湖効果雪

湖効果雪は、冷たい空気の塊が長い範囲の暖かい湖水を横切って移動する、より冷たい大気条件で発生します。湖水によって暖められた下層の空気は、湖から水蒸気を拾い、より冷たい空気を通って上昇します。その後、水蒸気は凍結し、風下側の海岸に堆積します。^[1]

同じ効果は塩水域でも発生し、海洋効果雪または湾効果雪と呼ばれます。風下の海岸の標高が高い地形の影響で移動する気団が上昇すると、この効果は強まります。この上昇により、幅が狭いが非常に激しい降水帯が発生し、1時間あたり数インチの雪が降るため、総降雪量が多くなることがよくあります。

湖沼効果とそれに平行する「海洋効果」現象の影響を受ける地域は、スノーベルトと呼ばれます。これには、北米の五大湖の東側、日本北部の西海岸、ロシアのバイカル湖、グレートソルト湖、黒海、カスピ海、バルト海、アドリア海、北海などの近くの地域が含まれます。

湖効果吹雪は、湖効果雪によって発生する吹雪のような状況です。特定の条件下では、湖効果雪に強風が伴い、吹雪のような状況を作り出すことがあります。ただし、米国とカナダの両方で、その発生期間は吹雪警報に必要な期間よりもわずかに短いことがよくあります。^[2]

気温が降水が凍るほど低い場合は、湖効果雪として降ります。そうでない場合は、湖効果雨として降ります。湖効果雨または湖効果雪が形成されるには、湖を横切る空気が表面の空気（水面の温度に近い可能性が高い）よりも大幅に低温である必要があります。具体的には、気圧が850ミリバール（85  kPa ）の高度（垂直方向に約 1.5 キロメートルまたは 5,000 フィート）の気温は、表面の空気の温度よりも 13 °C（23 °F）低くなければなりません。850ミリバール（85  kPa）の空気が水面よりもはるかに冷たいときに発生する湖効果は、雷雪、雷を伴う雪（不安定性が増すことで利用できるエネルギーの量が増えるため）、および非常にまれに竜巻を引き起こす可能性があります。^[3]

湖効果降水の形成には、不安定性、フェッチ、風のせん断、上流の湿気、風上の湖、総観的（大規模）な強制力、地形、積雪または氷の覆いなど、いくつかの重要な要素が必要であり、それらの要素がその特性を決定します。

湖水温と大気圏高度（気圧が850ミリバール（85kPa）となる高度約1,500メートル（5,000フィート））との間の温度差は約13℃（23℉）あり、絶対的な不安定性をもたらし、熱と水分が垂直方向に活発に輸送される。大気の減率と対流深度は、メソスケールの湖沼環境と総観環境の両方から直接影響を受ける。対流深度が深くなり、減率が急になり、適切な水分レベルになると、湖水効果降水雲はより厚く、より高くなり、当然降水量も大幅に増加する。^[4]

気団が水域の上を移動する距離をフェッチと呼びます。ほとんどの湖は不規則な形をしているため、移動する角度によって移動距離が異なります。通常、湖効果降水を発生させるには、少なくとも 100 km (60 マイル) のフェッチが必要です。一般に、フェッチが大きいほど、生成される降水量も多くなります。フェッチが大きいほど、境界層が水蒸気で飽和し、熱エネルギーが水から空気に移動する時間が長くなります。気団が湖の反対側に到達すると、上昇して冷却する水蒸気のエンジンが凝結の形で広がり、雪となって降ります。通常は湖から 40 km (25 マイル) 以内ですが、150 km (100 マイル) ほどの場合もあります。^[5]

方向シアーはスコールの発達を左右する最も重要な要因の 1 つです。方向シアーが弱い環境では、通常、方向シアーが高い環境よりも激しいスコールが発生します。気圧が 700 mb (70 kPa) となる大気の高度と地表との間の方向シアーが 60° を超える場合、突風以上のものは発生しません。気圧が 700 mb (70 kPa) となる垂直高度と水域との間の方向シアーが 30° から 60° の場合、弱い湖沼効果帯が発生する可能性があります。シアーが 30° 未満の環境では、強くてよく組織化された帯が予想されます。^[6]

