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フックエコーは、スーパーセル雷雨の一部に見られる、ペンダント状またはフック状の気象レーダーシグネチャです。これは、空気と降水がメソサイクロンに流れ込む際に嵐の下部に見られ、反射率の湾曲した特徴をもたらします。このエコーは、雨、雹、または破片がスーパーセルに巻き付くことによって生成されます。[ 1 ]これは、竜巻を発生させるスーパーセルの典型的な特徴の 1 つです。[ 2 ]米国気象局は、竜巻渦シグネチャと一致するフックエコーの存在を、竜巻警報を発令する正当な理由として十分とみなす場合があります。[ 3 ] [ 4 ]
竜巻は予測不可能で、壊滅的な被害をもたらす可能性があるため、気象レーダーの黎明期には、レーダーによる竜巻の検出の可能性が気象学界で議論されていました。[ 5 ]竜巻とフックエコーの最初の関連性は、1949年にEMブルックスによって発見されました。 [ 6 ]ブルックスは、レーダー上で半径約8～16kmの循環を確認しました 。これらの循環はスーパーセル雷雨に関連しており、ブルックスはこれを「竜巻サイクロン」と名付けました。
フックエコーと確認された竜巻との関連が初めて記録されたのは、1953 年 4 月 9 日にイリノイ州シャンペーン・アーバナ近郊で発生した。 [ 5 ] [ 7 ]この出来事は、イリノイ州水資源調査局の電気技師ドナルド・スタッグスによって偶然発見された。スタッグスは実験的な降水量測定レーダー装置を修理およびテストしていたところ、近くの雷雨に関連した異常なレーダーエコーに気づいた。異常なエコーは、数字の 6 の形をした降水域のように見えたため、現代の用語は「フックエコー」となった。スタッグスは、気象学者によるさらなる分析のためにエコーを記録することにした。異常なエコーのデータを検討した結果、気象学者の FA ハフ、HW ハイザー、SG ビッグラーは、レーダーで見られた「6 字型」のエコーに対応する地理的位置で破壊的な竜巻が発生したと判断した。
著名な激しい嵐の研究者であるテッド・フジタも、1953年4月9日（ハフらの発見と同じ日）に発生した様々なスーパーセル雷雨でフックエコーを記録した。[ 8 ]フックエコーの進化を詳細に研究した後、フジタは、特定の強い雷雨は回転する可能性があるという仮説を立てた。
JR Fulks は 1962 年にフック エコーの形成に関する最初の仮説を提唱した。[ 9 ] Fulks は、 1960 年にオクラホマ州中央部に設置されたドップラー気象レーダー装置からの風速データを分析した。雷雨時の風速に関するドップラーデータは、強い水平風シアとメソサイクロンとの関連性を示しており、メソサイクロンは竜巻を発生させる可能性があると特定された。[ 2 ]
フックエコーは、スーパーセル雷雨の内部および周囲の空気の動きを反映した現象です。嵐の底部より前方では、周囲の空気が不安定な気団によって吸い込まれます。上昇するにつれて、雲の環境とほとんど混ざらないため、雲の環境よりも冷却が遅くなり、エコーのないチューブが形成され、より高い高度で境界の弱いエコー領域（BWER）を形成します。[ 2 ]同時に、冷たく乾燥した中層気流が雷雨雲に入り込みます。周囲よりも乾燥しているため、密度が高く、雲の後ろに沈み込み、後方側面下降流を形成し、雲の後方の中層部分を乾燥させます。この2つの気流が垂直ウィンドシアを形成し、回転が発生し、さらに相互作用してメソサイクロンを形成することがあります。地表付近で回転が強まると、竜巻が発生する可能性があります。[ 2 ]
地表付近の相互作用ゾーンでは、片側の上昇気流と反対側の後面下降気流の下にある雲域によって乾燥したスロットが生じます。これが地表付近のレーダーで観測されるフックエコーの発生源です。フックエコーは竜巻活動の比較的信頼できる指標ですが、竜巻を直接検出するのではなく、竜巻を伴う嵐の中により大きなメソサイクロン構造が存在することを示すだけです。[ 2 ]破壊的な竜巻の中には、地表から巻き上げられた破片がフック構造の先端に「デブリボール」として検出されることがあります。フックエコーを示すすべての雷雨が竜巻を発生させるわけではなく、すべての竜巻を発生させるスーパーセルがフックエコーを含むわけでもありません。
NEXRADなどのドップラー気象レーダーシステムを使用すると、フックエコーが存在しない場合でも竜巻を発生させる強力な低層メソサイクロンを検出でき、フックエコーが存在する場合にもより高い確実性を得ることができます。レーダーの位置に向かって移動する水粒子とレーダーの位置から離れる水粒子を検出することで、嵐の異なる部分で流れる空気の相対速度が明らかになります。これらの「速度カップリング」として知られる緊密な回転領域は、現在、竜巻警報の発令の主要なトリガーとなっています。竜巻渦シグネチャは、このアルゴリズムに基づく検出です。[ 10 ]
フックエコーは必ずしも明確ではありません。特に米国南部では、雷雨はメソサイクロンを取り囲む降水量が多い構造をとる傾向があり、その結果、フック形状を覆い隠す高降水量（HP）変動スーパーセルが発生します。HPスーパーセルは、代わりに高反射率ペンダントまたはフロントフランクノッチ（FFN）を持つことが多く、「腎臓豆」のような形に見えます。もう1つの制限要因はレーダーの解像度です。2008年以前のNEXRADのレンジ解像度は1,000メートルでしたが、フックエコーにつながるプロセスはより小さなスケールで発生します。[ 11 ]
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