雹

雹は固体の降水の一種です。^[1]雹は氷粒（アメリカ英語では「sleet」）とは異なりますが、この2つはよく混同されます。 ^[2]雹は球状または不規則な氷の塊で構成され、それぞれが雹石と呼ばれます。^[3]氷粒は一般的に寒い天候で降りますが、雹の成長は地表温度が低いときに大きく抑制されます。

霰（霧氷でできている）、氷粒（より小さく半透明）、雪（微細で繊細な結晶の薄片や針でできている）などの他の形態の氷の降水とは異なり、雹は通常、直径5 mm（0.2インチ）から15 cm（6インチ）の大きさです。^[1] 5 mm（0.20インチ）以上の雹に対するMETAR報告コードはGRであり、より小さな雹と霰はGSとコード化されています。

雹は、ほとんどの雷雨（積乱雲によって生成されるため）^[4]だけでなく、親嵐から2海里（3.7km）以内でも発生する可能性があります。雹の形成には、親雷雨内での空気の強い上昇気流（竜巻に類似）と氷点下の高度の低下という環境が必要です。中緯度では、雹は大陸の内部近くで発生しますが、熱帯地方では高地に限定される傾向があります。

気象衛星や気象レーダー画像を使用して、雹を伴う雷雨を検出する方法があります。雹は一般的にサイズが大きくなるにつれて落下速度が速くなりますが、融解、空気との摩擦、風、雨や他の雹との相互作用などの複雑な要因により、大気圏での落下速度が遅くなる場合があります。雹が破壊的なサイズに達すると、人工構造物、そして最も一般的には農家の作物に深刻な被害をもたらす可能性があるため、雹に関する厳重な気象警報が発令されます。

地面に達する雹を生み出す雷雨は、雹嵐として知られています。^[5]直径が5 mm（0.20インチ）を超える氷の結晶は、雹石とみなされます。^[4]雹石は15 cm（6インチ）まで成長し、重さは0.5 kg（1.1ポンド）を超えることがあります。^[6]

氷の粒とは異なり、雹は層状になっていることが多く^[7]、不規則で塊になっていることもあります。^[要出典]雹は透明な氷、または少なくとも 1 mm (0.039 インチ) の厚さの透明と半透明の氷が交互に重なった層で構成されており、雲の中を移動する雹の上に堆積します。強い上昇気流で空中に浮かび、その重さで上昇気流に打ち勝って地面に落ちます。雹の直径はさまざまですが、米国では、被害をもたらす雹の平均観測値は 2.5 cm (1 インチ) からゴルフボール大の 4.4 cm (1.75 インチ) です。^[8]

2cm（0.79インチ）を超える雹は通常、被害を引き起こすほどの大きさとみなされる。カナダ気象局は、そのサイズ以上の雹が予想される場合に激しい雷雨警報を発令する。^[9]米国立気象局は、2010年1月から直径1インチ（2.5cm）の雹を基準としており、これは以前の0.75インチ（1.9cm）の雹の基準よりも引き上げられた。^[10]他の国では、雹に対する地域の感受性に応じて異なる基準が設けられており、例えば、ブドウ栽培地域はより小さな雹でも悪影響を受ける可能性がある。雹は、上昇気流の強さによって非常に大きくも非常に小さくもなる。弱い雹嵐では、より強い雹嵐（スーパーセルなど）よりも小さな雹が発生する。これは、より強い嵐ではより強力な上昇気流が、より大きな雹を空中に浮かべることができるためである。

雹は強い雷雲の中で発生します。特に、上昇気流が強く、水分含有量が多く、垂直方向の広がりが大きく、水滴が大きく、雲層の大部分が氷点下（0℃、32℉）にある場合に発生します。^[4]このような強い上昇気流は、竜巻の存在を示すこともあります。^[11]雹の成長率は、標高の高さ、氷点下の地域、風のせん断などの要因によって影響を受けます。^[12]

積乱雲の他の降水と同様に、雹は水滴として始まります。水滴が上昇して温度が氷点下になると、水滴は過冷却水になり、凝結核と接触して凍結します。大きな雹の断面は、タマネギのような構造を示しています。これは、雹が厚くて半透明の層と、薄くて白くて不透明な層が交互に重なったものでできていることを意味します。以前の理論では、雹は複数回の下降と上昇を受け、湿気のあるゾーンに落ちて、上昇するときに再凍結すると示唆されていました。^{[引用が必要]}この上下運動が、雹の連続層の原因であると考えられていました。理論と現地調査に基づく新しい研究では、これが必ずしも真実ではないことが示されています。^{[引用が必要]}