速度のずれはそれほど重要ではありませんが、比較的均一であるはずです。気圧が 700 mb (70 kPa) になる表面と垂直高度の風速差は、帯状雲の上部がずれ落ちるのを防ぐために、40 ノット (74 km/h) 以下である必要があります。ただし、表面から 700 mb (70 kPa) までの風が均一であると仮定すると、全体的な速度が速くなると、水から水分がより速く運ばれ、帯状雲は内陸部までずっと遠くまで移動します。^[6]

上流の相対湿度が低いと、湖効果による結露、雲、降水は形成されにくくなります。上流の水分の相対湿度が高い場合はその逆となり、湖効果による結露、雲、降水がより容易に、より大量に形成されます。^[7]

風上の大きな水域は、湿気や既存の湖水効果帯を追加することで、風下の湖の風下側の湖水効果降水に影響を与え、風下の湖で再び激化する可能性があります。風上の湖が必ずしも風下の降水量の増加につながるわけではありません。^[8]

上空の渦度の移流と大規模な上昇は混合と対流の深さの増加に役立ち、一方、冷たい空気の移流は温度を下げ、不安定性を増加させます。^[9]

一般的に、湖効果降水量は湖の風下側の標高が高くなるにつれて増加します。これは地形の影響で降水量が圧迫され、スコールが急速に乾燥するためです。^[10]

湖が徐々に凍っていくと、2つの理由から湖効果降水量を生み出す能力が低下します。第一に、湖の氷のない液体の表面積が縮小します。これにより、湖までの距離が短くなります。第二に、水温が氷点に近づくと、スコールを発生させるために利用できる潜熱エネルギーが全体的に減少します。湖効果降水の発生を止めるために、完全な凍結は必ずしも必要ではありません。^[11]

降水がなくても、冷たい空気が暖かい水面を通過すると雲が覆うことがある。アルバータ クリッパーと呼ばれる高速で移動する中緯度サイクロンが五大湖を横切ることが多い。寒冷前線が通過すると、風向は北西に変わり、カナダ沿岸地域に長期にわたる低気圧が発生するパターンが一般的で、この低気圧が 1 週間以上にわたって五大湖を横切る北西の冷たい空気を引き寄せることがある。これは一般に北大西洋振動 (NAO) の負の位相とみなされる。冬の風は冬の大半で水温よりも冷たい傾向があるため、湖の南東岸はほぼ常に曇り空で、冬の同義語として「グレート グレイ ファンク」という用語が使用される。^[要出典]これらの地域には、光不足が原因と考えられる心理的鬱病の一種である季節性情動障害の罹患率が高い人々が居住していると言われている。 ^{[12] [要出典]}

冬の冷たい風は、通常、五大湖地域では北西から吹き、五大湖の南岸と東岸で最も劇的な湖効果雪を生み出します。この湖効果により、五大湖の北岸と西岸に比べて、南岸と東岸の降雪量ははるかに多くなります。

最も被害が大きい地域は、ミシガン州アッパー半島、ニューヨーク州北部と中央部、特にニューヨーク州西部のタグヒル地域、ペンシルベニア州北西部、オハイオ州北東部、オンタリオ州南西部と中央部、イリノイ州北東部（ミシガン湖岸沿い）、インディアナ州北西部と北中部（主にゲーリーとエルクハートの間）、ウィスコンシン州北部（スペリオル湖付近）、ミシガン州西部です。^[13]

タグヒル台地（オンタリオ湖の東）の湖水効果雪は、米国の1日の降雪量記録を頻繁に更新します。タグヒルでは、毎年冬に20フィート（240インチ、610センチメートル）を超える降雪が見られます。^{[14]タグヒルで最も雪の多い地域は、}モンタギュー、オセオラ、レッドフィールド、ワースの町の交差点近くで、年間平均300インチ（760センチメートル）を超える降雪があります。^[15]

2007年2月3日から12日まで、湖水効果による降雪で、タグヒル台地のノース・レッドフィールドに10日間で141インチ（358cm）の積雪がありました。^{[16] [17]}タグヒルで長期間続いた湖水効果による吹雪のその他の例としては、2001年12月27日から2002年1月1日にかけてモンタギューで6日間で127インチ（320cm）の降雪があったこと、1997年1月10日から14日にかけてノース・レッドフィールドで5日間で110.5インチ（281cm）の降雪があったこと、1940年1月15日から22日にかけてバーンズ・コーナーズで8日間で8フィートを超える降雪があったことなどが挙げられます。^[17]

