人為起源の雲

均質雲、人為的雲、または人工雲は、人間の活動によって誘発された雲です。空を覆う雲のほとんどは純粋に自然起源ですが、産業革命の始まり以来、化石燃料の使用や、原子力発電所、火力発電所、地熱発電所から排出される水蒸気やその他のガスにより、地域の気象条件に大きな変化が生じています。これらの新しい大気条件は、雲の形成を促進する可能性があります。^[1]

この気象現象を作り出し、利用するためのさまざまな方法が提案されてきました。また、さまざまな研究のための実験も行われてきました。たとえば、ロシアの科学者は50年以上にわたって人工雲を研究してきました。^[2]しかし、人為的な雲の中で圧倒的に多いのは、飛行機雲（凝結雲）とロケットの雲です。 [ ^{3] [4]}

人為雲が形成されるには、3 つの条件が必要です。

1. 空気中の水蒸気はほぼ飽和状態にある必要があり、
2. 水蒸気の一部を凝縮（または昇華）させるためには、空気を水（または氷）に対する露点温度まで冷却する必要がある。
3. 空気中には、凝縮/昇華が始まる凝縮核、つまり小さな固体粒子が含まれている必要があります。

現在の化石燃料の使用は、これら 3 つの条件のいずれかを強化します。まず、化石燃料の燃焼により水蒸気が発生します。さらに、この燃焼により、凝縮核として機能する小さな固体粒子の形成も発生します。最後に、すべての燃焼プロセスにより、垂直方向の上向きの動きを強化するエネルギーが放出されます。

化石燃料の燃焼を伴うすべてのプロセスにもかかわらず、火力発電所、民間航空機、化学産業などの一部の人間の活動のみが、その人類起源のため、修飾語の均質性を使用できる雲を生成するのに十分な大気条件を変更します。

世界気象機関が発行する国際雲地図帳は、19 世紀初頭にルーク ハワードが提案した内容と、その後のすべての変更点をまとめたものです。それぞれの雲にはラテン語の名前が付けられており、雲は属、種、変種によって分類されています。

• 属（ genusの複数形）は 10 個あります（例： cumulus、stratusなど）。
• これらの属には、形状、大きさ、内部構造、垂直方向の動きの種類 (例: 空全体を覆う層雲は stratus nebulosus) を表す多数の種があります。種は相互に排他的です。
• 種はさらに、その透明度や配置を表す変種に分類されます(例: 空全体を覆う厚い層雲は stratus nebulosus opacus)。

雲の起源を説明するために、さらに用語を追加することができます。Homogenitusは、雲が人間の活動から発生したことを示す接尾辞です。^[5]たとえば、人間の活動によって発生した積雲はCumulus homogenitusと呼ばれ、 CUhと略されます。ある属のhomogenitus雲が別の属のタイプに変化すると、 homomutatus雲と呼ばれます。^[6]

国際的な雲の分類では、高度に応じて さまざまな属を3 つの主要な雲のグループに分類します。

• 高い雲
• 中間の雲
• 低い雲

均質雲は、高層と低層のさまざまな発生源によって生成される可能性があります。

巻雲、巻積雲、巻層雲の 3 つの属は、地表から遠く離れた対流圏の最上部で形成されるにもかかわらず、人為的な起源を持つ可能性があります。この場合、それらの形成を引き起こすプロセスは、ほとんど常に同じです。つまり、民間航空機と軍用航空機の飛行です。エンジンから排出される灯油(またはガソリン) の燃焼による排気物質が、対流圏のこの領域に水蒸気を供給します。

さらに、対流圏上層の冷たい空気と航空機エンジンから排出される暖かく湿った空気との強いコントラストにより、水蒸気が急速に沈着し、小さな氷の結晶が形成されます。このプロセスは、燃焼の結果として生成された凝結核が豊富に存在することによっても促進されます。これらの雲は一般に凝結雲 (飛行機雲) として知られており、最初は線状の巻雲で、 Cirrushomogenitus ( Cih )と呼ばれることもあります。排出された空気と周囲の空気との間の大きな温度差により、小規模な対流プロセスが生成され、凝結雲がCirrocumulushomogenitus ( Cch ) に進化しやすくなります。

飛行機が飛んでいる対流圏上部の大気の状態に応じて、これらの高層雲は急速に消えたり、持続したりします。空気が乾燥して安定している場合、飛行機雲の中の水は急速に蒸発し、飛行機から数百メートルまでしか観察できません。一方、湿度が十分に高い場合は、氷の過飽和状態が発生し、同質雲が広がり、数時間存在することがあります。後者の場合、風の状態に応じて、Cch はCirrus homogititus ( Cih ) またはCirrostratus homogititus ( Csh )に進化する可能性が あります。これら 3 種類の高層人為雲の存在と持続は、大気の安定性に近づいていることを示している可能性があります。場合によっては、航空交通量が多いと、飛行機雲が水蒸気のほとんどを捕捉するため、これらの高層ホモジティスが自然の高層雲の形成を阻害することがあります。^[要出典]

大気の最下部は、水蒸気、暖かい空気、凝結核の放出を通じて、人間の活動の影響を最も受けている領域です。大気が安定している場合、放出による暖かく湿った空気の追加的な寄与により、霧の形成が促進されたり、均質層( Sth )の層が生成されたりします。空気が安定していない場合は、人間の活動によって放出されたこの暖かく湿った空気が対流運動を引き起こし、上昇凝結レベルに達して、人為的積雲、または均質積雲( Cuh ) を生成します。このタイプの雲は、高圧状態の一部の都市や工業地帯を覆う汚染された空気の上にも観測されることがあります。