嵐の上昇気流は、風速が時速 110 マイル (180 km/h) にも達し、^[13]形成された雹を雲の上まで吹き飛ばします。雹が上昇するにつれて、湿度と過冷却水滴の濃度が変化する雲の領域を通過します。雹の成長率は、遭遇する湿度と過冷却水滴の変化に応じて変化します。これらの水滴の付着率は、雹の成長のもう 1 つの要因です。雹が水滴の濃度が高い領域に移動すると、水滴を捕らえて半透​​明の層を形成します。雹が主に水蒸気の領域に移動すると、不透明な白い氷の層を形成します。^[14]

さらに、雹の速度は雲の上昇気流における位置と質量によって決まります。これによって、雹の層の厚さが変わります。過冷却水滴が雹に付着する速度は、これらの水滴と雹自体の相対速度によって決まります。つまり、一般的に大きな雹は、より強い上昇気流から離れた場所に形成され、より長い時間成長することができます。^[14]雹が成長すると、潜熱が放出され、その外側は液体の状態を保ちます。「湿潤成長」するため、外層は粘着性があり（つまり、より粘着性が高く）、1 つの雹が他の小さな雹と衝突して成長し、不規則な形状の大きな物体を形成することがあります。^[16]

雹は「乾式成長」を経ることもある。この場合は、凍結による潜熱の放出が外層を液体状態に保つのに十分ではない。このようにして形成される雹は、急速な凍結中に石の中に閉じ込められる小さな気泡のために不透明に見える。これらの気泡は「湿式成長」モード中に合体して抜け出し、雹はより透明になる。雹の成長モードは発達するにつれて変化する可能性があり、その結果、雹の断面に明確な層ができることがある。^[17]

雹は、その質量が上昇気流によって支えられなくなるまで、雷雨の中で上昇し続けます。雹を発生させる雷雨の上昇気流の力に基づくと、これには少なくとも30分かかります。雹の頂上は通常10km以上の高さです。その後、同じプロセスに基づいて成長を続けながら地面に向かって落下し、雲を離れます。その後、氷点以上の温度に達すると溶け始めます。^[18]

このように、雷雨の軌道は唯一無二で、雹の層状構造を説明するのに十分である。複数の軌道が議論できる唯一のケースは、多細胞雷雨の場合であり、この場合、雹は「母」細胞の上部から放出され、より強力な「娘」細胞の上昇気流に捕らえられる可能性がある。しかし、これは例外的なケースである。^[14]

雹は中緯度の大陸内部で最もよく見られる。氷点が高度11,000フィート（3,400メートル）を下回ると雹が発生する可能性がかなり高くなるためである。^{[19]大陸上空の強い雷雨に乾燥した空気が} 流入すると、蒸発冷却が促進されて雹の発生頻度が高まり、雷雲の氷点が下がり、雹が成長する体積が増える。したがって、熱帯地方では雷雨の頻度が中緯度よりもはるかに高いにもかかわらず、雹はそれほど一般的ではない。これは、熱帯地方の大気が高度が高いほど暖かくなる傾向があるためである。熱帯地方の雹は主に標高の高い場所で発生する。^[20]

気温が−30℃（−22℉）を下回ると、過冷却水滴が稀になるため、雹の成長は極めて小さくなります。^[19]雷雨の周辺では、雹は高度20,000フィート（6,100メートル）以上の雲の中にある可能性が最も高くなります。10,000フィート（3,000メートル）から20,000フィート（6,100メートル）の間では、雹の60％はまだ雷雨の中にありますが、40％は金床の下の澄んだ空気の中にあります。10,000フィート（3,000メートル）以下では、雹は雷雨の中と周囲に2海里（3.7キロメートル）の距離まで均等に分布しています。^[21]

