砂嵐

砂嵐
アリゾナの砂嵐
発生地域	主に温帯および熱帯地域
季節	夏に最も多い
効果	ほこりや破片が空中に舞い上がり、風による被害の可能性あり

砂塵旋風（地方によってはダートデビルとも呼ばれる）は、強くてよく形作られ、比較的短命な旋風である。その大きさは小さいもの（幅18インチ/半メートル、高さ数ヤード/メートル）から大きいもの（幅30フィート/10メートル以上、高さ半マイル/1キロメートル以上）まで様々である。主な垂直方向の動きは上向きである。砂塵旋風は通常無害であるが、まれに人や財産に脅威を与えるほど大きくなることがある。^{[1] [2]}

砂塵旋風は、どちらも垂直に回転する風柱を伴う気象現象であるという点で竜巻に似ています。ほとんどの竜巻は、より大きな親循環、つまりスーパーセル雷雨の背後にあるメソサイクロンと関連しています。砂塵旋風は、晴天時の晴天条件下で渦巻く上昇気流として発生し、竜巻の強さに近づくことはめったにありません。

砂塵旋風は、地表近くの熱い空気の塊がその上の冷たい空気を通って急速に上昇し、上昇気流を形成するときに形成される。条件が正しければ、上昇気流は回転し始めるかもしれない。空気が急速に上昇すると、熱い空気の柱は垂直に引き伸ばされ、それによって質量が回転軸に近づくため、角運動量保存則によって回転効果が強まる。砂塵旋風の二次流れにより、他の熱い空気が新しく形成される渦の底に向かって水平に内側に加速される。より多くの熱い空気が、上昇する空気と入れ替わるように発達中の渦に向かって流れ込むと、回転効果はさらに強まり、自立的になる。^[3]完全に形成された砂塵旋風は、熱い空気が上向きに、また円を描くように移動する漏斗のような煙突である。熱い空気は上昇するにつれて冷えて浮力を失い、やがて上昇しなくなる。上昇すると、渦の中心の外側で下降する空気を押しのける。この冷たい空気の戻りは回転する熱い空気の外壁とのバランスとして機能し、システムを安定させます。^[4]

回転効果と表面摩擦により、通常は前進運動が生み出されます。砂塵旋風は、近くの熱い地表空気源の上を移動すると持続することがあります。^[5]

地表近くの熱気がダストデビルに運ばれると、やがて周囲の冷たい空気が吸い込まれます。一旦これが起こると、その効果は劇的で、ダストデビルは数秒で消えてしまいます。通常、これはダストデビルがゆっくりと動いているとき（枯渇）、または地表温度が低い地形に入り始めたときに発生します。^[6]

特定の条件により、砂塵旋風が発生する可能性が高まります。

• 平坦な不毛の地、砂漠、または舗装道路:平坦な条件では、熱気の「燃料」がほぼ一定になる可能性が高くなります。ほこりや砂の多い条件では、粒子が渦に巻き込まれ、砂嵐が簡単に見えるようになりますが、渦の形成には必要ありません。
• 晴天または薄曇り:地表付近の空気を加熱し、理想的な砂塵旋風の条件を作り出すには、地表が大量の太陽エネルギーを吸収する必要があります。
• 風が弱いか無風で、気温が低い場合:砂塵旋風が持続する根本的な要因は、地表付近の空気と大気の間の極端な温度差です。風が強いと、砂塵旋風の回転効果が不安定になります。

地球上では、多くのダストデビルは通常は小さくて弱く、直径が3フィート（0.9メートル）未満であることが多く、最大風速は平均時速約45マイル（70 km/h）で、発生後1分以内に消滅することが多い。まれに、ダストデビルは非常に大きく強力になり、直径が最大300フィート（90メートル）に達し、風速が60マイル（100 km/h以上）を超え、消滅するまでに20分以上続くことがある。^[7]直径が小さいため、コリオリの力はダストデビル自体には大きくなく、高気圧回転を伴うダストデビルが発生する。^[8]

砂塵旋風は通常、けが人の原因にはなりませんが、過去には稀に激しい砂塵旋風が被害や死亡者を出したことがあります。^[9] 2000年9月14日、そのような砂塵旋風がアリゾナ州フラッグスタッフのココニノ郡フェアグラウンドを襲い、いくつかの仮設テント、スタンド、ブース、およびいくつかの恒久的なフェアグラウンド構造物に甚大な被害をもたらしました。数名の負傷者が報告されましたが、死者はいませんでした。残された被害の程度に基づくと、砂塵旋風はEF0竜巻に相当する時速75マイル（120キロメートル）もの風を生み出したと推定されています。^{[10] 2003年5月19日、}メイン州レバノンの2階建ての建物の屋根が砂塵旋風によって持ち上げられ、建物が倒壊して中にいた男性1人が死亡しました。^{[11] [12]} 2008年6月18日、ワイオミング州キャスパー近郊で、少年野球場のスコアラー小屋が砂嵐でひっくり返って女性の上に倒れ、女性が死亡した。彼女は小屋の後ろに隠れて砂嵐から身を守ろうとしていた。^[13]テキサス州イーストエルパソでは、 2010年にインフレータブルジャンプハウスにいた3人の子供が砂嵐に持ち上げられ、10フィート（3メートル）以上持ち上げられ、フェンスを越えて3軒先の裏庭に着地した。^{[14] [15]}コロラド州コマースシティでは、2018年に強力な砂嵐がポータブルトイレ2つを空中に吹き飛ばしたが、負傷者はいなかった。^{[16] [17]} 2019年、中国河南省虞城県で大規模な砂嵐が発生し、インフレータブルジャンプハウスが空中に持ち上げられ、子供2人が死亡、子供18人と大人2人が負傷した。^[18]

