武田 喬男 (2005, 文庫版 2019) 雨の科学

  • 武田 喬男 [たかお], 2005: 雨の科学 — 雲をつかむ話 (気象ブックス)。成山堂書店。
  • 武田 喬男, (2005) 2019: 雨の科学 (講談社学術文庫 2553)。講談社, 237 pp. ISBN 978-4-06-515651-3.

2004年に亡くなった著者の遺稿が2005年に出版されていたものが、しばらく版元品切れだったようだが、2019年5月に文庫本になった。この機会に、学生に紹介する本にふくめようと思って読んだ。

著者は、名古屋大学の水圏科学研究所(のち 大気水圏科学研究所)(現在は宇宙地球環境研究所および環境学研究科のそれぞれ部分になっている)の教授をながくつとめた人だ。本書の原稿は、白血病で入院した病院で書かれた。文庫本には、著者の教えを受けた 藤吉 康志さんによる、著者の経歴などを紹介する解説がつけられている。

気象学のうちで雨に関する話題の入門書は、数十年前に書かれたものはあるが、しばらくとぼしかった。そのあいだに、レーダーおよび人工衛星による観測技術と計算機によるシミュレーションの技術が発達し、雲・降水の理解がだいぶすすんだ。本書はそれを反映した、2003年(原稿が書かれた年)に最新だった知識による入門書だ。その後も観測やシミュレーションは発達しているので、個別の話題は最新ではなくなったが、この分野の学術知識のおおすじはかわっていない。

本書は大きく3部にわかれている。

  • 第1部は、雲の中のこまかい話で、水蒸気が凝結して雲粒となり、それが雨粒となって降ってくるまでのしくみについて。気象学の専門家は cloud microphysics (雲-微物理)とよぶ分野だ。
  • 第2部は、はげしい雨をもたらす雲がどのように発達し維持されているか。専門用語では cloud dynamics (雲-力学)といわれる分野だ。
  • 第3部は、雨のふりかたは、世界の地域によってどのようにちがうか、どのように年々変動するか、長期的にはどのように変化していくか、などの話題。本書の表題どおり雨の気候学 (climatology of rainfall)でよいだろう。ただし気象学の観点から書かれており、地理学の観点からみた雨の気候学とは かさなりはあるが重点がちがうかもしれない。

ひとりの研究者としての著者の業績の特徴は第2部の話題にあるといえるが、大学院生を指導してした仕事や国際共同研究への参画もふくめれば、著者の仕事はこの3つの分野にほぼ同じ重みがあったといえるだろう。

第1部「地球に降る雨のミクロな特徴」。

  • 雨粒は球とみなしたときの直径として0.1 mmから3 mmぐらいの大きさだ。それよりも大きいものは分裂してしまう。
  • 水蒸気が凝結して雲粒になる。それが衝突・併合して雨粒になる。あるいは、固体の氷である雲粒が成長して雪の結晶になり、それが融解して雨となって ふる。
  • 雲粒ができるとき、核(本書の表現は「雲粒核」、ほかの本では「雲-凝結核」とされることが多い)となる吸湿性の微粒子が必要だ。現実には雲粒核が存在しないことはあまりないが、その多い少ないによって雲粒の粒径分布がちがい、雨になりやすさがちがう。
  • 水滴が氷になるときにも、核(「氷晶核」)となる粒子が必要だ。多くのばあい鉱物粒子が氷晶核になる。
  • 氷の結晶自体も氷晶核になりうる。雲の下のほうに過冷却の水滴があり、上のほうから氷晶が供給されると、雨が効率よくつくられる。

このあたりまでは、雲-微物理の分野の確立した科学的知見と言ってよさそうだ。
この部の最後の章「雨の降り方は人間活動によって変わる」のところは結論がわかりにくい。わかりにくいのは文章の書きかたがまずいのではなく、因果関係に関する科学的知見がまだ確立していない件が多いのだ。

  • 人工降雨とよばれる技術は、すでにある雲に氷晶核をあたえて、はやく雨にして落とそうとするもので、雲をつくるものではない。また、技術の効果があったのかなかったのかの判定が困難だし、もしかすると人間生活に悪い影響をあたえるかもしれない。
  • 都市の降水には人間活動の影響があるという状況証拠がある。大気汚染によって生じた雲粒核のうちわけの変化、都市の熱源や凹凸による上昇流の変化などの因果関係が推測されている。

第2部「雲の組織化」。ここも第1部と同様に、はじめのほうにわりあい確立した知見、あとのほうに専門家でもまだすっきり述べられないこと(研究途上の課題)をのべたようだ。

  • はげしい雨をもたらすのは、雲のうちでも鉛直にのびる「積雲」、そのうちでも対流圏のいちばん上までのびる「積乱雲」だ。積乱雲は、強い上昇気流のあるところにできるのだが、その中では降水粒子(雨や雪)といっしょに下降する気流も生じる。1つの積乱雲の寿命はふつう1時間ぐらいだ。
  • 何時間も持続する積乱雲がつくられることがある。そのしくみは、上昇・下降流からなるセルが複数あって世代交代しながら雲を維持する「多重セル型」と、巨大なセルが持続する「スーパーセル型」がある。
  • 複数の積乱雲が線状の構造をつくることがある。線状の降水帯を構成する積乱雲の移動方向が帯にそっていると、同じ場所で降水が持続し、「集中豪雨」の災害になりやすい。
  • 複数の積乱雲が群をつくり、それがさらに cloud cluster とよばれる構造をつくっていることがよくある。
  • 雨のふりかたは地形の影響をうける。山の風上で強制的に上昇流が生じるので雲がつくられやすいという単純なしくみもあるが、もっと複雑なことがおきている。