均質層積雲( Sch ) は、わずかに不安定な大気中のSthの進化、または安定した大気中の Cuhの進化によって形成される可能性のある人為起源の雲です。

最後に、大きくそびえ立つ積乱雲( Cb ) は、非常に大きな垂直方向の発達を示すため、人為的原因によってのみ生成される特殊なケースです。たとえば、大規模な火災により、フラムマゲニタス雲が形成され、これが積乱雲フラムマゲニタス( CbFg、人為的原因の場合はCbFgh )に進化することがあります。また、核爆発などの非常に大規模な爆発により、積乱雲フラムマゲニタスの特有のサブタイプであるキノコ雲が生成されます。

人為雲は、その特性を研究したり、他の目的に使用したりするために、研究室または現場で生成することができます。霧箱は、水またはアルコールの過飽和蒸気を含む密閉された環境です。荷電粒子（たとえば、アルファ粒子またはベータ粒子）が混合物と相互作用すると、流体がイオン化します。結果として生じたイオンは凝結核として機能し、その周囲に霧が形成されます（混合物が凝結点にあるため）。気象改変の一形態である人工降雨は、雲から降る降水の量や種類を変えようとする試みであり、雲の凝結核または氷核として機能する物質を空気中に散布して、雲内の微物理的プロセスを変更します。通常は降水量（雨または雪）を増やすことを目的としていますが、空港では雹や霧の抑制も広く行われています。

これら2つの方法を用いた多数の実験が対流圏で行われてきた。高高度では、NASAが1960年と2009年に夜光雲の誘発を研究した。 ^{[7] [8] [9]} 1984年には、3カ国の衛星が太陽風と彗星の研究の一環として人工雲実験に参加した。^{[10] 1969年には、ヨーロッパの衛星が宇宙空間の高度43,000マイルで}バリウムと酸化銅を放出して点火し、 2,000マイルにわたって22分間見える藤色と緑色の煙を作り出した。これは磁場と電場の研究の一環であった。^[11]

中東のサッカートーナメントの上空に人工雲を作り出す計画は、 2022年カタールFIFAワールドカップに日陰を作り涼しさをもたらす方法として2011年に提案されました。^[12]

高層人為雲の重要性と影響に関する研究は数多くあるが（Penner, 1999; Minna et al., 1999, 2003–2004; Marquart et al., 2002–2003; Stuber and Foster, 2006, 2007）、人為雲全般に関する研究はない。飛行機雲によるCia ^{[と定義されるか？ ]}の特定のケースでは、IPCC は正の放射強制力を約 0.01 Wm ⁻²と推定している。^{[引用が必要]}

気象データに注釈を付ける際、雲の起源を示す接尾辞を使用することで、これらの雲を自然起源の雲と区別することができます。この表記が確立されると、数年間の観測を経て、ホモジニティスが地球の気候に与える影響が明確に分析されるでしょう。^[要出典]

• 飛行機雲
• ケムトレイル陰謀説
• 航空の環境への影響
• 地球規模の暗化

• ハワード、L. 1804: 雲の変化とその生成、停止、破壊の原理について: 1802 年から 1803 年のセッションでアスケシアン協会で発表されたエッセイの要旨。J. テイラー。ロンドン。
• IPCC 2007 AR4 WGI WGIII。
• Marquart, S、および B. Mayer、2002: 飛行機雲の放射強制力に関する信頼性の高い GCM 推定に向けて。Geophys. Res. Lett.、29、1179、doi:10.1029/2001GL014075。
• Marquart S.、Ponater M.、Mager F.、および Sausen R.、2003: 飛行機雲の覆い、光学的厚さ、および放射強制の将来の発展: 航空交通量の増加と気候変動の影響。気候学ジャーナル、16、2890–2904
• Mazon J、Costa M、Pino D、Lorente J、2012：人間の活動によって生じる雲。天気、67、11、302–306。
• アメリカ気象学会の気象用語集: http://glossary.ametsoc.org/?p=1&query=pyrocumulus&submit=Search
• Minnis P.、Kirk J.、Nordeen L.、Weaver S.、2003。「地上観測による米国上空の飛行機雲頻度」アメリカ気象学会、16、3447–3462
• Minnis, P., J. Ayers, R. Palikonda、および D. Phan、2004:飛行機雲、巻雲の傾向、および気候。J. Climate、14、555–561。
• ノリス、JR、1999：1952年から1995年までの全球海洋雲量の傾向と可能性のあるアーティファクトについて。J. Climate、12、1864–1870。
• Penner, J.、D. Lister、D. Griggs、D. Dokken、および M. McFarland、1999 年：「航空と地球大気に関する特別報告書」、ケンブリッジ大学出版局、373 ページ。
• Stuber, N.、および P. Forster、2007: 航空交通量の日内変動が飛行機雲の放射強制力に与える影響。Atmos. Chem. Phys.、7、3153–3162。
• Stuber, N.、P. Forster、G. Rädel、K. Shine、2006:飛行機雲の放射強制力に対する航空交通の日周および年間サイクルの重要性。Nature、441、864-867。
• 世界気象機関 (1975)。国際雲地図帳: 雲とその他の流星の観測に関するマニュアル。WMO -No. 407. I (テキスト)。ジュネーブ: 世界気象機関。ISBN 9263104077。 
• 世界気象機関 (1987)。国際雲地図帳: 雲とその他の流星の観測に関するマニュアル。WMO-No. 407. II (図版)。ジュネーブ: 世界気象機関。pp. 196。ISBN 9263124078。