地球の降雨気候学

地球降雨気候学は、降雨の研究であり、気象学のサブフィールドです。正式には、より広い研究対象には、雹、みぞれ、雪などの氷晶として降る水（水循環の一部として降水として知られる）が含まれます。降雨気候学の目的は、直接測定とリモートセンシングデータ取得により、気圧、湿度、地形、雲の種類、雨滴サイズの要因である地球上のさまざまな地域にわたる降雨分布を測定、理解、予測することです。現在の技術では、数値天気予報を使用して、3～4日先の降雨量を正確に予測しています。静止軌道衛星は、IRおよび可視波長データを収集し、雲のアルベド、水分量、および対応する降雨確率 を推定することで、リアルタイムの局所的な降雨量を測定し

雨の地理的分布は、気候の種類、地形、生息地の湿度によって大きく左右される。山岳地帯では、標高の高い風上の地形内で斜面からの流れが最大になる場所で大雨になる可能性がある。山の風下側では、圧縮加熱による乾燥した空気のために砂漠気候になることがある。モンスーンの谷、つまり熱帯収束帯の動きによって、サバンナ地帯に雨季が訪れる。ヒートアイランド現象によって、都市の風下では雨量と強度の両方が増加している。温暖化によって、高緯度や一部の熱帯湿潤地域での湿潤状態など、地球全体の降水パターンが変化する可能性もある。^[1]降水は水循環 の主要な要素であり、地球上の淡水の大部分を堆積させる原因となっている。毎年、約486,000立方キロメートル (117,000 立方マイル) ^[2]の水が降水として降り注ぐ。そのうち373,000立方キロメートル（89,000立方マイル）は海洋上に存在します。^[2]地球の表面積を考えると、地球全体の平均年間降水量は954ミリメートル（37.6インチ）になります。ケッペンの気候区分システムなどの気候区分システムでは、平均年間降水量を使用して、異なる気候レジームを区別するのに役立ちます。

オーストラリアの大部分は半乾燥地帯または砂漠で、世界で最も乾燥した大陸となっています(南極を除く)。オーストラリアの降雨量は主に夏の雨季の外来モンスーンの谷の動きによって調整され、最南端の地域では冬と春に降雨量が少なくなります。

北アフリカのほぼ全域は半乾燥、乾燥、または極度乾燥であり、世界最大の暑い砂漠であるサハラ砂漠が含まれます。一方、中央アフリカ（サハラ以南アフリカとして知られる）では、熱帯収束帯またはモンスーントフの動きによって調整された年間雨季が見られますが、サハラ砂漠の南に位置するサヘルベルトでは、極めて激しくほぼ恒常的な乾季が見られ、夏の降雨量は最小限です。

アジア全域で、主に砂漠からなる年間降雨量の極小期が、西南西のモンゴルのゴビ砂漠からパキスタン、イランを経てサウジアラビアのアラビア砂漠まで広がっています。アジアでは、インド東部と北東部からフィリピン、中国南部を経て日本に至る南部で降雨量が多くなります。これは、主にインド洋からこの地域に水分を運ぶモンスーンの影響です。北米とオーストラリアにも、同様ですが弱いモンスーン循環が存在します。

ヨーロッパでは、最も雨量が多い地域はアルプス山脈と水域の風下側、特に大西洋西海岸です。

北米の中で、米国の比較的乾燥した地域は、南西部砂漠地帯、グレートベースン、アリゾナ州北東部の渓谷、ユタ州東部、ワイオミング州中部、コロンビア盆地である。大陸内のその他の乾燥地域は、カナダ北部とメキシコ北西部のソノラ砂漠である。米国北西部の太平洋岸、ブリティッシュコロンビア州のロッキー山脈、アラスカ州の沿岸山脈は、北米で最も雨の多い場所である。熱帯収束帯（ITCZ）またはモンスーントラフに近い赤道地域は、世界の大陸で最も雨の多い部分である。毎年、熱帯地方の降水帯は8月までに北上し、2月と3月までに南下して南半球に戻る。^[3]

