高層雲

高層雲は、水滴、氷晶、または両者の混合物からなる中高度の雲の属です。高層雲は、暖かく湿った空気の大きな塊が上昇し、水蒸気が凝結することで形成されます。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ですが、波状または縞模様のベースを持つ変種もあります。薄い高層雲を通して太陽を見ることができますが、厚い層は非常に不透明になることがあります。

高層雲は、通常、温暖前線の到来を予兆します。温暖前線に伴う高層雲が到来すると、通常、その後 12 ～ 24 時間は雨や雪が降り続きます。高層雲は、より暖かく、より雨の多い天候の到来を予兆しますが、それ自体は、大雨をもたらすことはありません。ただし、高層雲に雷雨が巻き込まれ、にわか雨をもたらすことがあります。

高層雲には氷晶が含まれることがあるため、虹彩やコロナなどの光学現象が発生することがあります。

高層雲は一般に灰色または青みがかっており、ほぼ均一な毛布のような外観をしている。明確な特徴はなく、通常は降水も発生しない。「高層雲」という名前は、ラテン語の「高い」を意味する「altum」と「平らな」または「広がった」を意味する「stratus」の活用形に由来する。^{[1] [2]}高層雲は雲底が霞んで見える原因となるvirga を発生させることがある。 ^[3]高層雲は著しい降水は発生しないが、小雨やにわか雨を引き起こすことがある。^[4]一貫した降雨と雲底の低下により、高層雲は乱層雲となる。^[5]

他のほとんどの種類の雲とは異なり、高層雲は、その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。 [ ^{6 ]}しかし、それでも、高層雲は、高層雲デュプリカトゥス、不透明雲、放射雲、半透明雲、波状雲の5つの種類に分類されます。 [7]高層雲デュプリカトゥスは、2層以上の雲層で構成される高層雲の珍しい形態です。 [ ^8]半透明雲は、高層雲の半透明の形態で、太陽や月が雲を通して見えることを意味します。 ^[9]一方、不透明雲は不透明です。^[10]放射雲は、もう1つの珍しい種類です。水平線に向かって伸びる平行な雲の帯があります。^[11]波状雲は波打った外観をしており、雲の下側が上下しているように見えます。^[12]

中層雲である高層雲と高積雲は、^[4]雲量調査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 つは平均して地球表面の約 25% を覆います[ 13]。[ ^{14 ]}これは、地球全体の雲量の約 3 分の 1 を占めます。^[13]高層雲は、高積雲とは別に、単独で地球表面の約 16% を覆います。^[13]高層雲の雲量は温帯地域では季節によって異なり、夏季は他の季節に比べて雲量が大幅に少なくなります。また、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大幅に少なくなります。^[15]高層雲と高積雲は、表面測定に基づくと海洋表面の約 22% を覆い、季節による変動は最小限です。^[16]

高層雲は、下部が最も暖かく、上部が最も寒く、^{[17]雲内部の}温度減率は 1 キロメートルあたり 5 ～ 7 °C (1 マイルあたり 14 ～ 20 °F)とかなり一定しています^[18] 。温度減率は、高度とともに温度が下がる割合です。^[19]温度減率が高いほど (つまり、高度が上がるにつれて温度が下がる割合が高いほど)、雲の温度は低くなります。^[18]緯度約 45 度から 80 度で収集されたデータに基づくと、高層雲の平均温度は、約 -16 ～ -45 °C (3.2 ～ -49 °F) の範囲です。夏は気温が高く、冬は気温が低くなります。^[17]

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。雲の最も低い部分では相対湿度は最も低くなります。^[17]雲の底部より下では、相対湿度は急速に低下します。^[20]

高層雲は水滴、過冷却水滴、氷晶から構成されますが、^[4]氷晶が大部分を占めています。^[21]氷晶でできた高層雲の中には、非常に薄い水滴の水平シートがランダムに現れる場合もありますが、すぐに消えてしまいます。^[22]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りました。しかし、雲の底に近づくと、粒子の大きさは再び小さくなりました。ある雲のサンプルを採取した際、科学者は雲の上部近くを飛行中にハローに気づきました。これは、上部近くの氷晶が六角形であることを示していました。しかし、さらに下に行くほど、氷晶は凝集体になっていました。^{[23] [24]}混合相（氷と水の両方を含む）の高層雲には「溶融層」があり、その下では氷晶が溶けて水滴になる傾向があります。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。^[25]

高層雲は、大量の暖かい空気が上昇して、大気中の水蒸気が核（小さな塵の粒子）に凝結し、水滴と氷の結晶を形成するときに形成されます。^[26]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、低くなって高層雲に移行します。^[2]または、乱層雲が薄くなって高層雲になることもあります。 [27] 高層雲は、上層の金床雲や雷雨の中層雲が広がることによっても形成されることがあります。[ ^{27 ]}

高層雲は中層の雲^[4]で、極地の海抜 2,000～4,000 メートル (6,600～13,000 フィート) に形成される。温帯地域では雲頂が急激に高くなり、高層雲は 2,000～7,000 メートル (6,600～23,000 フィート) に形成される。熱帯地域では、高層雲はさらに高くなり、2,000～8,000 メートル (6,600～26,000 フィート) に形成される。^[3]高層雲の厚さは 1,000～5,000 メートル (3,300～16,000 フィート) に及び^[3]、地球の表面を数百キロメートル覆​​うこともある。^[28]