雹は中緯度の大陸内陸部で最も頻繁に発生し、熱帯地方ではそれほど一般的ではないが、中緯度よりも雷雨の頻度がはるかに高い。^[22]また、雹は山脈沿いでより一般的であり、これは山脈が水平風を押し上げる（地形性揚力として知られている）ため、雷雨内の上昇気流が強まり、雹が発生しやすくなるからである。^[23]また、標高が高いと、雹が地面に到達する前に溶ける時間が少なくなる。大粒の雹がよく発生する地域の1つは、1888年に記録上最も多くの雹による死者数を報告した北インドの山岳地帯である。 ^[24] 中国でも大規模な雹嵐が発生する。^{[25]中央ヨーロッパとオーストラリア南部でも多くの雹嵐が発生する。雹嵐が頻繁に発生する地域は、}ドイツ南部と西部、フランス北部と東部、ベネルクス南部と東部、イタリア北部である。^[26]南東ヨーロッパでは、クロアチアとセルビアで雹が頻繁に発生します。^[27]地中海諸国の中には、秋に雹の発生頻度が最も高くなるところもあります。^[26]

北米では、コロラド州、ネブラスカ州、ワイオミング州の3州が接する「雹の路地」と呼ばれる地域で雹が最も多く降ります。 ^[28]この地域では、3月から10月の午後から夕方にかけて雹が降り、5月から9月にかけて最も多く発生します。ワイオミング州シャイアンは北米で最も雹が発生しやすい都市で、1シーズンに平均9～10回の雹嵐が発生します。^[29]この地域の北、ロッキー山脈の風下にはアルバータ州の雹の路地があり、ここでも大きな雹の発生が増加しています。

雹嵐は南米のいくつかの地域、特に温帯の緯度でもよく見られます。メンドーサ地方から東のコルドバにかけて広がるアルゼンチンの中央部は、平均して年間10～30回の嵐が発生し、世界でも有​​数の頻度で雹嵐が発生します。^[30]アルゼンチン南部のパタゴニア地方でも雹嵐が頻繁に発生しますが、これはこの寒冷な地域では霰（小さな雹）も雹としてカウントされるためである可能性があります。^[30]ブラジル南部のパラナ州、サンタカタリーナ州、アルゼンチンの三州にまたがる国境地域も、被害をもたらす雹嵐で知られています。^[31]雹嵐は、アルゼンチン北部の雹が頻繁に降る地域に隣接するパラグアイ、ウルグアイ、ボリビアの一部でも一般的です。 ^[32]南米のこれらの地域で雹嵐が頻繁に発生するのは、その地域の地形による対流の強制と、アマゾンからの水分輸送、地表と上層大気の温度差によって生じる不安定性が組み合わさっているためである。^[30]コロンビアでは、ボゴタとメデジンの都市も標高が高いため、雹嵐が頻繁に発生する。チリ南部でも4月中旬から10月まで雹が降り続ける。

気象レーダーは、雹を発生する雷雨の存在を検知するのに非常に便利なツールです。ただし、レーダー データは、現在の大気の状態に関する知識によって補完される必要があり、これにより、現在の大気が雹の発生に適しているかどうかを判断できます。

現代のレーダーは、サイトの周囲をさまざまな角度でスキャンします。嵐の際の地上からの複数の角度での反射率の値は、それらのレベルでの降水量に比例します。垂直統合液体（VIL）の反射率を合計すると、雲内の液体の水含有量が得られます。研究によると、嵐の上層での雹の発達はVILの進化に関連しています。VILを嵐の垂直範囲で割った値はVIL密度と呼ばれ、雹の大きさと関係がありますが、これは大気の状態によって変化するため、あまり正確ではありません。^[33]伝統的に、雹の大きさと確率は、この研究に基づくアルゴリズムを使用してコンピューターでレーダーデータから推定できます。一部のアルゴリズムでは、氷点下の高さを考慮して、雹が溶けて地面に何が残るかを推定します。

反射率の特定のパターンも気象学者にとって重要な手がかりとなります。3物体散乱スパイクはその一例です。これは、レーダーからのエネルギーが雹に当たって地面に反射し、そこから再び雹に反射してレーダーに反射した結果です。エネルギーが雹から地面に反射して戻ってくるのには、雹からレーダーに直接伝わるエネルギーよりも時間がかかり、エコーはレーダーから実際の雹の位置と同じ放射経路上にあるため、反射率の弱い円錐を形成します。

最近では、気象レーダー反射の偏光特性を分析して、雹と大雨を区別するようになりました。^{[34] [35]}差分反射率（）と水平反射率（）の組み合わせにより、さまざまな雹分類アルゴリズムが生まれました。^[36]可視衛星画像は雹の検出に使用され始めていますが、この方法では誤報率が依然として高いままです。^[37]${\displaystyle Z_{dr}}$${\displaystyle Z_{h}}$