ケッペンの分類は、月平均気温と降水量に基づきます。最も一般的に使用されるケッペンの分類には、A から E までの 5 つの主要なタイプがあります。具体的には、主要なタイプは、A は熱帯性、B は乾燥性、C は中緯度温暖、D は中緯度寒冷、E は極性です。5 つの主要な分類は、さらに、熱帯雨林、モンスーン、熱帯サバンナ、湿潤亜熱帯性、湿潤大陸性、海洋性気候、地中海性気候、ステップ、亜寒帯気候、ツンドラ、極地氷床、砂漠などの二次的な分類に分けられます。

熱帯雨林は降雨量が多いことが特徴で、定義では年間降雨量の最小値が1,750ミリメートル（69インチ）から2,000ミリメートル（79インチ）とされています。^[5] 熱帯サバンナは、亜熱帯および熱帯の緯度の半乾燥から半湿潤気候地域に位置する草原 バイオームで、年間降雨量は750ミリメートル（30インチ）から1,270ミリメートル（50インチ）です。アフリカに広く分布しており、インド、南アメリカ北部、マレーシア、オーストラリアにも見られます。^[6] 湿潤亜熱帯気候帯では、冬の降雨（場合によっては降雪）は偏西風が西から東に吹き付ける大規模な嵐を伴います。夏の降雨のほとんどは雷雨や時折発生する熱帯低気圧によって発生します。^[7] 湿潤亜熱帯気候は大陸の東側、赤道からおよそ20度から40度の間の緯度に位置します。^[8]

海洋性気候は、世界のすべての大陸の中緯度、冷たい海に面した西海岸、およびオーストラリア南東部に典型的に見られ、年間を通じて降水量が多い。^{[9]地中海性気候は、}地中海盆地、北アメリカ西部の一部、オーストラリア西部と南の一部、南アフリカ南西部、チリ中央部の一部の土地の気候に似ている。この気候は、暑く乾燥した夏と涼しく湿った冬が特徴です。^[10] ステップは乾燥した草原です。^[11]亜北極気候は寒く、永久凍土 が続き、降水量が少ない。^[12]

熱帯地域では嵐の発生件数が最も多く、次いで温帯気候で​​す。最近の研究^[13]では、 63か国の研究者が30分間の降雨データを統合し、世界の降雨侵食率（降雨量、頻度、強度を組み合わせた指標）を推定しました。乾燥地帯と寒冷気候帯では侵食イベントの数が非常に少ないです。

大陸の北半分は主に砂漠で、広大なサハラ砂漠がある一方、南部にはサバンナと平原があり、中央部には密林（熱帯雨林）地帯が広がっている。熱帯収束帯に近い赤道地域は、大陸で最も雨の多い地域である。毎年、大陸を横切る降水帯は8月までに北上してサハラ以南アフリカに達し、3月までに南中央アフリカに戻る。^{[3]夏季に熱帯収束帯に沿って移動する}熱帯波動 と連動して形成される中規模対流システムは、北大西洋と北東太平洋で形成される熱帯低気圧の素となる。^[14]サブサハラアフリカ のサバンナ気候の地域、例えばガーナ、ブルキナファソ、^{[15] [16]} ダルフール、^[17] エリトリア、^[18] エチオピア、^[19]ボツワナには明確な雨季がある。^[20]

マダガスカル国内では、貿易風が島の東斜面に湿気を運び、それが雨として降り積もり、南と西の地域には乾燥した下り坂の風が吹き、島の西部は雨陰になる。このため、マダガスカルの北東部では南西部よりも雨量が大幅に多くなる。^[21]南アフリカの降雨のほとんどは、夏の対流性嵐と偏西風を移動する温帯低気圧によるものだ。10年に一度、熱帯低気圧が地域全体に過剰な降雨をもたらす。^[22]

