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霧は、地球表面近くの空気中に保持された微細な水滴または氷の結晶からなる目に見えるエアロゾルです。 [ 1 ] [ 2 ]霧は通常、層雲に似た低層雲の一種とみなすことができ、近くの水域、地形、風の状況に大きく影響されます。その結果、霧は船舶、旅行、戦争など、多くの人間の活動に影響を与えます。最近の大気研究によると、霧は活発な水生生態系としても機能しています。霧の液滴には微生物群集が存在し、そこで細菌が活発に増殖、分裂し、大気化学と相互作用します。[ 3 ]
霧は、水蒸気（気体状の水）が凝結して発生します。凝結の際、水蒸気の分子が結合して小さな水滴となり、空気中に漂います。海霧は、塩水域付近で発生し、塩の粒子に水蒸気が凝結して形成されます。霧はもやに似ていますが、透明度は劣ります。
霧という用語は、一般的に雲というより一般的な用語とは区別されます。霧は低い位置にあり、霧に含まれる水分は、近くの湖や海などの水域、または近くの湿った地面や沼地などから局所的に発生することが多いからです。[ 4 ]定義上、霧は視界を1 km (0.62 mi)未満に低下させますが、もやは視界の低下をそれほど大きくしません。[ 5 ] [ 6 ]
霧は、気温と露点の差が2.5 °C (4.5 °F )未満になったときに発生します。[ 7 ] [ 8 ]霧は、水蒸気が空気中に浮遊する小さな水滴に凝結するときに発生し始めます。水蒸気が凝結する例としては、上昇気流の領域への風の収束、[ 9 ]上空からの降水または降雨、 [ 10 ]日中の加熱による海洋、水域、または湿地の表面からの水の蒸発、[ 11 ]植物からの蒸散、 [ 12 ]より暖かい水面上を移動する冷たく乾燥した空気、[ 13 ]および山の上空での空気の上昇などがあります。[ 14 ]通常、水蒸気は、雲を形成するために、塵、氷、塩などの凝結核上で凝結し始めます。 [ 15 ] [ 16 ]霧は、その上空の近縁種である層雲と同様に、冷たく安定した気団が暖かい気団の下に閉じ込められたときに形成される安定した雲層である。[ 17 ]
霧は通常、相対湿度が100%に近いときに発生します。[ 18 ]これは、空気中の水分が増加するか、周囲の気温が低下することによって発生します。[ 18 ]ただし、霧はより低い湿度でも発生する可能性があり、相対湿度が100%であっても発生しない場合もあります。相対湿度が100%の場合、空気はそれ以上の水分を保持できないため、水分が加わると空気は過飽和状態になります。
霧は一般的に、霧雨やごく軽い雪の形で降水をもたらします。霧雨は、湿度が100%に達し、微細な雲粒が合体してより大きな水滴になるときに発生します。[ 19 ]これは、霧の層が上昇して十分に冷却された場合、または下降する空気によって上空から強制的に圧縮された場合に発生します。霧雨は、地表の温度が氷点下になると、凍雨になります。
霧層の厚さは、主に逆転層境界の高度によって決まります。沿岸部や海洋地域では、逆転層境界は海洋層の上端でもあり、その上空では空気の塊はより暖かく乾燥しています。逆転層境界の高度は、主にその上空の空気の重さ（大気圧で測定される）に応じて変化します。海洋層、そしてその中に存在する霧の塊は、気圧が高いときは「押しつぶされ」、逆に気圧が低下すると上方に膨張することがあります。
大気が微生物を運ぶことは古くから知られているが、地上の放射霧に関する研究では、霧の液滴が活発な微小生息地として機能することが示されている。霧の水には、大陸や海洋の水域と同様の細菌濃度が含まれている。[ 3 ]
霧の微生物叢の構成は、乾燥エアロゾルの微生物叢とは異なります。霧の微生物叢は、特定の細菌分類群、特にピンク色の色素を持つ光従属栄養性のメチロバクテリウム属によって豊かになっています。霧の水中の細菌は、乾燥空気中の細菌と比較して細胞体積が増加し、活発な細胞分裂の速度が速いこともわかっており、その場での生物学的成長を示しています。霧が消散した後、局所的なエアロバイオームにおけるこれらの細菌の濃度は平均で45%増加する可能性があります。[ 3 ]
霧は、その形成過程に基づいていくつかの種類に分類される。[ 20 ]
