇してきた小さな粒がぶつかり，その摩擦により静電気が起きます。上昇していく水や氷の粒はプラスの，落ちていく粒はマイナスの電荷を帯びるようになるのです。そして衝突が繰り返されると，やがて雲全体が，上部はプラス，下部はマイナスにそれぞれ帯電するようになります。そして雲の下部がマイナスに傾くとその影響で，雲から遠くない地面にはプラスの電荷が誘導されます。
プラスの電荷とマイナスの電荷は互いに引き合っていますが，一般的に空気は絶縁性が高いので，ある程度までなら帯電したままの状態が維持されます。しかしあまりにも電荷の蓄積が大きくなると，空気の絶縁が敗れて、大きな雷鳴とともに放電します。雲の中どうしでも放電しますが、地上に放電するものを落雷と呼んでいます。

では積乱雲ができやすい大気の状態とはどのようなものでしょうか？
気象情報で雷の予報と共に良く聞くのは，『大気の状態が不安定』になっている，ということばです。大気の熱対流が起こりやすく，上昇気流が生まれやすい状態のことです。
通常大気は，高度が上がるほど気温と気圧が下がります。下層で温められた空気は次第に上昇しますが，同時に気圧も高度に応じて下がっていきます。気圧が下がると気体の温度は低下するため，ある高度まで上昇したところで上って来た空気と周りの温度は同じになります。こうなればそれ以上の空気の上昇は起こらず，大きな対流は発生しません。
しかし，下層に特に温かい空気が入り込んでいると，先程と同じ高度まで空気が上昇しても未だ周囲より温度が高い状態になります。その為空気の上昇が続き，対流が起こりやすくなります。これが『不安定』な状態で，上空に寒気が入り込んでいる場合も同じことが起こります。
大気が不安定な状態が続くと，温められた空気の上昇が止まらないため，上昇気流が発生し積乱雲が発達しやすい状態になります。

※ここでは主に太平洋側で夏の夕方に多く見られる，積乱雲を原因とする雷の発生メカニズムを紹介しました。

急激な気象変化への備え

積乱雲は発生からおよそ10分でも落雷を発生させる場合があり注意が必要です。

放電に伴う光と音はわたしたちに，雷雲が接近していることを教えてくれます。
放電の時，瞬間的に大電流が発生します。その結果，電気の通り道の周辺の空気は急激に暖められ膨張し，光とともに衝撃波が発生し雷鳴となります。

稲光と雷鳴の到達時間の差から，雷の発生地点までの距離をはかる方法は有名ですが，時間差が何秒以上あったから未だ安全，と油断してしまったことはないでしょうか？
雷鳴が到達する距離は，およそ20km弱といわれています。発生地点まで10kmの場合，稲光から雷鳴までの時間は約29秒，15kmなら約44秒で，これだけ時間が空いているなら大丈夫だと安心してしまいたくなりそうです。しかし雷雲自体が通常時速5～40kmで移動してくる上，雷雲から約10kmの圏内であれば放電が届く可能性があること，ひとつの積乱雲の直径がおよそ4～10kmであり，放電が起きるのは雲中の同じ場所からとは限らないことを考え合わせると，微かにでも音が聞こえた時点でその場所は決して安全とは言えません。

避雷針（国立科学博物館新宿分館屋上）

雷に対してかなり安全と言える避難場所は，避雷針のある建物の中です。日本の建築基準法では，高さ20メートルを越える建物に避雷針（または避雷設備）の設置が義務付けられています。避雷針は，基準どおりに設置されている場合，雷の電流を安全に地面に流すことができます。しかしその場合でも近隣に落雷すると，家電製品や電話機が故障する可能性があります。
建物に避雷針がなくても，屋外に比べれば安全ではあります。しかし壁や柱を電流が伝うことがあるため壁からは1メートル以上離れる必要があるほか，特に木造住宅の場合は火災にも注意しなければなりません。
自動車・電車・飛行機など，金属製の乗り物の中も安全といえます。電気を通し易い物体に囲まれた空間は，外部の電気を内側に侵入させない性質を持っているためです。電流は車体，または機体の外壁を通り，地面や機体外に抜けていきます。この場合も，金属部分には触っていないほうが安全です。
高い木や送電用の鉄塔の下も，確実ではありませんが比較的安全な場所です。ただし木や鉄塔に近づきすぎると，自分自身にも放電が移る（これを側撃雷といい，多くの死傷事故が起きています）危険があります。一般的に高い木などの先端から同じ長さくらい離れた場所で，歩幅を小さく，背を低くしていると良いといわれています。