年間降水量が最も少ない時期は、主に砂漠で、西南西のモンゴルのゴビ砂漠からパキスタン、イランを経てサウジアラビアのアラビア砂漠まで広がっています。大陸周辺の降水量は、インド東部と北東部からフィリピン、中国南部、日本にかけての南部で多く、これは主にインド洋からこの地域に水分を移送するモンスーンの影響によるものです。 ^{[23]モンスーンの谷は、8月には東アジアで北緯}40度線 まで達し、その後南下します。その極方向への移動は、夏のモンスーンの開始によって加速されます。夏のモンスーンの特徴は、アジアの最も暖かい地域で低気圧（温暖な低気圧）が発生することです。^{[24] [25] [26]インドの}シロンにある東ヒマラヤの南斜面に位置するチェラプンジは、年間平均降水量が11,430 mm（450インチ）で、地球上で最も雨の多い場所の一つです。記録された年間降水量の最多は1861年の22,987 mm（904.9インチ）です。インドのメガーラヤ州マウシンラムの38年間の平均は11,873 mm （ 467.4インチ）です。^[27]トルコの地中海沿岸と黒海沿岸、およびタジキスタンの山岳地帯では、降水量が最も少ない地域があります。

オーストラリアの大部分は半乾燥地帯または砂漠であり、^[28]南極大陸に次いで世界で最も乾燥した大陸となっている。モンスーンの谷の動きは、大陸内の雨季のピークと関連している。^[29] 大陸の北部では降雨量が最も多く、夏季に集中している。冬と春には南オーストラリアで最大の降雨量となる。内陸砂漠では春と夏に最大の降雨量となる。 [ ^30] 最も雨量が多いのは北東部のマウント・ベレンデン・カーで、年間平均8,000ミリメートル（310インチ）の降雨量を記録し、2000年には12,000ミリメートル（470インチ）を超える雨が記録されました。 ^{[31]メルボルンは}シドニーよりもかなり雨が多いと考えられていますが、シドニーの年間平均降雨量は1212ミリメートル（47.8インチ）であるのに対し、メルボルンは650ミリメートル（25.5インチ）です。ただし、シドニーははるかに晴れが多く、雨の日も少ないです。^{[32] [33]}

ニュージーランドのクロップ川は、年間平均11,499mmの降水量があり、世界で4番目に降水量が多い川です。川の長さはわずか9kmですが、その降水量は間違いなくその重量以上のものです。 ^[34]

年間ベースで見ると、大陸全体の降雨量はアルプス山脈内と、スロベニアから南のギリシャ西海岸にかけてに多くなります。^[35] その他の最大値は、ジョージア西部、イベリア半島北西部、イギリス西部、ノルウェー西部にあります。水域の東海岸に沿った最大値は、大陸全体に広がる偏西風によるものです。アルプス山脈全体の降水量の大部分は、3月から11月の間に降ります。地中海に面した地域の雨季は10月から3月まで続き、11月と12月が最も雨が多いのが一般的です。大陸全体の夏の降雨は暖かい大気中に完全に蒸発し、冬の降雨がヨーロッパの地下水源となります。^{[36]雨季の} メソスケールの降雨システムは地中海上を南と東に進み、地中海の西部では東部よりも20％多くの降雨量があります。^[35]

ヨーロッパモンスーン（偏西風の復活としてよく知られている）は、大西洋からの偏西風が再び吹き始め、風雨を帯びるようになることによって起こる。^[37]これらの偏西風はヨーロッパの冬によく見られる現象だが、3月下旬から4月、5月にかけて春が近づくにつれて弱まる。6月には再び風が強まるため、この現象は「偏西風の復活」とも呼ばれる。^[38] 雨は通常、6月初旬と6月中旬から下旬の2波で到来する。ヨーロッパモンスーンとは、モンスーンとして分類される要件をすべて満たしていないため、従来の意味でのモンスーンではない。むしろ偏西風の復活は、一連の低気圧の中心を西ヨーロッパに運び、季節外れの天候を引き起こすコンベアベルトとみなされている。これらの嵐は、通常、平均気温より大幅に低く、激しい雨や雹、雷、強風を伴う。^[39]偏西風の再来は、ヨーロッパの北大西洋沿岸、より正確にはアイルランド、イギリス、ベネルクス諸国、ドイツ西部、フランス北部、スカンジナビアの一部に影響を及ぼしている。イギリスとドイツの間の北ヨーロッパの降雨量データには16年間隔の周期が見られる。南ヨーロッパでは降雨量の変動が22年周期である。その他のより短い期間の周期は、降雨記録内で10～12年および6～7年周期で見られる。^{[40]大陸全体で}酸性雨 の影響を大きく受けている場所には、ポーランドから北のスカンジナビアにかけての東ヨーロッパのほとんどが含まれる。^[41]