第3部「雨の気候学」。

  • 雨のふりかたは熱帯と温帯でだいぶちがう。雨量の最大記録の出る場所は、雨量の集計期間によってちがった気候帯にある。
  • 緯度30度付近では、亜熱帯高気圧におおわれて雨がすくないところが多いのだが、日本付近は、北太平洋(亜熱帯)高気圧の西側にあるので、わりあい対流がおこりやすく、雨が多くなりうる。
  • 降水量や雲量には年々変動がある。日本付近では2年あるいは3年の周期性らしいものがみられることがある。雲量や降水量の変動には世界の遠くはなれたところとの相関がみられ、テレコネクションといわれる。テレコネクションには、エルニーニョ現象にともなうものや、夏のフィリピン東海上と日本付近との逆相関などがある。
  • 地球温暖化にともなって、世界の総降水量はふえると予想されるが、それよりも重要と思われるのは、はげしい豪雨がおこる頻度がふえる可能性が高いことである。

第15章は最後にあるが本書のここまでの内容の結論ではない。「水惑星の水問題」という題で、世界の人間社会にとっての水資源に関する議論をしている。2003年にひらかれた「世界水フォーラム」に関連して書かれた文章らしい。この部分に書かれた知見は、水資源の専門家の書いたものからひろったにちがいないが、その出典は書かれていない。たぶんまちがってはいないと思うが、読者が議論の典拠として使うことはおすすめできない。水資源に関する知見を得たいのならば、水資源の専門家の著作を直接読むべきだ。第15章には、著者が自分の研究分野の社会的意義をどのように考えていたかがつたわってくるというねうちがある。しかし、専門的知見への入門書としての本書のねうちは第14章までにある。

折りかえしのあとに文庫版のくわしい目次をつける。

== 目次 ==
はじめに
I. 地球に降る雨のミクロな特徴
第1章 雨粒の形と大きさ
– 球形の雨粒
– 雨粒が落ちる速さ
– 雨粒の分裂
– 垂直風洞
– 雨粒の温度
第2章 雨の強さと雨粒の大きさ分布
– 雨の強さ
– 雨粒の大きさ分布
– レーダによる雨の観測
– 雨粒の粒径分布の測定
第3章 雨が降る雲、降らない雲
– 雲粒と雨粒
– 雲の種類
– 凝結のみでは雨粒はできない
– 衝突併合により雨粒がつくられる
– 雲粒は小さな種からできる
第4章 多くの雨は雪が融けたもの
– 雪のままで降るか、雨になるか
– 雪粒子のタイプと大きさ
– 氷粒子の成長
– 雲粒は凍りにくい
– 種まきをする雲
第5章 雨の降り方は人間活動によって変わる
– 気象の人工調節は人類の夢?
– 都市とその周辺の降雨の変化
– 地球温暖化の鍵をにぎる雲
– 飛行機雲も種まきをする
II. 雲の組織化
第6章 積乱雲の生涯
– 積乱雲は強い雨をもたらす
– 積乱雲がつくられ、発達するための条件
– 強い雨とともに勢いよく下降する気流
– 積乱雲の観測
第7章 生物のような積乱雲
– 積乱雲は自己増殖する
– まわりの風の働き
– 規則的な構造を持つ積乱雲
– – 風上に傾く奇妙な積乱雲、スーパーセルとは?
– 積乱雲の地域的な違い
第8章 集中する豪雨
– ごく局地的な豪雨
– – 小さくてもスーパーセル
– 線状に並ぶ積乱雲の群
– 集中豪雨の具体例
– – 2000年9月に発生した東海豪雨
– – 1972年7月に発生した西三河東農地区の豪雨
– 集中豪雨が発生する条件
– – 雨の集中化の謎
第9章 人工衛星から観る雲の群 (クラウド・クラスター)
– メソスケールの現象
– クラウド・クラスターの具体例
– – 足の遅いクラウド・クラスター
– 強い雨をもたらす雲システムの階層構造
第10章 地形の働きによる降雨の強化と集中
– 雨量分布は地形の影響を受ける
– 地形性豪雨の具体例
– – 豪雨と種まき
– 地形効果による積乱雲の変質
– – 積乱雲は上陸前後で変身する
III. 雨の気候学
第11章 気候域と雲量
– 雨の降り方は地域によって違う
– 雨の降り方は緯度によってかなり違う
– 熱帯域の降雨
– 温帯域の降雨、降雪
第12章 亜熱帯域の降雨
– 北緯35度線周辺の雨
– 亜熱帯湿潤気候域
– メソスケールの降雨現象
– 日本の降水の特徴
– – 危うい日本の水資源
第13章 雨のテレコネクション
– 人工衛星による雨の観測
– – 画期的な熱帯降雨観測衛星 TRMM
– 異常多雨
– – 雲量や降雨量は偶数年と奇数年で変わる?
– テレコネクション
第14章 雨の経年変化
– 地球温暖化
– – 地球温暖化と雲
– 降水の経年変化
– – 日本の降水の経年変化
第15章 水惑星の水問題
解説 「雲をつかむ研究」の第一人者 /藤吉 康志
– 「雨の科学」事始め
– スーパーセル形成のメカニズム解明
– 名古屋大学における雨の研究
– 近年の動向
– 武田先生の素顔
索引

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