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高層雲は、水平方向に発達し、中層部で平坦で均一な質感を持つ中高度雲です。中高度雲の一種として、水滴（過冷却水滴を含む）、氷晶、またはその両方の混合物から構成されます。[ 1 ]
高層雲は通常、灰色または青みがかった特徴のないシート状に見えますが、波状または縞状の底を持つものもあります。薄い高層雲を通して太陽を見ることができますが、厚い層はかなり不透明になることがあります。[ 2 ]
高層雲は通常、温暖前線の到来を予兆する。[ 1 ]温暖前線に伴う高層雲が到来すると、その後12～24時間以内に連続した雨または雪が続く可能性がある。[ 3 ]高層雲は湿った天候の到来を告げるものかもしれないが、それ自体は大きな降水をもたらすことはなく、小雨や軽いにわか雨をもたらすことがある。[ 1 ]ただし、高層雲の中に雷雨が潜んでいる場合があり、にわか雨をもたらすことがある。[ 4 ]
高層雲は一般的に灰色または青みがかった色をしており、ほぼ均一な毛布のような外観をしています。明確な特徴はなく、通常は降水をもたらしません。「altostratus」という名前は、ラテン語の「altum」（高い）と「stratus」（平らな、または広がった）を組み合わせたものです。[ 5 ] [ 2 ]高層雲は、雲底がかすんで見える原因となるvirgaを発生させることがあります。 [ 4 ]高層雲は、かなりの降水をもたらしませんが、小雨や小雨をもたらすことがあります。[ 6 ]継続的な降雨と雲底の低下により、高層雲は乱層雲になります。[ 7 ]
他のほとんどの種類の雲とは異なり、高層雲は特徴のない外観のため、雲の種類に細分化されていません。 [ 8 ]しかし、高層雲には、アルトストラタス・デュプリカトゥス、オパカス、ラディアタス、トランスルーシダス、およびウンデュラトゥスの5つの種類があります。[ 9 ]アルトストラタス・デュプリカトゥスは、2つ以上の雲の層で構成される、まれな高層雲の形態です。[ 10 ]トランスルーシダスは、半透明の高層雲の形態で、雲を通して太陽や月が見えることを意味します。[ 11 ]一方、オパカスは不透明です。[ 12 ]ラディアトゥスは、もう1つのまれな種類です。地平線に向かって伸びる平行な雲の帯があります。[ 13 ]ウンデュラトゥスは波打つような外観をしており、雲の下面が上下しているように見えます。[ 14 ]
高層雲と高積雲はどちらも中層雲であり、[ 6 ]雲量研究では一般的に一緒に測定されます。CALIPSO衛星データに基づくと、これら2つを合わせると、平均して地球表面の約25%を覆います。 [ 15 ]これは地球全体の雲量の約3分の1に相当します。[ 15 ]高積雲とは別に、高層雲だけで地球表面の約16%を覆います。[ 15 ]温帯地域では、高層雲の雲量は季節によって変化し、夏季は他の季節に比べて著しく少なくなります。さらに、高層雲の雲量は緯度によっても異なり、熱帯地域では温帯地域や極地地域に比べて高層雲がはるかに少なくなります。[ 17 ]表面測定に基づくと、高層雲と高積雲は海洋表面の約22%を覆い、季節による変化は最小限です。[ 18 ]
高層雲は下部が最も暖かく、上部が最も寒く、[ 19 ]雲内部では5 ～ 7 °C/km (14 ～ 20 °F/マイル) というかなり一定の気温減率があります。 [ 20 ]気温減率とは、高度とともに気温が下がる割合のことです。 [ 21 ]気温減率が高いほど (つまり、高度の上昇に伴う気温の低下が速いほど) 雲は寒くなります。[ 20 ]緯度約 45° ～ 80° から収集されたデータに基づくと、高層雲の平均気温は-16 ～ -45 °C (3.2 ～ -49 °F)程度でした。気温は夏に暖かく、冬に寒くなります。[ 19 ]
高層雲内部では、相対湿度は一般的に雲の上部で最大となり、下部に向かってゆっくりとほぼ直線的に減少します。雲の最下部では相対湿度が最も低くなります。[ 19 ]雲の下部より下では、相対湿度は急速に低下します。[ 22 ]