雹の大きさは、定規で直径を測ることで最もよく分かります。定規がない場合は、コインなどの既知の物体と大きさを比較することで、目視で雹の大きさを推定することがよくあります。^[38]鶏卵、エンドウ豆、ビー玉などの物体を使って雹の大きさを比較するのは、その大きさがさまざまであるため正確ではありません。英国の組織TORROも、雹と雹嵐の両方のスケールを作成しています。^[39]

空港で観測された場合、雹の大きさに関連する地上気象観測ではMETARコードが使用される。METARコードでは、GRは直径が少なくとも0.25インチ（6.4mm）の大きな雹を示すために使用される。GRはフランス語のgrêleに由来する。より小さなサイズの雹や雪粒には、フランス語のgrésilの略であるGSのコードが使用される。^[40]

雹の終端速度、つまり雹が地面に衝突したときに落下する速度はさまざまです。直径1cm (0.39インチ) の雹は9m/s (20mph) の速度で落下し、直径8cm (3.1インチ) の雹は48m/s (110mph) の速度で落下すると推定されています。雹の速度は、雹の大きさ、抗力係数、雹が落下する際の風の動き、雨滴や他の雹との衝突、そして雹が暖かい大気中を落下する際に溶けるかどうかによって決まります。雹は完全な球体ではないため、抗力係数、つまり雹の速度を正確に計算することは困難です。^[41]

アメリカ合衆国では、国立気象局が雹の大きさを日常の物体と比較して報告している。直径1インチを超える雹は「激しい」と表示される。^[42]

巨大氷隕石は、雷雨を伴わない大きな氷の岩石であり、世界気象機関では、雷雨を伴う氷の集合体である「雹」として正式には認められていないため、巨大氷隕石の極端な特徴の記録は雹の記録としては示されていない。

• 最も重いもの: 1.02 kg (2.2 lb);バングラデシュ、ゴパルガンジ地区、1986年4月14日。^{[43] [44]}
• 公式に測定された最大直径：直径7.9インチ（20センチメートル）、円周18.622インチ（47.3センチメートル）。サウスダコタ州ビビアン、2010年7月23日。^[45]
• 公式に測定された最大の円周：円周18.74インチ（47.6センチメートル）、直径7.0インチ（17.8センチメートル）。ネブラスカ州オーロラ、2003年6月22日。^{[44] [46]}
• 平均雹降水量が最も多い：ケニアの ケリチョでは、年間平均50日間雹嵐が発生します。ケリチョは赤道に近く、標高2,200メートル（7,200フィート）であるため、雹が降りやすい場所です。^[47]ケリチョでは、1年間に132日間雹が降るという世界記録を達成しました。^[48]

雹は、特に自動車、航空機、天窓、ガラス屋根の建物、家畜、そして最も一般的な農作物に深刻な被害をもたらす可能性があります。^[29]屋根の雹による損傷は、漏れやひび割れなどの構造的な損傷が見られるまで気付かれないことがよくあります。 雹による損傷は、屋根瓦や平らな屋根で最も認識されにくいですが、すべての屋根に独自の雹による損傷の検出の問題があります。^[49]金属製の屋根は雹による損傷にかなり耐性がありますが、へこみや塗装の損傷という形で外観上の損傷が蓄積する可能性があります。

雹は航空機にとって最も重大な雷雨の危険の1つです。^[50]雹の直径が0.5インチ（13 mm）を超えると、飛行機は数秒以内に深刻な損傷を受ける可能性があります。^[51]地面に蓄積した雹も着陸中の航空機に危険を及ぼす可能性があります。雹は自動車の運転手にとって一般的な悩みの種であり、車庫に駐車するか遮蔽物で覆わない限り、車両に深刻なへこみができ、フロントガラスや窓が割れたり、粉々になったりします。小麦、トウモロコシ、大豆、タバコは雹の被害に最も敏感な作物です。^[24]雹はカナダで最も費用のかかる危険の1つです。^[52]

まれに、巨大な雹が脳震盪や致命的な頭部外傷を引き起こすことが知られています。歴史上、雹嵐は高額で致命的な出来事を引き起こしてきました。最も古い事件の1つは、9世紀頃にインドのウッタラーカンド州ループクンドで発生しました。そこでは、200人から600人の遊牧民がクリケットボールほどの大きさの雹による負傷で死亡したようです。^[53]

