大気の川

大気河川（AR ）は、大気中にある水分が集中した狭い通路または糸状のものである。この現象は、熱帯プルーム、熱帯接続、水分プルーム、水蒸気サージ、雲帯とも呼ばれる。^{[1] [2]}

大気河川は、水蒸気輸送が促進される狭い帯状のもので、通常は、海洋上に形成される温帯低気圧に伴う前線帯を含む、発散する表面気流の広い範囲の境界に沿って発生します。 ^{[3] [4] [5] [6]}パイナップルエクスプレス嵐は、最も一般的に代表され、認識されているタイプの大気河川です。この名前は、ハワイの熱帯地方から発生した暖かい水蒸気の煙がさまざまな経路をたどって北米西部に向かい、カリフォルニア、太平洋岸北西部からブリティッシュコロンビア、さらにはアラスカ南東部に至る緯度に到達することに由来しています。^{[7] [8] [9]}

世界の一部の地域では、気候変動による大気の湿度と熱の変化により、大気河川によって引き起こされる異常気象や洪水の強度と頻度が増加すると予想されています。これは特に米国西部とカナダで顕著になると予想されています。^[10]

この用語は、もともと1990年代初頭にマサチューセッツ工科大学の研究者レジナルド・ニューウェルとヨン・チューによって、関係する水蒸気の柱の狭さを反映して造られた。 ^{[3] [5] [11]}大気の川は通常、長さが数千キロメートル、幅は数百キロメートルで、1つの川が運ぶ水の量は地球最大の川であるアマゾン川よりも大きい。^[4]通常、半球内にはいつでもこのような狭い柱が3～5個存在する。これらは過去1世紀にわたって強度がわずかに増加している^[12]。

現在の大気河川の研究では、上記の長さと幅の係数と、2.0cmを超える積算水蒸気深度を組み合わせて、大気河川事象を分類する基準として使用されています。^{[8] [13] [14] [15]}

2019年1月のGeophysical Research Lettersの記事では、この現象を「熱帯の海域で発生する長く蛇行する水蒸気の柱で、北米西海岸と北ヨーロッパに持続的な大雨をもたらす」と表現している。^[16]

データモデリング技術が進歩するにつれ、積分水蒸気輸送（IVT）は大気河川を解釈するために使用されるより一般的なデータタイプになりつつあります。その強みは、特定の気柱内の水蒸気深度の停滞した測定値（積分水蒸気 – IWV）ではなく、複数の時間ステップにわたる水蒸気の輸送を示す能力にあります。さらに、IVTは、激しい降雨とそれに続く洪水の発生の重要な要因である地形性降水とより直接的に関係しています。^[15]

スクリップス海洋研究所の西部気象水極端現象センター（CW3E）は、2019年2月に、大気河川を「弱い」から「例外的」な強さ、または「有益」から「危険」まで分類する5段階のスケールを発表しました。このスケールは、CW3EのディレクターであるF.マーティン・ラルフが、国立気象局のジョナサン・ラッツや他の専門家と協力して開発しました。^[18]このスケールは、輸送される水蒸気の量とイベントの継続時間の両方を考慮しています。大気河川は、3時間平均の最大垂直統合水蒸気輸送量に応じて予備ランクを受け取ります。24時間未満のものは1ランク降格され、48時間を超えるものは1ランク上がります。^[17]

異なる大気河川カテゴリーの例としては、以下の歴史的な嵐が挙げられる: ^{[18] [19]}

1. 2017年2月2日、24時間続いた
2. 2016年11月19日～20日、42時間
3. 2016年10月14日～15日、36時間続き、5～10インチの降雨量となった。
4. 2017年1月8日～9日、36時間続き、14インチの降雨量となった。
5. 1996年12月29日～1997年1月2日、100時間続き、10億ドル以上の損害をもたらした。

通常、オレゴン州の海岸ではカテゴリー4の大気河川（AR）が毎年平均1回発生します。ワシントン州ではカテゴリー4のARが2年に1回、サンフランシスコ湾岸地域ではカテゴリー4のARが3年に1回発生します。また、通常カテゴリー2またはカテゴリー3のARが毎年1回発生する南カリフォルニアでは、カテゴリー4のARが10年に1回発生します。^[19]

使用法:実際には、ARスケールは「カテゴリー」という言葉を参照せずに「状況」を指すために使用できます。CW3E Scripps Twitterフィードからの次の抜粋がその例です。「今週末、北カリフォルニア、西オレゴン、ワシントンの高地では季節遅れの大気河川が降雨をもたらし、南オレゴンではAR 3の状況が予測されています。」^[20]