砂塵旋風は約100件の航空機事故に関係している。^[19]多くの事故は単純な地上走行の問題であるが、致命的な結果を招いたものもいくつかある。砂塵旋風はスカイダイバーやパラグライダーのパイロットにとっても大きな危険と考えられている。なぜなら、砂塵旋風により、切り離すには低すぎる高度で、ほとんどまたは全く警告なしにパラシュートやパラグライダーが潰れ、落下傘降下者の重傷や死亡につながる可能性があるからである。 ^{[20] [21] [22]} 1996年6月1日もそのケースで、砂塵旋風によりスカイダイバーのパラシュートが地上約30フィート（9.1メートル）で潰れた。その後、ダイバーは負傷により死亡した。^[23]砂塵旋風は山火事の原因にもなる。 1868年にデンマークのビルン市エンゲベックで発生した事例では、砂嵐によって薪の束がヒーターの中に投げ込まれ、1万～5万ヘクタール以上に及んだとみられる山火事が発生した。^[24]

砂塵旋風は、たとえ地球上では小さなものであっても、1メートルあたり1万ボルトを超える電波雑音や電界を発生させることがある。^[25]砂塵旋風は小さな土や塵の粒子を巻き上げる。粒子が旋回すると、接触または摩擦帯電（摩擦帯電）によって帯電する。旋回する帯電粒子はまた、毎秒3～30回変動する磁場も生成する。^[26]

これらの電界は、渦が物質を地面から大気中に持ち上げるのを助ける可能性がある。現地実験によると、砂塵旋風は通過する地面の1平方メートルあたり毎秒1グラム（1エーカーあたり毎秒10ポンド）の塵を巻き上げることができる。底部で直径約100メートル（330フィート）の大きな砂塵旋風は、30分間で約15メートルトン（17ショートトン）の塵を空中に巻き上げる。世界中の砂漠を襲う巨大な砂塵嵐は、発生する数回の嵐で、毎年大気中の鉱物塵の8％を占める。これに比べて、夏に砂漠を横切るはるかに小さな砂塵旋風は、約3倍の塵を巻き上げるため、大気中の塵含有量に総合的に大きな影響を与える。これが発生すると、砂柱と呼ばれることが多い。^[27]

火星の砂塵旋風は火星の表面に発生する対流性の大気渦である。NASAのバイキング探査機によって報告されたデータから発見され、その後のミッションでは周回衛星や表面探査車によって撮影された。

火星の砂塵旋風は、その形状や外見は地球の砂塵旋風に似ていますが、地球のものより何倍も大きいことがあります。砂塵旋風は探査車やその他の技術に脅威を与えるほど強力ですが、^[28]記録されている遭遇の中には、実際に探査車から塵を掃き出すことで利益を得たものもあります。

オーストラリアでは、砂塵旋風は「ウィリー・ウィリー」としてよく知られています。^[29] アイルランドでは、砂塵旋風は「sí gaoithe」または「妖精の風」として知られています。^{[30] [31]}

最近焼失した地域では、新しく堆積した灰の下にある熱い燃え殻が、多数の砂塵旋風を発生させることがあります。灰の重量が軽く色が濃いため、数百フィート上空からでも砂塵旋風が見えることがあります。

灰旋風は砂塵旋風に似た形で形成され、最近の火災の焼け跡のある地域では不安定な日によく見られます。

モンゴルの南ゴビ州の炭鉱の町ツァガーンカドでは、石炭旋風がよく見られます。石炭旋風は、砂塵旋風が大量の備蓄石炭を巻き上げるときに発生します。その暗い色は、竜巻に似ています。

火災旋風または渦巻きは、火災悪魔または火災竜巻とも呼ばれ、可燃性建築物の激しい火災時、またはより一般的には森林火災または低木火災時に見られる。火災旋風は、可燃性物質から放出される燃焼ガスの渦状の形成である。渦の発生はおそらく砂塵旋風のものと似ている。砂塵旋風とは異なり、火災ガスの渦が到達する高さが垂直の炎の目に見える高さよりも高くなることは考えにくい。これは、周囲のガスの乱流により、回転/上昇するガスと周囲のガスとの間に安定した境界層が形成されるのが妨げられるためである。^[32]

「干し草の悪魔」は、刈りたての干し草畑の上空の暖かい空気中に発生する穏やかな旋風です。穏やかで晴れた日に地面から上昇する熱気の柱から渦が形成され、干し草の茎や塊を空中に投げ飛ばしたり渦巻かせたりしますが、無害であり、子供や見物人を喜ばせることがよくあります。^{[33] [34] [35]}

同じ条件で、雪旋風、雪の悪魔、または「スノーナド」と呼ばれる現象が発生することもありますが、雪に覆われた地域では温度差による加熱はより困難です。^[36]

蒸気デビルは、冷たい空気がはるかに暖かい水域または飽和した表面の上にあるときに形成される、高さは異なるが直径が小さい飽和空気の小さな渦柱です。^{[37]また、}発電所から上がる蒸気でもよく見られます。^[38]

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ウィキメディア・コモンズには、砂塵旋風に関連するメディアがあります。

• オーストラリアの砂嵐の写真
• ダンシング・ウィズ・ザ・デビルズ ビデオ
• 火星探査機スピリットが撮影した砂嵐
• マタドール・ダストデビル・プロジェクト
• スピリットが観測した火星の砂塵旋風の多くの動画を、強化画像と評価とともに掲載したページです。
• 風成研究の書誌