ニューヨーク州シラキュースはタグヒル台地の真南に位置し、オンタリオ湖からの湖水効果雪が大量に降り、年間平均115.6インチ（294 cm）の降雪量があり、アメリカで最も雪の多い大都市の1つと見なされるほどの降雪量である。^{[18] [19]}

エリー湖は、クリーブランドの東郊外からエリーを経てバッファローに至る地域で同様の効果を生み出している。^{[20]エリー湖の湖水効果雪の残骸は、南は}メリーランド州ギャレット郡、東はニューヨーク州ジュネーバまで達することが観測されている。^[21]エリー湖は他の湖ほど深くないため、春と夏には急速に温まり、冬には凍る唯一の五大湖となることが多い。^[22]一度凍ると、その結果生じる氷の覆いは、湖の風下での湖水効果雪を軽減する。湖の堆積物からの安定同位体の証拠と、湖水効果雪の増加に関する歴史的記録に基づくと、地球温暖化により湖水効果雪がさらに増加すると予測されている。^[23]

アメリカ合衆国の非常に大きなスノーベルトは、ミシガン州のアッパー半島、ホートン、マルケット、ミュニシングの各都市の近くにあります。これらの地域では、通常、毎シーズン250～300インチ（635～762 cm）の積雪があります。^[24]比較すると、西海岸のミネソタ州ダルースでは、毎シーズン78インチ（198 cm）の積雪があります。^[25]

ミシガン州西部、ミシガン州北部西部、インディアナ州北部では、風がミシガン湖を越えてマスキーゴン、トラバースシティ、グランドラピッズ、カラマズー、ニューカーライル、サウスベンド、エルクハートに雪を降らせるため、湖効果雪が降ることがあるが、インディアナ州ランシングやフォートウェインに到着する前では雪は大幅に弱まる。風向が北または330度から390度の間になると、湖効果雪の帯が1本形成され、ミシガン湖の全長に渡って広がる。この長い吹雪は、ラポートやゲーリーなどの都市に非常に激しい、しかし局所的な豪雪地帯をもたらすことが多い。^[26]

デトロイト、トレド、ミルウォーキー、トロント、シカゴでは、北西からの風が卓越し、五大湖の風上となるため、湖効果雪はほとんど聞いたことがありません。ただし、これらの都市でも、東風または北東風のときに少量の湖効果雪が見られることは極めてまれです。より頻繁に発生する現象は、低気圧の北側が東に移動するにつれて湖上の水分を多く巻き上げ、湖水増加型降水と呼ばれる現象を引き起こすことです。^{[26]しかし、}ペンシルベニア州アルトゥーナやメリーランド州オークランドのような場所は、湖の風下側にあるため、前述のいずれの場所よりも、湖からの距離が遠いにもかかわらず、湖効果雪が降る可能性がはるかに高くなります。

オンタリオ州南西部は三方を水に囲まれているため、オンタリオ州南西部と中央部の多くの地域では、冬の積雪の大部分が湖効果雪です。^{[27]この地域は、北米で最も交通量の多い高速道路（}オンタリオ州道401号線）^[28]の視界が突然、晴れからゼロにまで低下するホワイトアウトで有名です。最もよく影響を受ける地域は、西はポートスタンレー、北はブルース半島、東はナイアガラオンザレイク、南はフォートエリーに広がっています。最も積雪が多いのは、通常、ヒューロン湖とジョージアン湾の間にあるブルース半島です。五大湖が凍結しない限り、ブルース半島に湖効果雪が降らないのは、風が真南から吹いているときだけです。