大気河川は地球規模の水循環において中心的な役割を果たしています。大気河川は、どの日でも地球の南北方向の水蒸気輸送の90％以上を占めていますが、どの温帯緯度線でも10％未満しかカバーしていません。^[4]大気河川は、地球全体の流出量の約22％を占めていることも知られています。^[21]

これらはまた、北米西海岸、^{[22] [23] [24] [13]}西ヨーロッパ、[25 ] [ ^{26] [27]}北アフリカ西海岸、^{[5]イベリア半島、イラン[ 28] ニュージーランド}など、世界の多くの^中緯度西部沿岸地域で深刻な洪水を引き起こす極端な降水事象の主な原因でもある。^[21]同様に、南アフリカ、スペイン、ポルトガルなど、世界のいくつかの地域では、大気河川の不在が干ばつの発生と関連付けられている。^[21]

カリフォルニアの降雨量の不安定さは、これらの嵐の強さと量の変動によるもので、カリフォルニアの水収支に多大な影響を及ぼす可能性があります。上記の要因により、カリフォルニアは適切な水管理とこれらの嵐の予測の重要性を示す完璧なケーススタディになります。^[8]沿岸水収支の制御における大気河川の重要性と有害な洪水の発生との関係は、カリフォルニアと米国西部の周辺沿岸地域を調査することで構築および研究できます。2013年の研究によると、この地域では大気河川が年間降雨量全体の30～50%を占めています。^[29] 2018年11月23日に米国地球変動研究プログラム（USGCRP）が発表した第4次全国気候評価（NCA）報告書^[30]では、米国西海岸沿いでは、上陸する大気河川が「降水量と積雪量の30～40％を占めている。これらの上陸する大気河川は「カリフォルニア州やその他の西部諸州で深刻な洪水を引き起こしている」ことが確認されている。^{[7] [13] [31]}

13の連邦機関（DOA、DOC、DOD、DOE、HHS、DOI、DOS、DOT、EPA、NASA、NSF、スミソニアン協会、USAID）からなるUSGCRPチームは、「約半数が政府外の300人の一流科学者を含む1,000人」の支援を受けて、「世界が温暖化するにつれて、蒸発の増加と大気中の水蒸気レベルの上昇により、西海岸に上陸する大気河川の「頻度と深刻さ」が増加する可能性がある」と報告した。^{[7] [30] [32] [33] [34]}

北米地域再解析（NARR）の分析に基づき、アメリカ海洋大気庁（NOAA）のポール・J・ネイマン率いるチームは2011年に、上陸したARが「1998年から2009年にかけてワシントン州西部の年間最大日流量（APDF）のほぼすべてを引き起こした」と結論付けた。^[35]

カリフォルニア州サンノゼのマーキュリーニュースの2019年5月14日の記事によると、「空の巨大な水のコンベヤーベルト」である大気河川は、太平洋から年に数回やって来てカリフォルニア州の年間降水量の約50％を占める水分を豊富に含んだ「パイナップルエクスプレス」の嵐を引き起こします。 ^{[36] [37]} カリフォルニア大学サンディエゴ校西部気象水極値センターの所長で、米国の大気河川嵐の専門家の1人であり、長年AR研究に積極的に取り組んでいるマーティ・ラルフ氏は、大気河川は冬に多く発生すると述べています。例えば、2018年10月から2019年春まで、ワシントン州、オレゴン州、カリフォルニア州で47の大気河川があり、そのうち12が強いまたは極端と評価されました。 2019年5月に発生した珍しい大気河川は、カテゴリー1とカテゴリー2に分類され、季節的な山火事を防ぐという点では有益だが、「大雨と猛烈な山火事の揺れ」は、「気候が変化していることを理解することから、それに対して何をすべきかを理解することへ」という疑問を提起している。^[38]

カリフォルニア大学サンディエゴ校スクリップス海洋研究所とアメリカ陸軍工兵隊が2019年12月に国家洪水保険プログラムと国立気象局のデータを分析した研究によると、大気河川は年間平均11億ドルの被害をもたらしており、その多くはカリフォルニア州ソノマ郡で発生している。 ^{[39]この研究は、}米国洪水保険プログラムと米国立気象局のデータを分析した。わずか20の郡が被害のほぼ70％を被っており、被害規模の主な要因の1つは洪水氾濫原にある不動産の数であると思われることが研究で明らかになった。これらの郡は以下の通りである。^[37]