放射霧は、晴れて風のない状況で日没後に地表と下層大気が冷えることによって形成されます。地面は日中に吸収した熱を再放射し、熱損失によって冷却されます。冷却された地面は伝導によって周囲の空気を冷却し、空気の温度を下げて、そのすぐ上の空気よりも冷たくなります。この状態は逆転層として知られています。逆転層の下の空気が十分に湿っていて露点に達すると、霧が発生します。[ 20 ] [ 21 ]中程度から強い風は、空気を循環させて冷却効果を妨げ、霧の形成を阻害する傾向があります。乱流によって冷却された地表の空気が拡散するため、微風で広範囲の霧が発生する可能性が最も高くなります。これにより、数百フィートの深さの霧の層が生成され、その上の空気は暖かいままになります。[ 20 ]土壌の熱伝導率が低いことも、地表への熱の上昇流を制限し、放射冷却プロセスが支配的になることで、放射霧の形成に寄与します。土壌水分が多いと、地表直上の湿度が上昇し、霧の発生につながります。[ 22 ]放射霧は、沼地や冷たい空気が流れ込んで谷底に集まる谷で最もよく発生します。[ 20 ]通常は広い範囲を覆いますが、水面上には発生しません。放射霧は主に夜間に発生しますが、多くの場合、午後遅くに発生が始まります。[ 21 ]放射霧は、日の出直後に最も濃くなります。太陽エネルギーによって空気の乱流が増加し、霧が濃くなるためですが、霧の液滴が暖かい空気に蒸発するほど強くなる前です。[ 20 ]夏の間は、日が長いため、地表がより加熱され、放射冷却が発生する機会が少なくなります。さらに、土壌表面の水分も少なくなります。[ 22 ]放射霧は通常、晩秋と冬に、より寒冷で夜が長い状況で発生します。[ 23 ]放射霧は、特に高地に囲まれた地域では、冬の間は一日中続くことがあります。[ 24 ]放射霧の一例として、トゥーレ霧が挙げられる。[ 25 ]
地表霧とは、空の60%未満を覆い隠し、頭上の雲の底まで達しない霧のことである。[ 26 ]ただし、この用語は通常、浅い放射霧の同義語であり、風がない特定の地形では、霧の深さが数十センチメートル程度になる場合もある。
移流霧は、湿った空気が移流（風）によって冷たい表面上を通過し、冷却されるときに発生します。[ 27 ]温暖前線が積雪量の多い地域を通過する際によく発生します。カリフォルニア沿岸などの冷水湧昇域を含む、湿った空気が冷たい水に遭遇する海上で最もよく発生します。水面または裸地の上空で十分な温度差がある場合にも、移流霧が発生する可能性があります。
強風はしばしば空気を混ぜ合わせ、多くの種類の霧を拡散、断片化、または防止する可能性があるが、積雪の上を吹く著しく暖かく湿った空気は、最大80 km/h (50 mph)以上の高速で移流霧を発生させ続ける可能性がある。この霧は乱流で急速に移動する比較的浅い層で、平坦な農地や平坦な都市部などの上では数センチメートル/インチの深さで観測され、丘や大きな建物の風下などの回転領域など、地形が異なる場所ではより複雑な形状を形成する。
カリフォルニア沿岸で移流によって発生した霧は、いくつかの過程のいずれかによって陸地に運ばれます。寒冷前線は海霧を沿岸に向かって押し上げることがあり、これは春または晩秋に最もよく見られる現象です。夏の間は、内陸部の強い加熱によって発生した低気圧の谷が強い気圧傾度を生み出し、濃密な海霧を引き込みます。また、夏の間は、通常は夏のモンスーンに関連して、南西部の砂漠上空に強い高気圧が発生し、南から南東の気流を生み出し、沖合の海霧を沿岸に押し上げることがあります。これは「南風サージ」として知られる現象で、通常は沿岸部の猛暑の後に発生します。しかし、モンスーン気流が十分に乱流である場合は、海霧とその中に含まれる霧を分解してしまう可能性があります。中程度の乱流は通常、霧の塊を変化させ、持ち上げて層積雲と呼ばれる浅い対流雲に分解します。
前線霧は、前線付近の層雲とほぼ同じように形成されます。前線面上空の比較的暖かい空気から降ってきた雨粒が、地表近くの冷たい空気中で蒸発し、飽和状態になることで発生します。水蒸気は冷え、露点に達すると凝結して霧が形成されます。この種の霧は、前線通過後に上昇気流がない状態で、非常に低い位置にある前線層雲が地表付近まで沈降することによっても発生する可能性があります。