高層雲は、水滴、過冷却水滴、氷晶から構成されることがあるが、氷晶が大部分を占めている。[ 6 ] [ 23 ]氷晶でできた高層雲の中には、非常に薄い水平の水滴のシートがランダムに現れることがあるが、すぐに消えてしまう。[ 24 ]雲の中の氷晶の大きさは、高度が下がるにつれて大きくなる傾向があった。しかし、雲の底に近づくと、粒子は再び小さくなった。ある雲のサンプリング中に、科学者たちは雲の上部付近を飛行中にハローに気づき、これは上部付近の氷晶が六角形であることを示している。しかし、さらに下に行くと、氷晶はより凝集した。[ 25 ] [ 26 ]混合相（氷と水の両方を含む）の高層雲には「融解層」があり、その下では氷晶が水滴に溶ける傾向がある。これらの水滴は球形であるため、氷の結晶よりもはるかに速く落下し、雲の底に集まります。[ 27 ]
高層雲は、大量の暖かい空気が上昇し、大気中の水蒸気が核（小さな塵粒子）に凝結して水滴や氷晶を形成するときに形成されます。[ 28 ]これらの条件は通常、温暖前線の先端で発生し、巻層雲が厚くなり、高度を下げて高層雲に移行します。[ 2 ]あるいは、乱層雲が薄くなり高層雲になることもあります。[ 29 ]高層雲は、上層の金床雲や雷雨の中央柱が広がることによって形成されることもあります。 [ 29 ]
高層雲は、極地では海抜2,000 ～ 4,000 メートル (6,600 ～ 13,000フィート)に形成される中層雲です[ 6 ]。温帯地域では、雲底高度が大幅に上昇し、高層雲は2,000 ～ 7,000 メートル (6,600 ～ 23,000フィート)に形成されます。熱帯地域では、高層雲はさらに高く、2,000 ～ 8,000 メートル (6,600 ～ 26,000フィート)に形成されることがあります[ 4 ]。厚さは1,000 ～ 5,000 メートル (3,300 ～ 16,000フィート)に及ぶこともあり[ 4 ]、地球表面の数百キロメートルを覆うこともあります[ 30 ] 。
高層雲は温暖前線や閉塞前線の前方に形成され、それらの到来を告げる。[ 2 ]これらの温暖前線は、より暖かい空気をその地域にもたらす。閉塞前線は、より速く移動する寒冷前線が温暖前線に追いついたときに形成され、前線系が通過した後の気温は上昇または下降する可能性がある。[ 31 ]前線系が近づくと、巻層雲は高層雲に厚みを増し、その後徐々に乱層雲へとさらに厚みを増す。[ 2 ] [ 3 ]前線系が閉塞している場合は、積乱雲も存在する可能性がある。[ 31 ]高層雲が到来すると、通常、次の12〜24時間以内に雨または雪が降る。[ 3 ]
大気の不安定性によって雷雨が高層雲の中に埋め込まれることがあるが[ 4 ] 、高層雲自体は嵐を発生させない[ 6 ] 。
地球全体では、雲は短波太陽放射を約 50ワット/平方メートル[ a ]宇宙空間に反射し、地球を約12 °C (22 °F)冷却します。この効果は主に層積雲によって引き起こされます。しかし同時に、雲は地球から放出される長波 (赤外線)黒体放射を約 30 ワット/平方メートル地球表面に反射し、地球を約7 °C (13 °F)加熱します。これは温室効果と呼ばれるプロセスです。巻雲と高層雲は、この加熱効果の主な発生源です。この加熱と冷却の組み合わせにより、地球全体では正味 20 ワット/平方メートルの損失となり、地球を約5 °C (9.0 °F)冷却します。[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]
高層雲は、巻雲以外で地球とその大気に正味の地球温暖化効果を示す唯一の雲の属です。ただし、巻雲の加熱効果は高層雲の4倍強力です（1 平方メートルあたり2ワットに対し、 高層雲はわずか1平方メートルあたり0.5ワット）。[ 36 ]
高層雲は、上空から見ると明るいハロを生じるが、 [ 4 ]地上から見ると生じない。[ 37 ]ハロは、白または多色の光の輪、弧、または点のように見えることがあり、雲の中の氷の結晶を通して輝く太陽光または月光が反射および屈折することによって形成される。 [ 38 ]高層雲を通過する光の回折は、太陽または月の周りに小さな同心円状のパステル色の光の輪であるコロナも生み出すことがある。それらはまた、雲に投影される明るい色の平行な帯がしばしば虹色になることもある。ハロとは異なり、コロナと虹色は地球の表面から見ることができる。[ 2 ] [ 39 ]
