宇宙から見ると地球はどのように見えるでしょうか?きっとあなたはこれらの画像を今まで見たことがないはずです!

古代から現代に至るまで、気象観測は人々の生産と生活において非常に重要な指針としての役割を果たしてきました。古代の人々は、天体現象を観察し、雲の流れや広がりを観察することで、天候の変化について推測していました。しかし、このような地上からの観測や目視観測に頼った方法では、正確な気象・予報情報を得ることができません。

ギャラリー内の画像は著作権で保護されています。転載して使用すると著作権侵害の恐れがあります。

現代では、気象学者は気象衛星を利用して、天気を徹底的に監視し、より多くの情報を得ることができます。今日は、気象衛星がどのように天気を監視しているか、また衛星雲マップでどのような興味深い気象画像を見ることができるかについてお話ししたいと思います。

気象衛星はどのようにして天気を監視するのでしょうか?

気象衛星は地上観測とは異なり、地上から約 800 km から 36,000 km の高度にある宇宙空間で地球の大気 (または表面物体) の大規模な観測を行うことができます。この大規模観測は水平観測に限らず、大気の垂直検出も行え、三次元的な気象システム特性を得ることができます。

気象衛星は観測範囲が広いだけでなく、海上の天気をリアルタイムで監視できるという利点もあります。海洋上の気象観測所の少なさとデータの不足により、従来の気象データを使用して海洋気象システムの発生、発達、移動を検出し追跡することは困難です。気象衛星は、熱帯海面の低気圧や台風などの気象状況を高高度から直接監視することができ、海洋気象システムを監視する上で非常に重要なツールです。

風雲4A気象衛星が記録した我が国の衛星雲マップ。写真提供：江建英

気象衛星の助けを借りて、気象学者は大量の気象衛星雲画像とその派生製品を入手し、分析を通じて気象状況を把握することができます。一般的に、天気予報で見る衛星雲画像は、赤外線帯域と水蒸気チャネルに加えて、可視光帯域にあるものがほとんどです。 1 つの雲マップでは、雲と地球の大気の 1 つの特性しか感知されないため、偏ったものになります。複数のクラウド マップと製品を組み合わせて使用​​することで、気象学者は気象状況をより適切に分析し、天気予報の精度を向上させることができます。

最近では台風の雲の気象衛星画像をよく見かけるようになりました。

風雲4号Bが撮影した今年5番目の台風「ドゥスルイ」の衛星雲画像。

しかし、「台風」以外にも、中学校の地理の教科書に出てくる「亜熱帯高気圧」「寒冷前線」「温暖前線」といった気象現象など、衛星雲図を通して私たちがよく目にする光景は数多くあります。次に、Fengyun Satellite に中学校の地理の知識を復習してもらいましょう。

1. 気象現象の本当の姿

1亜熱帯高気圧

「亜熱帯高気圧」とは、熱帯および亜熱帯地域に頻繁に存在するが、比較的安定して固定されている大きな暖かい空気の塊です。西太平洋地域の亜熱帯高気圧の状態は、我が国の天候に大きな影響を与えます。たとえば、ある年の夏の地域的な高温は、亜熱帯高気圧の異常な西寄りや北寄りの位置、異常に強い強さ、そして安定していて動きが少ないことと密接に関係しています。

写真提供：江建英

上図からわかるように、亜熱帯高気圧の支配下で、我が国の西南東部から長江の中下流および海にかけての地域は、ほとんど雲がありません。これは、亜熱帯高気圧の支配する地域では下降気流が優勢となり、雲の形成に適さないためです。亜熱帯高気圧の北側にある北西部の東部と華北は雲に覆われています。これは、亜熱帯高気圧の西側と北側の水蒸気と力学条件がより良くなり、降雨が発生しやすくなるためです。

2寒冷前線と温暖前線

温度や湿度などの物理的特性が異なる 2 つの気団間の境界面または遷移帯は、「前線」と呼ばれます。前線と地面の交差線を前線と呼び、略してフロントとも呼ばれます。前線の長さは、一般的に数百キロメートルから数千キロメートルの範囲で、垂直方向には 10 キロメートル以上伸びることもあります。寒気団が前線の動きにおいて支配的な役割を果たし、前線を暖気団に向かって動かす場合、その前線は寒冷前線と呼ばれます。寒冷前線が通過すると、風速の増加、気圧の上昇、気温の低下などの気象現象が発生します。逆に、暖かい空気塊が冷たい空気塊を前方に押し出す場合は、温暖前線となります。

寒気は大量に南下し、数千キロに及ぶ我が国の寒冷前線に影響を及ぼしました。

冷たい空気塊と暖かい空気塊の強さが等しい場合、それは準停滞前線と呼ばれます。

南西部に準停滞前線。写真提供：江建英

3台風

台風は、熱帯または亜熱帯の海上で発生する、暖かい中心構造を持つ強力な低気圧性の渦です。これは強力かつ強力な熱帯気象システムです。中心部の気圧は非常に低く、下層では中心に向かって収束する大きな気流があり、上層では主に外向きに気流が放射されます。台風の構造は、中心から外側に向かって、台風の目領域、雲壁領域、渦巻状の降水帯領域に分けられます。台風は必ず強風と大雨を伴い、その多くは被災地に深刻な災害をもたらします。