雹霧は、気温の低下と湿度の増加により地表近くの非常に浅い層が飽和状態になるため、大量の雹が積もった付近で発生することがあります。これは、雹の上に暖かく湿った層があり、風が弱い場合に最もよく発生します。この地表霧は局所的である傾向がありますが、非常に濃く、突然発生することがあります。雹が降った直後、雹が空気を冷やす時間があり、融解と蒸発の際に熱を吸収するときに形成されることがあります。[ 28 ]
着氷霧は、液状の霧の液滴が表面に凍りつき、白く柔らかいまたは硬い樹氷。 [ 29 ]これは、低い雲にさらされている山頂で非常によく見られます。着氷雨、基本的に「霜なし」または「霜なし」タイプではない冷凍庫内で形成される氷と同じです。「着氷霧」という用語は、水蒸気が過冷却され、非常に軽い雪に似た小さな氷の結晶で空気を満たす霧を指す場合もあります。霧が「触れることができる」ように思え、まるで「ひとつかみ」つかむことができるかのようです。
アメリカ西部では、凍霧はポゴニップと呼ばれることがある。[ 30 ]凍霧は、寒い冬の時期によく発生し、通常は深い山間の谷で見られる。ポゴニップという言葉は、ショショーニ語で「雲」を意味するpaγi̵nappi̵hに由来する。[ 30 ] [ 31 ]『オールド・ファーマーズ・アルマナック』の12月のカレンダー には、 「ポゴニップに気をつけろ」というフレーズが頻繁に登場する。ジャック・ロンドンは、アンソロジー『スモーク・ベリュー』の中で、主人公たちを取り囲み、そのうちの1人を殺害したポゴニップについて描写している。
この現象は、気温が-12 ℃から-1℃（10～30 °F）の範囲にある太平洋岸北西部の内陸部でよく見られる。コロンビア高原では、気温逆転現象が発生する年にほぼ毎年この現象が見られ、時には3週間も続くことがある。霧は通常、コロンビア川周辺で発生し始め、広がり、時には川の真南約240km（150マイル）にあるオレゴン州ラパインや、ワシントン州中南部まで広がることもある。
凍霧（氷霧とも呼ばれる）は、空中で水滴が極めて小さな氷の結晶に凍った霧のことです。一般的に、これには-35 °C（-31 °F）以下の温度が必要なので、北極と南極の地域とその周辺でのみ一般的です。[ 32 ]都市部では、自動車の排気ガスや暖房や発電の燃焼生成物に含まれる水蒸気が凍って発生するため、最もよく見られます。都市の氷霧は非常に濃くなり、気温が上がるまで昼夜を問わず続きます。氷霧は、非常に小さな氷の結晶が形成されてゆっくりと落下するダイヤモンドダスト型の降水と関連付けられることがあります。これは、青空のときによく発生し、空中の結晶による太陽光の屈折によって、さまざまなハローやその他の現象を引き起こすことがあります。氷霧は、しばしば光柱の視覚現象を引き起こします。
斜面霧、または山霧は、風が斜面を上昇する際に空気を吹き上げる（地形性上昇気流と呼ばれる）ことで発生し、上昇するにつれて断熱冷却され、空気中の水分が凝結します。これにより、通常は雲底が低くならない山頂部で、凍結霧が発生することがよくあります。
谷霧は、谷で発生する放射霧の特殊なケースです。谷に冷たい空気が溜まるため、平地に比べて霧の発生が早くなり、持続時間も長くなります。冬の間、一部の谷や盆地では、穏やかな状況で霧が数日間続くことがあります。[ 33 ] [ 34 ]カリフォルニア州セントラルバレーでは、谷霧はしばしばトゥーレ霧と呼ばれます。
海霧（ハールまたはフレットとも呼ばれる）は、海水の飛沫と微細な空気中の塩結晶の存在に大きく影響されます。あらゆる種類の雲は、水蒸気が凝結できる微細な吸湿性粒子を必要とします。海面上で最も一般的な粒子は、砕波によって発生する塩水飛沫由来の塩です。嵐の地域を除けば、砕波が最も多く発生するのは海岸線付近であるため、空気中の塩粒子の密度もそこに最も高くなります。
塩粒子の凝結は湿度70%という低い湿度でも起こることが観察されており、そのためカリフォルニア沿岸のような適した場所では、比較的乾燥した空気でも霧が発生することがあります。通常、このような低湿度の霧は、凝結と蒸発が競合するため、海岸線沿いに透明な霧が発生する前に発生し、この現象は午後に海水浴客によく見られます。最近発見された沿岸霧の凝結核のもう1つの発生源は、昆布です。研究者たちは、ストレス（強い日光、強い蒸発など）がかかると、昆布がヨウ素粒子を放出し、それが水蒸気の凝結核となり、直射日光を拡散する霧が発生することを発見しました。[ 35 ]