雷雨活動に伴って雹が地面に積もる狭い帯は、雹の筋または雹の帯として知られており、^[54]嵐が過ぎ去った後に衛星で検出することができます。^[55]雹嵐は通常、数分から最長15分間続きます。^[29]蓄積した雹嵐は、2インチ（5.1 cm）以上の雹で地面を覆い、何千もの停電を引き起こし、多くの木を倒します。蓄積した雹により、急峻な地形の地域では突発的な洪水や土砂崩れが懸念されます。^[56]

深さは最大18インチ（0.46メートル）と報告されています。積もった雹で覆われた風景は、一般的に積もった雪で覆われた風景に似ており、雹が大量に積もると、たとえ面積は小さくても、交通やインフラに対して積雪と同様の制限効果があります。^[57]積もった雹は排水溝を塞いで洪水を引き起こす可能性があり、雹は洪水水に運ばれ、雪のような泥水となって低地に堆積することもあります。

まれに、雷雨が静止状態またはほぼ静止状態になりながら、雹が大量に降り、かなりの深さの積雪が発生することがあります。これは山岳地帯で発生する傾向があり、2010年7月29日にはコロラド州ボルダー郡で1フィートの雹が積もりました^{[58] 。2015年6月5日には、}コロラド州デンバーの1つの街区に最大4フィートの雹が降りました。マルハナバチとピンポン玉の大きさの雹は、雨と強風を伴っていました。雹は1つの地域だけに降り、周囲の地域には影響がありませんでした。午後10時から午後11時30分までの1時間半降り続けました。ボルダーの国立気象局の気象学者は、「非常に興味深い現象です。嵐が停滞し、小さな地域で大量の雹が発生しました。これは気象現象です」と述べています。現場を除雪するために使用されたトラクターは、ダンプトラック30台分以上の雹を積んだ。^[59]

コロラド州のフロントレンジで30分間に5.9インチ（15cm）以上の雹が積もった4日間に焦点を当てた研究では、これらの出来事は観測された総観天気、レーダー、雷の特徴において同様のパターンを共有していることが示され、^[60]これらの出来事を発生前に予測できる可能性を示唆しています。 この分野での研究を続ける上での根本的な問題は、雹の直径とは異なり、雹の深さは一般的に報告されていないことです。 データが不足しているため、研究者や予報官は運用方法を検証する際に暗闇に陥っています。 コロラド大学と国立気象局の協力が進行中です。 この共同プロジェクトの目標は、一般の人々の協力を得て、雹の積もった深さのデータベースを作成することです。^[61]

中世のヨーロッパでは、人々は教会の鐘を鳴らしたり大砲を撃ったりして、雹とそれに伴う農作物への被害を防ごうとしていた。この手法の改良版が現代の雹砲として利用できる。第^二次世界大戦後、特にソ連全土で雹の脅威を排除するために雲の種まきが行われ、ロケットや砲弾を使用して雲の中にヨウ化銀を散布することで、雹嵐による農作物の被害が70～98%減少したと主張された。^{[62] [63]}しかし、これらの効果は西側諸国で実施されたランダム化試験では再現されていない。^[64]雹抑制プログラムは1965年から2005年の間に15か国で実施された。^{[13] [24]}

• みぞれ（曖昧さ回避）
• 積乱雲と航空

• Rogers と Yau (1989)。雲物理学短期コース。マサチューセッツ州: Butterworth-Heinemann。ISBN 0-7506-3215-1。
• ジム・メッザノット (2007)。『雹嵐』。ガレス・スティーブンス出版。ISBN 978-0-8368-7912-4。
• スノーデン・ドワイト・フローラ（2003年）。米国の雹嵐。教科書出版社。ISBN 978-0-7581-1698-7。
• ナラヤン・R・ゴーカレー（1974年）。『雹嵐と雹石の成長』ニューヨーク州立大学出版局。ISBN 978-0-87395-313-9。
• ダンカン・シェフ (2001)。氷と雹嵐。レインツリー出版社。ISBN 978-0-7398-4703-9。

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ウィキソースには、 1879 年のアメリカ百科事典の記事 「Hail」のテキストがあります。

• 雹嵐研究ツールは、2022 年 2 月 2 日にwayback machineでhailtrends.com にアーカイブされました。
• 雹に関するファクトシート（アーカイブ）ucar.edu より
• 米国の 10 億ドル規模の気象災害と気候災害は、2018 年 7 月 26 日にNOAA.gov のWayback Machineにアーカイブされました。