写真提供：江建英

4ローラークラウド

ロール雲は水平で管状の雲です。波状雲は、安定した空気が乱され、乱れに沿って空気が移動するときに発生します。この擾乱は通常、移動する寒冷前線内の冷たく乾燥した空気と、比較的安定した暖かく湿った空気の衝突によって発生します。安定した湿った空気の層が上方に流れると、上部に雲が形成されます。下向きに流れると雲は蒸発します。波の効果は主に雲の有無が交互に起こることによって生じます。

衛星画像上のロール雲は池の波紋のように見え、非常に特殊です。写真提供：江建英

地上に立って渦巻雲を眺めると、こんな感じに見えるでしょう。

画像提供: NASA

飛行機から見るとこんな感じになります。

飛行機から見た渦巻く雲。画像出典: ウィキメディア

5.ほこり

静止気象衛星「風雲4A」は5分ごとに監視画像を取得できるため、砂嵐のリアルタイム監視が可能となる。以下に示すのは、2021 年 3 月 15 日に発生した過去 10 年間で最も強力な砂嵐プロセスです。アニメーションからわかるように、この砂嵐の気象プロセスに影響を与えるシステムは、前線低気圧雲システムです。砂嵐は、内モンゴル自治区中部と西部、甘粛省、寧夏回族自治区、陝西省北部、山西省北部、河北省の大部分、北京市、天津市などの地上寒冷前線の南側（写真の黄色い部分）で発生した。

写真提供：江建英

6雪

可視光帯域における雪の反射率は雲と同様に高いのに対し、地表の反射率は低いためです。雪や雲の反射率と地表の反射率には大きな違いがあります。雲は動いていて雪は固定されているため、可視光線雲画像のアニメーションでは雪と雲を区別することが可能です。

写真提供：江建英

7スコールライン

スコールラインとは、線状（帯状）に並んだ雷雨の集まりで、範囲が狭く、持続時間が短いのが特徴です。その幅は数百メートルから数千メートルに及び、最も広いところでは数十キロメートルにも及ぶ。その長さは一般的に数十キロメートルから数百キロメートルの範囲であり、その持続時間は数時間から十時間以上に及びます。スコールラインが通過すると、風向が急激に変わり、気圧が上昇し、気温が急激に下がり、同時に強風、雨、雹が発生します。そのため、スコールラインが発生すると、通常は雷雨、強風、雹などを伴い、破壊力が非常に強く、深刻な災害を引き起こすことが多いのです。

2021年7月1日午後に発生した雷雨、強風、雹は、スコールラインの影響を受けました。写真提供：江建英

8北東寒冷渦

北東寒冷渦は、北東部地域付近で発生する、深くて冷たい低気圧性の気象システムです。寒冷渦内の空気は、上が冷たく下が暖かいという不安定な状態にあるため、にわか雨、雷雨、強風、雹などの不安定な天候を引き起こすことが多い。時には、強く発達した寒冷渦が広範囲に大雨を引き起こすこともあります。

写真提供：江建英

寒冷渦は中心の周りを反時計回りに回転するため、寒冷渦の周囲の雲の影響を受け、ある場所の天気は晴れたり曇ったりすることもあります。

9.霧

霧は、地面近くの空気中に浮遊する小さな水滴または氷の結晶で構成される気象現象です。それは、地表近くの空気中の水蒸気の凝縮（または昇華）によって生成されるものです。霧には明らかな日内変動があります。日中の気温は比較的高く、空気はより多くの水蒸気を保持できます。

写真提供：江建英

しかし、夜になると気温が下がり、空気が水蒸気を保持する能力が低下し、水蒸気の一部が霧に変わります。霧は真夜中から早朝にかけて発生する可能性が高く、日の出後に気温が上昇するとすぐに消えます。このアニメーションは、河北省、河南省、山西省、陝西省の濃い霧が消えていく過程を鮮明に示しています。

2. 災害監視のための気象衛星の利用

風雲衛星は、気象のほか、生態環境、農業リモートセンシング監視、気象災害などの効果的な監視も行うことができます。たとえば、下の写真は、風雲3D衛星を使用した内モンゴル自治区の森林および草原の火災地点の監視を示しています。火災が発生すると通常は煙が発生するため、下の写真では煙の方向がはっきりとわかります。これにより、火災状況を監視したり、火元を適時に見つけたりすることができます。

写真提供：江建英

現在、風雲気象衛星は世界気象機関の世界運用応用気象衛星シリーズに組み込まれています。全球統合観測システムの重要なメンバーであり、国際宇宙災害チャーターの任務衛星として、そのオープンで共有されたデータポリシーは世界中のユーザーに利益をもたらしています。国際気象災害の予防と軽減、そして「一帯一路」建設への貢献において重要な役割を果たしており、中国の外交展開の輝かしい名刺となっている。

企画・制作

著者：国家衛星気象センター所長 江建英

レビュー |国立気候センター気候サービスオフィス主任専門研究員、アイ・ワンシウ

企画丨崔英浩

編集者：崔英浩