海霧は、蒸気霧または蒸発霧とも呼ばれ、暖かい水面や湿った陸地の上を冷たい空気が通過することによって発生します。 [ 36 ]凍霧や時には霜が発生することもあります。この状況は、塵の霧に似た蒸気の竜巻の発生にもつながります。 [ 37 ]湖水効果霧はこの種の霧で、放射霧などの他の原因と組み合わさることもあります。湖水効果雪のように対流現象であるため、陸上で発生するほとんどの移流霧とは異なり、非常に濃く深い霧となり、上空から見るとふわふわして見えることがあります。北極海霧は海霧に似ていますが、空気が非常に冷たいときに発生します。水滴に凝結する代わりに、凍結、上昇、凝結する水蒸気の柱が形成されます。水蒸気が海霧を発生させ、通常は霧状で煙のように見えます。 [ 38 ]
チリとペルーの沿岸付近で発生するガルア霧[ 39 ]は、海から発生した典型的な霧が内陸部へ移動する際に、突然暖かい空気の領域に遭遇したときに発生します。これにより、霧の水粒子が蒸発によって縮小し、「透明な霧」が発生します。ガルア霧はほとんど目に見えませんが、冷たい硬い表面に結露が発生するため、ドライバーはワイパーを使用せざるを得ません。カマンチャカも同様に濃い霧です。
霧の濃度によって、視界はかすみがかった状態からほぼゼロの状態まで様々です。世界中で毎年、高速道路での霧による事故、特に多重衝突事故で多くの命が失われています。
航空業界は濃霧の深刻さに大きく影響されます。最新の自動着陸システムはパイロットの操縦なしで航空機を着陸させることができますが、空港管制塔の職員は、離陸を待つ航空機が滑走路に駐機しているかどうかを目視で確認できなければなりません。濃霧の中では安全な運航が困難であり、民間空港では状況が改善するまで離着陸を禁止する場合があります。
第二次世界大戦中に開発された、帰還する軍用機の着陸対策の一つに、霧調査・霧除去作戦（FIDO）と呼ばれるものがあった。これは、滑走路脇で大量の燃料を燃焼させて霧を蒸発させ、帰還する戦闘機や爆撃機のパイロットが安全に着陸するための十分な視覚情報を得るというものだった。しかし、この方法はエネルギー消費量が非常に大きいため、日常的な運用には適さない。
霧を通して影は三次元的に形成されます。霧は、建造物や樹木の隙間から差し込む光によって照らされるほど濃密でありながら、その光の大部分が透過して遠くの地点を照らすほど薄いのです。その結果、物体の影は光源と平行な方向に伸びる「光線」のように見えます。これらの立体的な影は、雲の影である薄明光線と同じ原理で生成されます。霧の中では、影を落とすのは固体の物体です。
音は通常、固体中を最も速く遠くまで伝わり、次に液体、そして大気などの気体へと伝わります。霧が発生すると、水滴間の距離が小さくなることや気温差によって、音の伝わり方が影響を受けます。
霧は基本的に液体の水ですが、多数の水滴は小さな空気の隙間によって隔てられています。高音は周波数が高く、つまり波長が短いということです。高周波の波を伝達するには、空気が非常に速く往復する必要があります。波長の短い高音の音波は、多数の離れた水滴によって反射および屈折され、そのエネルギーが部分的に打ち消し合って散逸します（「減衰」と呼ばれるプロセス）。対照的に、周波数が低く波長が長い低音は、空気をゆっくりと、また頻繁に動かすため、小さな水滴との相互作用によるエネルギー損失が少なくなります。低音は霧の影響を受けにくく、より遠くまで伝わるため、霧笛は低音を使用します。[ 40 ]
霧は、地表付近に冷たい空気が溜まり、その上に暖かい空気が溜まる気温逆転によって発生することがあります。冷たい空気と暖かい空気の逆転した境界は音波を地面に向かって反射するため、通常は上層大気に放射されて逃げる音が跳ね返って地表付近を伝わります。気温逆転は、地面と逆転層の間で音波を反射させることで、低周波音が伝わる距離を長くします。[ 41 ]
放射線霧内の微生物叢は、大気汚染の軽減に重要な役割を果たしている。霧滴内の優勢なメチロバクテリウム属菌株は、C1炭素化合物の代謝に特化している。これらの微生物叢は、大気中のホルムアルデヒド（有毒な汚染物質であり、オゾンスモッグの前駆物質）を、雲水中で測定された速度の約200倍の速度で分解する。高濃度のホルムアルデヒドは細菌自身にとって有毒であるため、細菌は主に解毒メカニズムとしてこの化学物質を二酸化炭素に分解する。これは、霧の発生が下層大気から特定の有毒化合物を積極的に除去していることを示している。[ 3 ]