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  ニューヨーク州バッファローでは、2001年12月24日から2001年12月28日まで82.3インチ（209 cm）の降雪がありました。
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  ニューヨーク州フルトンでは、2004年1月28日から31日にかけて、オスウェゴ郡の大半に4～6フィート（122～183 cm）の積雪があった。
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  1996 年 11 月 9 日から 14 日までの退役軍人の日の嵐は、過去 50 年間で五大湖で発生したシーズン初期の湖沼効果雪嵐の中で最も厳しいものだった可能性があります^{[いつ? ]}。嵐のピーク時には、場所によっては 70 インチ (178 cm) 近い降雪量となり、グレーター クリーブランドだけで 160,000 人以上の顧客が停電しました。

グレートソルトレイクの南側と南東側では、湖効果雪がかなり降ります。グレートソルトレイクは決して凍らないため、湖効果は一年中ワサッチフロント沿いの天候に影響を与えます。湖効果は、湖の南と東で記録された年間降雪量が55〜80インチ（140〜203センチメートル）に大きく貢献しており、ワサッチ山脈では平均降雪量が500インチ（13メートル）に達します。半乾燥気候のため、雪は非常に軽く乾燥していることが多く、山岳地帯では「地球上で最も素晴らしい雪」と呼ばれています。ソルトレイクシティでは、湖効果雪により年間約6〜8回の降雪があり、市の降水量の約10％がこの現象によるものです。^[29]

2016年12月のある時、ロス・バーネット貯水池沖の湖沼帯から湖水効果雪がミシシッピ州中部に降った。^[30]

西海岸では時折、海洋性にわか雨が降ることがある。これは通常、コロンビア川河口より南の低地で雨となる。これは、カナダ西部からの北極気団が太平洋上を西に引き出され、通常はフレーザー渓谷を経由して、低気圧の中心を回って海岸に戻るときに発生する。フレーザー渓谷から南西に流れる冷たい空気は、ジョージア海峡とファンデフカ海峡で水分を吸収し、オリンピック山脈の北東斜面を越えて上昇し、ポートエンジェルスとスクイムの間、およびキットサップ郡とピュージェット湾地域で局地的に大雪をもたらす。^[31]

フロリダでは雪が降ることはほとんどないが、メキシコ湾の北岸では湾効果雪という現象が歴史上数回観測されている。最近では、2003年1月24日に「海洋効果」雪が発生し、大西洋からの風と気温が華氏30度前後と重なり、フロリダ北部の大西洋岸に短時間雪が舞い、南はケープカナベラルまで上空で観測された。^[32]

黒海南部は比較的暖かいため（冬の初めには約13℃または55℉、冬の終わりには通常10〜6℃または50〜43℉）、上空の十分に冷たい空気は比較的短期間でかなりの降雪を引き起こす可能性があります。^[33]さらに、寒気がこの地域に到達するとゆっくりと移動する傾向があるため、数日、時には数週間にわたって湖水効果雪が降ることがあります。^[33]

地域で最も人口の多い都市であるイスタンブールは湖水効果雪が発生しやすい地域で、この気象現象は冬の平均気温が5℃（41℉）とパリに匹敵するにもかかわらず、ほぼ毎年冬に発生する。^[34]湖水効果雪が1週間以上続いたことが何度もあり、公式の1回の嵐による積雪深はダウンタウンで80センチメートル（2.6フィート、31インチ）、市周辺では104センチメートル（3.41フィート、41インチ）を超えた。^{[35] [34] [36]}この地域には十分に古い気象観測所が比較的少ないため、以前の非公式の測定値はしばしばもっと高く、1987年3月の吹雪では最大4メートル（13フィート、160インチ）の降雪があったと主張する情報源もある。^[37]

一方、この地域の山岳地帯では、地形の影響で降雪量が増加し、特に標高の高い場所では数メートルの降雪となることも少なくありません。

北欧では、ロシアからの冷たく乾燥した気団がバルト海を越えて吹き、スウェーデンの南岸と東岸、デンマークのボーンホルム島、ユトランド半島の東岸、ポーランドの北岸で大雪を引き起こすことがある。バルト海の北部では、凍結が遅いため、主に初冬に発生する。ノルウェー南東部でも、東北東の風が吹くと海上で大雪になることがある。特に、クラゲローからクリスチャンサンまでの沿岸地域では、過去にスカゲラク山脈からの強くて持続的な雪帯により、信じられないほどの積雪があった（沿岸都市アーレンダールでは、2007年2月下旬に1週間で280cm（110インチ）の積雪を記録した）。^[38]フェノスカンディアには湖が豊富にあるが、寒冷な内陸部では浅い淡水が早く凍るため、この種の降雪はまれである。注目すべき例外は2008年5月中旬に発生し、長い間凍っていなかったシリャン湖のレクサンド湖で、地上に30cm（12インチ）の積雪があった。^[39]