カナダ全土の降水量は、西部の山脈で最も多い。これは、陸から流れ込む水蒸気が山岳地帯に運ばれ、その後山の斜面を持ち上げ、主に8月から5月にかけてかなりの降水量を降らせるためである。中規模対流システムは、プレーリー州から東の五大湖に向かって、米国との中央国境付近で真夏によく見られる。カナダ南東部も、大陸東岸に沿って温帯低気圧が発達し、北のカナダ大西洋岸に移動するせいで、雨が多い。夏と秋の間は、大西洋盆地からの熱帯低気圧がカナダ大西洋岸全域に発生する可能性もある。太平洋岸と大西洋岸から内陸に向かうにつれて、また南から北へ北極に向かうにつれて、降水量は減少する。^[42]

降雨量は場所と季節によって大きく異なります。乾燥または半乾燥状態は、バハ・カリフォルニア半島、北西部のソノラ州、北部アルティプラノ、および南部アルティプラノの大部分で見られます。これらの地域の降雨量は平均して年間300～600ミリメートル（11.8～23.6インチ）で、バハ・カリフォルニア・ノルテ全体ではそれより少ないです。平均降雨量の合計は、メキシコシティやグアダラハラを含む南部アルティプラノの人口密集地域のほとんどで600～1,000ミリメートル（23.6～39.4インチ）です。メキシコ湾沿いの低地では、平均して年間 1,000 ミリメートル (39.4 インチ) を超える降雨量があり、最も雨量が多い地域は南東部のタバスコ州で、年間降雨量は約 2,000 ミリメートル (78.7 インチ) です。北部のアルティプラノ、高地、シエラ マドレ オクシデンタル山脈とシエラ マドレ オリエンタル山脈の高峰の一部では、時折かなりの降雪があります。

メキシコには、雨季と乾季がはっきりしている。国土の大半は、6月から10月中旬まで雨季となり、残りの期間は雨量が大幅に減少する。通常、2月と7月はそれぞれ最も乾燥し、最も雨量が多い月である。たとえば、メキシコシティでは、2月の平均降雨量はわずか5ミリメートル（0.2インチ）であるが、7月には160ミリメートル（6.3インチ）を超える。沿岸地域、特にメキシコ湾沿岸地域では、9月に最も多くの雨が降る。タバスコでは、その月に通常300ミリメートル（11.8インチ）を超える雨が記録される。ティファナ周辺のメキシコ北西部沿岸の小さな沿岸地域は、地中海性気候で、沿岸霧が多く、冬に雨季が訪れる。

熱帯低気圧は、主に7月から9月にかけて、メキシコ西部の海岸線付近や海岸線に沿って進む。^[43] これらの嵐は、メキシコ北西部と米国南西部のモンスーンの循環を強化する。^[44]平均すると、東太平洋の熱帯低気圧は、メキシカンリビエラ沿いの年間降水量の約3分の1を占め、バハカリフォルニアスル州の年間降水量の最大半分を占める。^[45] メキシコでは、西海岸が太平洋の熱帯低気圧の影響を受ける可能性（流域全体の18％）は、東海岸が大西洋の熱帯低気圧の影響を受ける可能性（流域全体の9％）の2倍である。20世紀末の50年間でメキシコで最も被害を受けた3つの州は、バハカリフォルニアスル州、シナロア州、キンタナロー州であった。^[46]

晩夏と秋の温帯低気圧は、アラスカ西部、南部、南東部に毎年降る雨の大部分をもたらします。秋、冬、春には、太平洋の暴風雨がハワイの大半と米国西部に多くの雨をもたらします。^[47] 東海岸を北上するノーイースターは、中部大西洋岸とニューイングランド諸州に寒期の雨をもたらします。^[48] 夏の間、南西モンスーンと大西洋の亜熱帯高気圧の周りを移動するカリフォルニア湾とメキシコ湾の湿気が組み合わさって、午後と夕方にアメリカ南部とグレートプレーンズに雷雨をもたらします。^[47]熱帯低気圧は、米国南部の降水量を増加させ、^[49]プエルトリコ、^{[50] [51]}アメリカ領ヴァージン諸島、^[52]北マリアナ諸島、^[53]グアム、アメリカ領サモアでも降水量を増加させます。山脈の頂上では、ジェット気流が五大湖に夏の降水量最大をもたらします。中規模対流複合体として知られる大規模な雷雨地域は、暖かい季節に平原、中西部、五大湖を通過し、この地域の年間降水量の最大10％を占めます。^[54]