2019年1月22日のGeophysical Research Lettersの記事によると、ブリティッシュコロンビア州の「雪が優勢な流域」 ^[注1]であるフレーザー川流域（FRB）は、熱帯太平洋から発生し、冬季を通じて「持続的な大雨」をもたらす上陸性降雨の影響を受けています。^[16]著者らは、モデル化に基づいて「大気河川に起因する極端な降雨事象により、21世紀後半までにフレーザー川流域で史上最大規模の年間洪水が前例のない頻度で発生する可能性がある」と予測しています。^[16]

2021年11月、バンクーバー近郊のフレーザー川流域で、一連の大気河川による大規模な洪水が発生した。 ^[40]

多数の研究により、大気河川が米国西部とヨーロッパの気象関連の自然災害に及ぼす影響が明らかになっているが、そのメカニズムと中東の洪水への影響についてはほとんどわかっていない。しかし、2019年3月にイランで記録的な洪水が発生し、国のインフラの3分の1が損壊し、76人が死亡したが、その原因は珍しい大気河川であることが判明した。 ^[28]

そのARは、降水の形成に重要な役割を果たしたザグロス山脈の頂上にちなんでデナと名付けられました。ARデナは、大西洋から9000キロの長い旅を開始し、北アフリカを横断して最終的にザグロス山脈を越えて上陸しました。大気ジェットの熱帯-温帯相互作用を含む特定の総観気象条件と、周囲のすべての盆地の異常に暖かい海面温度が、このARの形成に必要な要素を提供しました。ARデナによる水輸送は、この地域の4つの主要な川（チグリス川、ユーフラテス川、カルン川、カルケ川）の合計流量の150倍以上に相当しました。

激しい雨により、2018年から2019年の雨期は過去半世紀で最も雨の多い年となり、同時期で最も雨が少なかった前年とは対照的となった。したがって、今回の出来事は、気候変動が原因と考えられる急速な乾燥から湿潤への移行と極端な気象の激化の説得力のある例である。

オーストラリアでは、北西の雲帯は、インド洋で発生し、国の北西部、中央部、南東部で大雨を引き起こす大気河川と関連している場合があります。オーストラリア付近の東インド洋の温度が西インド洋の温度よりも高い場合（つまり、負のインド洋ダイポールモード現象）に、大気河川がより頻繁に発生します。^{[41] [42]}大気河川はオーストラリアの東と南の海域でも形成され、暖かい時期に最もよく見られます。^[43]

ラバーズとビラリーニによる「地球物理学研究レターズ」の記事によると、1979年から2011年までの1日降水量上位10件のうち8件は、イギリス、フランス、ノルウェーの地域で発生した大気河川現象に関連していた。^[44]

2011年のEos誌の記事^[注2]によると、1998年までに、海洋上の水蒸気データの時空間範囲は、特殊センサーマイクロ波/イメージャー（SSM/I）などの「極軌道衛星からのマイクロ波リモートセンシング」の使用により大幅に改善されました。これにより、大気河川の「普及と役割」への注目が大幅に高まりました。これらの衛星とセンサーが使用される前は、科学者は主に気象観測気球やその他の関連技術に依存していましたが、それらは海洋を十分にカバーしていませんでした。SSM/Iおよび同様の技術は、「地球の海洋上の統合水蒸気の頻繁なグローバル測定」を提供します。^{[45] [46]}

• 熱帯上部対流圏トラフ、熱帯地域でよく見られる湿気の帯
• ARkStorm は、カリフォルニアに影響を与える可能性がある同名の仮想的な嵐である。
• 1862 年の大洪水(米国西部の大規模な洪水)
• 大気湖

• レス・ロウントリー (2015 年 7 月 27 日)。「雨が降れば土砂降りになる: 歴史的な干ばつと大気圏の河川」ベイネイチャーマガジン。2016年11 月 9 日閲覧。
• 気候変動により大気の川が拡大する可能性 - NASA

Wikiquote に大気河川に関する引用があります。

• 今後3時間の世界降水量予測の最新地図
• CBSニュースセグメント; 2024年1月31日: CBSニュースの環境記者ベン・トレイシーは、太平洋上の高高度偵察飛行中に大気の川に電子監視機器を投下するNOAAの科学者チームに加わりました。