日本海は新潟県や長野県などの山岳地帯に降雪をもたらし、その一部は雪国として知られています。日本に加えて、朝鮮半島や山東半島の海域の多くでもこのような気象条件が見られます。^[40]

強風と非常に大きく深い湖のため、秋にはバイカル湖周辺では降雪量が多くなります。しかし、1月から春にかけては湖のほぼ全面が凍結するため、湖効果雪は降りません。^[41]

カスピ海沿いの極地またはシベリア高気圧の中心が、この海の比較的暖かい水と関連して移動し、イランの北海岸で大雪を引き起こすことがあります。過去数十年間にこの地域では数回の吹雪が報告されています。2014年2月には、イランのギーラーン州とマーザンダラーン州の海岸線で200cm（79インチ）の大雪が記録されました。最も降雪量が多かったのは、アンザリラグーン近くのアブケナル村でした。^{[42] [43] [44] [45]}

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  IRIMO ^[46]イラン北部のカスピ海南岸の湖水効果雪のレーダーアニメーション
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  2008 年 1 月 7 日のカスピ海上空の湖効果雲

イギリスでは、北海を越えて冷たい大陸の空気を運ぶ東風が同様の現象を引き起こすことがあります。地元では、雪が湖ではなく海から流れ込むにもかかわらず、「湖水効果雪」としても知られています。^[47]同様に、北西風が吹くと、リバプール湾から流れ込み、チェシャー渓谷を下りてくる雪が形成され、ウェストミッドランズに降雪を引き起こすことがあります。この雪の形成により、この地域では2004年にホワイトクリスマスが起こり、最近では2017年12月8日と2019年1月30日の大雪が発生しました。^{[48] [49]}

最もよく知られている例は1987年1月、記録破りの寒気（上層低気圧に伴う）が北海を越えて英国に向かって移動したときです。その結果、沿岸地域では2フィートを超える雪が降り、コミュニティは1週間以上孤立しました。英国東海岸に影響を与えたこれらの出来事の最新のものは、2018年のグレートブリテンおよびアイルランド寒波に関連して、2017年11月30日、2018年2月28日、2018年3月17日に発生しました。^[50] 2017/18年の冬の2回目の出来事は特に深刻で、27日から28日にかけて合計で最大27.5インチ（70cm）の降雪がありました。^[51]

同様に、寒波の際にイギリス海峡の比較的暖かい海域を吹き抜ける北風は、フランスのノルマンディー地方にかなりの降雪をもたらすことがあり、2013年3月には10フィート（3メートル）を超える雪の吹き溜まりが観測されました。^[52]

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  1987 年 1 月に英国で発生した海の影響による降雪を示す図: 連続したにわか雨により南東沿岸地域に 2 フィート (24 インチ) を超える積雪がもたらされました。
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  NetWeather ^{[53] のレーダー画像では}ケントとイングランド北東部に「湖水効果」の雪が降っていることが分かる

• 水平対流ロール
• オンタリオ州の冬の湖水効果システム
• 惑星境界層
• 海の煙

湖効果雪に関する警告:

アメリカ:

• 湖効果雪注意報
• 湖効果雪観測
• 湖効果雪警報
• 悪天候に関する用語（米国）

カナダ:

• スコール警報
• 悪天候に関する用語（カナダ）

ウィキメディア・コモンズには、湖効果雪に関連するメディアがあります。

• 国立気象局の公式湖沼影響ページ（ニューヨーク州バッファローに拠点を置く）
• 湖効果予測
• グレータートロントのハイウェイ 407 ETR を運転中に発生した吹雪のタイムラプス動画
• デジタルスノーミュージアム
• 湖沼および周辺陸地の氷と雪の測定 2010-05-27 にWayback Machineでアーカイブ、Great Lakes Environmental Research Laboratory
• 1991年に英国で湖水効果雪が降るというBBCの予報