高層雲と高積雲は、通常2,000～6,100m （6,500～20,000フィート）の間に形成される中層雲の2つの属です。[ 6 ] [ 40 ]これらには「alto-」という接頭辞が付けられます。これらの雲は、氷晶、過冷却水滴、または液体の水滴から形成されます。[ 6 ]
中層雲の上には、巻雲、巻積雲、巻層雲の 3 つの異なる種類の高層雲があり、すべてに「巻」という接頭辞が付けられます。高層雲は通常6,100 m (20,000フィート)以上に形成されます。[ 6 ] [ 40 ] [ 41 ]巻積雲と巻層雲は、巻雲と頻繁に関連しているため、非公式に巻雲と呼ばれることがあります。 [ 42 ]
中層雲の下には低層雲があり、通常は2,000 m (6,500フィート)より下に形成され、接頭辞は付きません。[ 6 ] [ 40 ]厳密に低層雲である 2 つの属は、層雲と層積雲です。これらの雲は水滴で構成されていますが、冬季には雲の高さで気温が氷点下の場合、過冷却水滴または氷晶で構成されます。さらに 3 つの属が通常は低高度域で形成されますが、湿度が非常に低い条件下ではより高い高度に基づくことがあります。それらは、積雲、積乱雲、乱層雲です。これらは、特に頂上が過冷却水滴または氷晶で構成されるほど高い場合、垂直発達雲として別々に分類されることがあります。[ 43 ] [ 6 ]
巻層雲は、空に滑らかなベールのように見えることもあれば[ 44 ]、縞模様のシートのように見えることもあります[ 41 ] 。巻層雲は高層雲に似ていることもありますが、高層雲は不透明または半透明である傾向があるのに対し、巻層雲は透明なので太陽や月が常にはっきりと見えるため、高層雲とは区別できます[ 45 ] 。巻層雲には、フィブラタスとネブロサスの2種類があります[ 46 ]。これらの雲の氷の結晶は、雲の高さによって異なります。下部では、温度が約-35～-45 ℃（-31～-49 °F）で、結晶は長くて固い六角形の柱状になる傾向があります。雲の上部付近では、温度が約-47 ～ -52 °C (-53 ～ -62 °F)で、主な結晶の種類は厚い六角形の板状結晶と短い固体の六角形の柱状結晶です。[ 47 ] [ 48 ]これらの雲は一般的にハロを生成し、ハロがそのような雲が存在する唯一の兆候となる場合もあります。[ 3 ]これらは、暖かく湿った空気が非常に高い高度までゆっくりと上昇することによって形成されます。[ 49 ]温暖前線が近づくと、巻層雲は厚くなり、下降して高層雲を形成し、[ 6 ]通常、12 ～ 24 時間後に雨が降り始めます。[ 3 ]
高積雲は、白または薄灰色の雲の小さな塊または山です。[ 50 ] [ 6 ]高層雲と同様に、高積雲は水滴、過冷却水滴、および氷晶の混合物で構成されています。高積雲は、高層雲とほぼ同じ高度で形成される中層雲ですが、その形成方法は全く異なります。高積雲は対流（上昇）プロセスから形成されますが、[ 6 ]高層雲は通常、下降して厚くなる巻層雲によって形成されます。[ 2 ]
層雲は、通常、視覚的には高層雲に似ている低層雲です。[ 6 ]層雲には、ほとんど特徴のない平らな灰色の雲のシートである星雲と、しばしば「スカッド」と呼ばれる、砕けた雲の断片であるフラクタスの 2 種類があります。[51]高層雲と層雲星雲の不透明な種類は、肉眼ではほとんど区別がつかないため、世界気象機関は、これらの雲を区別する数少ない方法の 1 つは、それらの前にどのような種類の雲があったかを確認することだと示唆しています。[ 52 ]高層雲は、温暖前線から形成される傾向があるため、[ 2 ]通常、高層の巻雲が先行します。[ 52 ]層雲は、多くの場合夜間に、冷却された気団によって形成される傾向があるため、[ 53 ]通常、他の種類の雲が先行することはありません。[ 52 ]
乱層雲は、低層（垂直層雲に分類されることもある）の雨を降らせる層雲です。高層雲や層雲がもたらす小雨や霧雨とは異なり、乱層雲は激しく継続的な雨や雪をもたらします。これらの雲は厚く暗く、太陽を完全に覆い隠します。[ 6 ] [ 54 ]乱層雲には種[ 55 ]や変種[ 56 ]はありません。高層雲と同様に、乱層雲は氷晶、過冷却水滴、または水滴で構成されている可能性があります。[ 57 ]