高層雲は温暖前線や閉塞前線に先立って発生し、それらの到来を告げる傾向がある。^[2]これらの温暖前線は、その地域に暖かい空気をもたらす。閉塞前線は、動きの速い寒冷前線が温暖前線に追いつくと発生し、前線通過後の気温は上昇または下降する。^[29]前線が近づくと、巻層雲は厚くなって高層雲となり、さらに次第に厚くなって乱層雲となる。^{[2] [30]}前線が閉塞している場合は、積乱雲も発生することがある。^[29]高層雲が到来すると、通常、12～24時間以内に雨や雪が降ります。^[30]

大気の不安定性により高層雲に雷雨が発生することがあるが^[3]、高層雲自体は嵐を発生させない。^[4]

地球全体で、雲は短波太陽放射を1平方メートルあたり約50ワット^{[a]宇宙に反射し、地球を約12°C（22°F）冷却します。これは主に}層積雲による効果です。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1平方メートルあたり約30ワット地球表面に反射し、地球を約7°C（13°F）加熱します。このプロセスは温室効果と呼ばれます。巻雲と高層雲は、この加熱効果の主な2つの発生源です。この加熱と冷却の組み合わせにより、地球全体で1平方メートルあたり20ワットの純損失となり、地球を約5°C（9.0°F）冷却します。^{[31] [32] [33] [34]}

高層雲は巻雲以外では地球とその大気に純粋な地球温暖化効果を示す唯一の雲属である。しかし、巻雲の加熱効果は高層雲の4倍である（1平方メートルあたり2ワットに対して、高層雲はわずか0.5ワット）。^[35]

高層雲は、上空から見ると明るいハローを生じることがあるが^[3]、地上から見るとそうではない。^[36]ハローは、白または多色の光のリング、弧、またはスポットの外観を呈し、雲内の氷晶を通して輝く太陽光や月光の反射と屈折によって形成される。 ^[37]高層雲を通した光の回折は、太陽や月を取り囲む小さな同心円状のパステルカラーの光のリングであるコロナも生じる。これらは虹彩を帯びることもあり、多くの場合、明るい色の平行な帯が雲に投影される。ハローとは異なり、コロナと虹彩は地球の表面から見ることができる。^{[2] [38]}

高層雲と高積雲は、通常高度2,000～6,100メートル（6,500～20,000フィート）の間に形成される中層雲の2つの属である。^{[4] [39]}これらには「alto-」という接頭辞が付けられている。これらの雲は、氷の結晶、過冷却水滴、または液体の水滴から形成される。^[4]

中層雲の上には、巻雲、巻積雲、巻層雲という3つの異なる高層雲の属があり、これらはすべて「cirro-」という接頭辞が付けられています。高層雲は通常、高度6,100メートル（20,000フィート）以上で形成されます。^{[4] [39] [40]}巻積雲と巻層雲は、巻雲とよく関連付けられるため、非公式に巻状雲と呼ばれることもあります。 ^[41]

中層雲の下には低層雲があり、通常は高度2,000メートル（6,500フィート）以下で形成され、接頭辞は付いていません。^{[4] [39]}厳密に低層に属する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、冬季は雲面の温度が氷点下の場合、過冷却水滴または氷晶で形成されます。さらに3つの属があり、通常は低高度で形成されますが、湿度が非常に低い条件下では高高度に形成されることもあります。これらは、積雲、積乱雲、乱層雲の属です。これらは、特にその頂上が過冷却水滴または氷晶で構成されているほど高い場合は、垂直に発達する雲として別々に分類されることがあります。^{[42] [4]}

巻層雲は空に滑らかなベールとして現れることもあれば^[43]、縞模様のシートとして現れることもあります^[40] 。巻層雲は高層雲に似ていることもありますが、高層雲が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。^{[44]巻層雲には、}フィブラタスとネビュロサスの2種類があります。^[45]これらの雲の氷の結晶は、雲の高さによって異なります。底の方では、温度が約-35〜-45°C（-31〜-49°F）で、結晶は長くて硬い六角柱になる傾向があります。雲の上部では、気温が約−47〜−52℃（−53〜−62℉）で、厚い六角形の板と短い六角形の柱が主な結晶タイプです。^{[46] [47]}これらの雲は一般的にハローを生み出し、時にはハローがそのような雲が存在する唯一の兆候です。^[30]これらは、暖かく湿った空気がゆっくりと非常に高い高度まで持ち上げられることによって形成されます。^[48]温暖前線が近づくと、巻層雲が厚くなり、下降して高層雲を形成します。^[4]そして通常、12〜24時間後に雨が降り始めます。^[30]

高積雲は、白または薄い灰色の雲の小さな塊または塊です。^{[49] [4]}高層雲と同様に、高積雲は水滴、過冷却水滴、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の雲ですが、その形成方法はまったく異なります。高積雲は対流（上昇）プロセスによって形成されますが、^[4]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、視覚的に高層雲に似ている低層の雲である。^[4]層雲には、ほとんど特徴のない平らな灰色の雲層であるネブローサスと、しばしば「スカッド」と呼ばれる、砕けた雲の破片であるフラクタスの2種類がある。 ^[50]高層雲と層雲の不透明な種類は、肉眼ではほとんど区別がつかず、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つとして、その前にどのような種類の雲があったかを確認することを提案している。^[51]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、高層の巻状雲が先行する。^[51]層雲は、夜間に冷却気団によって形成される傾向があるため、^[52]通常、他の種類の雲が先行することはない。^[51]

乱層雲は低層（垂直と分類されることもある）の雨を運ぶ層雲である。高層雲や層雲がもたらす小雨や小霧雨とは異なり、乱層雲は激しい雨や雪を継続的に降らせる。これらの雲は太陽を完全に覆い隠すほど厚く暗い。^{[4] [53]乱層雲には種[54]}や変種はない。^[55]高層雲と同様に、乱層雲は氷晶、過冷却水滴、または水滴でできている。^[56]

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脚注

文献

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