世界で最も霧の多い場所は、冷たい海流の上にあることが多い。ほとんどの海霧は移流霧の一種である。[ 20 ]
ニューファンドランドのグランドバンクは、世界で最も霧の多い場所の1つとしてよく知られています。その主な理由は、北からの冷たいラブラドル海流と南からのはるかに暖かいメキシコ湾流の合流点に近いことです。 [ 42 ] [ 43 ]毎年平均200日以上霧に覆われています。[ 42 ]その他、特に霧の多い場所には、ニュージーランドのハミルトン、イタリアのポー渓谷、スイス高原、チリの沿岸アタカマ砂漠、ナミブ砂漠、ケープディサポイントメント（ワシントン州）、カリフォルニア州ポイントレイズ、メイン州ミステイク島などがあります。[ 43 ] [ 44 ]さらに、グリーンランドと千島列島の周辺海域も霧が多いことで知られています。[ 45 ] [ 46 ]
米国本土で最も霧が少ない地域はアリゾナ、カリフォルニア、ネバダの砂漠地帯であり、最も霧が多いのはニューイングランドと太平洋沿岸である。[ 20 ]サンフランシスコは霧が多いことで有名だが、1980年代以降、濃霧が減少したのは主に大気汚染レベルの低下によるものとされている。[ 43 ] [ 25 ]
カリフォルニアのレッドウッドの森は、霧滴によって海岸の霧から水分の約30～40％を得ています。気候パターンの変化は、これらの地域で相対的な干ばつを引き起こす可能性があります。[ 47 ]カリフォルニアの海岸沿いでは、霧は年間最大7か月間、植物や動物にとって唯一の水源です。[ 48 ]昆虫を含む一部の動物は、特にアフリカの多くの沿岸地域のような乾燥した気候では、湿った霧を主な水源として頼っています。一部の沿岸コミュニティでは、地下水の汲み上げや雨水の収集が不十分な場合、霧網を使用して大気から水分を抽出しています。
霧の採取は、一部の地域では伝統的に持続可能な汚染されていない淡水源として考えられてきました。いくつかの研究では、霧は細菌が密集した活発な微小生息地であり、一部の細菌（メチロバクテリウムなど）は日和見病原体となる可能性があることが示唆されています。それ以外にも、霧は大気を解毒することがわかっているため、採取には意図しない副作用がある可能性があります。[ 3 ]
人工霧は、通常、水とグリコールまたはグリセリンをベースとした液体を気化させることによって作られる人工霧です。液体は加熱された金属ブロックに注入され、急速に蒸発します。その結果生じる圧力により、蒸気が通気口から押し出されます。冷たい外気に触れると、蒸気は微細な液滴に凝縮し、霧として現れます。[ 49 ]このような霧発生装置は、娯楽用途でよく使用されます。[ 50 ]
霧の存在は、戦略的な戦いなどの歴史的な出来事において重要な役割を果たすことがしばしばあります。 1776年のロングアイランドの戦いでは、アメリカのジョージ・ワシントン将軍とその部隊が霧を利用して逃走を隠し、イギリス軍による差し迫った捕獲を回避することができました。もう1つの例は、第二次世界大戦中のDデイ（1944年6月6日）で、連合軍がフランスのノルマンディー海岸に霧の中で上陸したことです。視界不良のため、この戦いでは両陣営から肯定的および否定的な結果が報告されました。[ 51 ]
霧の国際的な定義は、地球表面付近に浮遊する水滴または氷晶の集合体です。Pure and Applied Geophysics 164 ( 6–7 ) . 2007からの再録。
{{cite journal}}: CS1 maint: 無題の定期刊行物 (リンク){{cite book}}: CS1メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク)"[ ^ "連邦気象ハンドブック第1号：第8章 – 現在の天気" (PDF)。連邦気象調整官事務所。2005年9月1日。pp. 8–1、8–2。2010年10月9日取得。 ] " ….
実際に以下のリンクを使用してください - http://www.ofcm.gov/publications/fmh/FMH1/FMH1.pdf ( 2017年6月11日にWayback Machineにアーカイブ済み)そして第8章などに進んでください。