雨が降り出すのは雷が鳴り始めた後になることが多いようです。雨は上層からの冷たい下降気流と共に落下するため，冷たい強風を伴っており周囲の気温を急激に下げます。
河川の傍，特に河原や川の中州にいる場合には増水に注意が必要です。急峻な山などでは，下流では晴れていても，上流で雷雨があると急激に増水することもあります。
崖下などの崩れやすい場所にいる時も注意が必要です。特に雨が続いた後は地盤が緩むため，更なる雨によって一気に崩落する可能性もあります。

大気の状態の不安定が解消されない限り次の積乱雲が発生します。一度止んだからと安心せず，常に情報と周囲の様子に気を配っておくようにしましょう。

積乱雲を追跡する

発生からごく短時間で発達，落雷・降雨へと進む積乱雲。この積乱雲の発生を予測し，被害を防ぐ，或いは軽減させる方法はないものでしょうか？
積乱雲による豪雨や雷は，台風を含む低気圧や前線の活動とは関わりなく発生するため，場所を特定することは容易ではありません。

気象庁では2005年から随時，全国の気象レーダーをドップラー・レーダーに更新し，これまでの気象レーダーでは捉えることの難しかったより詳細な気流の流れや雲の動きを把握することを目指しています。
通常の気象レーダーは観測対象に向けて電磁波を放射し，雨粒や雪，霧の粒子などに反射・散乱されて戻ってくる電磁波を観測することで雲の位置や密度を捉えています。
ドップラー・レーダーではこれに加えて，放射した電磁波と戻って来た電磁波の周波数の違いを観測します。移動している物体から発生する光，音などの波は，発生源が近づいている場合には周波数が高く（波長が短く），遠ざかっている場合には周波数が低く（波長が長く）なります。これをドップラー効果といい，ドップラー・レーダーではこれを利用して，雲自体の動きに加え雲の内部の粒子の動きから雲内の風の流れを観測しています。1ヶ所のレーダーでは平面的な情報しか得ることができないため，通常は2ヶ所以上のレーダーから得られた情報を解析し，風向や風速を立体的に推定しています。
気象庁が所有する全国20ヶ所のレーダーのうち，現在約半分の11ヶ所がドップラー・レーダーに更新済です。これにより，より細かい範囲の気流の状況が予報に反映され，集中豪雨などの予報の精度が高まると期待されています。

現在の気象予報の方法は，『メソ数値予報モデル』という計算プログラムが使用されています。日本周辺の大気を1辺がそれぞれ5kmの仮想の立方体で分割し，立方体の頂点ごとに気温・風速などの現在の気象データを元に将来の状態を計算によって予測します。計算は3時間ごとで1日8回行われ，現在を基準に15時間後までの予報を発表しています。
このモデルでは大気を区分けしている立方体が大きすぎ，およそ25km規模の大気の動きしか掴むことができません。ゲリラ豪雨をもたらしている積乱雲は数kmから10km程度のスケールであり，予測のためにはより細かな区分けで計算していく必要があります。
また3時間に1回では，10分から数十分で発達することのある積乱雲を予測するには間隔が短すぎます。
そこで気象庁では平成12年度を目処に，11年度に導入予定の新しいスーパーコンピューターを使った『局地予報モデル』の開発を目指しています。局地予報モデルでは立方体の1辺を2kmに縮め，計算の間隔も1時間に1回となる予定です。  

また民間の気象会社では，携帯電話で登録した会員から会員が今いる位置の雲の状況や写真を送って貰い，積乱雲の発生・発達や進行方向を予測しています。急激な天候の変化が予測される地域の会員にはメールで警告します。
筆者も時々利用していますが，自分の近くの雨雲の位置，雲の移動する方向と速度，現在の雨の強さなどを詳しく見ることができます。直線距離で10kmと離れていない自宅と外出先との状況を比べて，外出先は蒸し暑い曇り，自宅周辺だけが雷を伴う大雨だった時にはその局地的な降り方に驚かされました。

繰り返しますが現在のところ，ゲリラ豪雨の発生，接近を正確に予報できるシステムは存在しません。リアルタイムの気象データは現在の状況を教えてはくれますが，具体的な対策や避難を指示してくれる訳ではありません。
少しでも『何かおかしい』と感じたら，早めに情報を収集し，身の安全を第一に行動するようにしてください。

（研究推進課　西村美里）