エルニーニョ南方振動は、西部、^[55]中西部、^{[56] [57]}南東部、^[58]熱帯地方全体の降雨パターンを変えることで、降水分布に影響を及ぼします。また、地球温暖化によって北米東部の降水量が増加し、熱帯および亜熱帯地方では干ばつが頻繁に発生するようになっているという証拠もあります。^[59] 98度子午線 の東にあるアメリカ合衆国本土の東半分、太平洋岸北西部の山々、およびシエラネバダ山脈は、米国で最も雨の多い地域で、平均年間降水量は30インチ (760 mm) を超えます。乾燥している地域は、南西部の砂漠地帯、グレートベースン、アリゾナ州北東部の谷、ユタ州東部、ワイオミング州中央部、オレゴン州東部およびワシントン州、およびオリンピック半島北東部です。^[60]マウイ島のビッグボグは、毎年平均404インチ（10,300 mm）の降水量があり、ニュージーランドのクロップ川を除いて、米国およびオセアニア全体で最も雨の多い場所となっています。| ^{[34] [61]}

大陸全体の年間平均降水量最大は、北西部ブラジルからペルー北部、コロンビア、エクアドルにかけての北西部、ガイアナ諸島の大西洋岸、ブラジル極北部、およびチリの南半分に広がっている。コロンビアのチョコにある町、ロロは、おそらく世界で最も降水量が多い場所で、年間平均13,300 mm（523.6インチ）に及ぶ。^[62]実際、チョコ県全体が異常に湿度が高い。同じ県にある小さな町、トゥトゥネンドは、地球上で最も雨の多い場所の1つで、年間平均11,394 mm（448インチ）に及ぶ。1974年には、この町は26,303 mm（86フィート3½インチ）の降水量を記録し、コロンビアで最大の年間降水量が記録された。 4月から9月にかけて降雨量が最も多いチェラプンジとは異なり、トゥトゥネンドでは年間を通じてほぼ均一に雨が降ります。1月と2月は嵐がやや少ないです。平均すると、トゥトゥネンドでは年間280日雨が降ります。雨の2/3以上（68%）は夜間に降ります。平均相対湿度は90%、平均気温は26.4℃です。^{[63]チョコの州都}キブドは、10万人以上の人口を抱える都市の中で世界で最も雨が多く、年間9,000ミリメートル（350インチ）です。^[62]チョコの嵐では、1日に500ミリメートル（19.7インチ）の雨が降ることがあります。これは、多くの都市で1年間に降る雨量よりも多いです。アンデス山脈が太平洋の湿気を遮り、アルゼンチン西部の風下で砂漠のような気候になります。^[64]

気温への影響とは別に、都市ヒートアイランド（UHI）は、局所的な風のパターン、雲や霧の発達、湿度、降水量の変化など、局所的な気象に二次的な影響を及ぼす可能性があります。^[65] UHIによって提供される余分な熱は、より大きな上昇運動につながり、追加のにわか雨や雷雨の活動を誘発する可能性があります。都市の風下の降雨量は48％から116％増加します。この温暖化の結果として、月間降雨量は、都市の風上と比較して、風下20マイル（32 km）から40マイル（64 km）の間で約28％多くなります。^[66] 一部の都市では、総降水量が51％増加しています。^[67] 研究者は、衛星画像を使用して、都市の気候が都市の端から最大10キロメートル（6マイル）離れた植物の生育期に顕著な影響を及ぼしていることを発見しました。北米東部の70都市では、都市部では都市の影響範囲外の農村部に比べて生育期間が約15日長かった。^{[68] [69]}

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