「風の中に雨雲がありました。」雲は何でできていますか？

制作：中国科学普及協会

著者: 気象科学チーム

プロデューサー: 中国科学博覧会

誰もがこのような経験をしたことがあるでしょう。空の雲が増えて雲のレベルが下がると、天気が悪くなることがあります。逆に、雲量が減少し、雲のレベルが上昇すると、天候が改善する兆候である可能性があります。

では、雲がどのように形成されるかご存知ですか?空に浮かぶさまざまな形の雲は、どのような気象現象を表しているのでしょうか。一緒にこれらの秘密を明らかにしましょう！

クラウド（写真提供：veer photo gallery）

1. 雲の原因と構成

雲の形成は主に水蒸気の凝縮によって引き起こされます。

地上 10 キロメートル以上の上空の大気層では、地面に近づくほど温度が高くなり、空気の密度が高くなることは誰もが知っています。空が高くなるほど、気温は低くなり、空気は薄くなります。

一方、川や湖、海の水面や、土壌、動物、植物に含まれる水分は、いつでも空気中に蒸発して水蒸気になる可能性があります。水蒸気が大気圏に入ると、雲を形成して雨を降らせたり、凝縮して霜や露となり、その後地面に戻って土壌に浸透したり、川や湖、海に流れ込んだりします。その後再び蒸発（昇華）し、凝縮（凝結）して落下します。それは終わりのないサイクルでずっと続きます。

水蒸気が蒸発面から下層大気に入ると、ここの温度が高くなり、より多くの水蒸気が含まれます。これらの湿気や熱気を取り除けば、気温は徐々に下がります。ある一定の高さに達すると、空気中の水蒸気は飽和状態になります。空気が上昇し続けると、余分な水蒸気が沈殿します。気温が 0°C を超えると、余分な水蒸気が小さな水滴に凝縮します。温度が 0°C を下回ると、余分な水蒸気が小さな氷の結晶に凝縮します。これらの小さな水滴や氷の結晶が徐々に増えていき、人間の目で認識できる大きさになると雲になります。

2. さまざまなクラウドをどのように分類しますか?

現在では、雲は主に上昇気流の断熱冷却によって形成されることが分かっており、これは雲形成の一般的な特徴です。しかし、これとは別に、空の雲は常にさまざまな形をしており、常に変化しています。何故ですか？

一般的に言えば、水蒸気は凝縮または昇華の過程で異なる特性を持ち、異なる雲の形を形成するためです。これがさまざまな雲の形の特徴です。

雲底の高さに応じて、雲は高層雲、中層雲、低層雲の 3 つの主要な雲の種類に分けられます。そして、雲の外観、構造、原因に応じて、雲は主に次の 10 の属と 29 のカテゴリに分類されます。

1. 低い雲

これには、層雲、層雲、乱層雲、積雲、積乱雲の 5 つの属 (カテゴリ) が含まれます。このうち、層雲、成層雲、乱層雲は水滴で構成されており、雲底高度は通常2500メートル以下です。低い雲のほとんどは雨をもたらす可能性があり、乱層雲は連続的な雨や雪をもたらすことがよくあります。積雲と積乱雲は、水滴、過冷却水滴、氷の結晶の混合物で構成されています。雲底高度は一般に 2,500 メートル以下ですが、雲頂は非常に高くなります。積乱雲はしばしば雷雨をもたらし、時には強風や雹を伴うこともあります。

層積雲（画像提供：veer photo gallery）

2. 中雲

これには、高層雲と高積雲という 2 つの属 (カテゴリ) が含まれます。高層雲と高積雲は、主に水滴、過冷却水滴、氷晶の混合物で構成されています。雲底高度は通常 2500 ～ 5000 メートルです。上層の雲は雨や雪を降らせることが多いですが、薄い高積雲は一般的に雨を降らせません。

3. 高雲

巻雲、巻層雲、巻積雲の 3 つの属 (カテゴリ) が含まれ、いずれも小さな氷の結晶で構成され、雲底高度は通常 5000 メートルを超えます。上層雲は一般的に雨をもたらしませんが、冬には巻層雲や北の巻層雲が時折雪をもたらすことがあります。

3. 雲を見て天気を知る

長期にわたる観測と実践により、雲の形成と消滅、および異なる種類の雲の進化と変化はすべて、特定の水蒸気条件と大気の動きの条件下で起こることがわかっています。人間は水蒸気や大気の動きを見ることはできませんが、雲の形成と消滅からその動きをすべて見ることができます。水蒸気と大気の動きは、雨、雪、氷、雹などの気象現象において極めて重要な役割を果たします。

我が国の労働者は数千年にわたり、生産実践の中で雲の形、方向、速度、厚さ、色などの変化に基づいて「雲を観察し天気を知る」という豊富な経験を蓄積し、これらの経験をことわざにまとめてきました。

ここでは、「雲を見れば天気がわかる」ということわざをいくつか紹介します。興味のある友人は、「雲を鑑賞する」際に、それらに注目し、いくつかの観察と比較をするとよいかもしれません。

「雲が出会うと大雨が降る」：雲が出会うということは、上層雲と下層雲の移動方向が一致しない、つまり雲の高さでの風向きが一致しないことを意味します。これは前線や低気圧の近くでよく起こるので、雨が降ることを示しています。時々、雲が地上の風と反対方向にあるとき、「雲が風に逆らって動くと天気が変わる」ということわざがあります。

「綿雲は雨が近づいていることを意味する」：綿雲は綿状の高積雲を指します。このような雲の出現は、中層大気が非常に不安定であることを示しています。空気中に十分な水蒸気があり、上昇気流がある場合、積乱雲が形成され、雷雨が発生します。

コットンクラウド（写真提供：veer Gallery）

「魚鱗の空、雨は降らないが風は強い」：魚鱗の空とは積雲のことを指します。このような雲の出現は上層大気が不安定であることを示しています。雲が低くなり厚くなり続ける場合、その地域は低気圧の前にあり、すぐに雨が降ったり風が吹いたりすることを意味します。

「朝焼けがあるなら出かけるな、夕焼けがあるなら千里も旅しろ」：朝は東には雲がないが、西には雲がある。太陽の光が雲を照らし、色とりどりの雲を散らします。これは、空気中に水分が豊富にあるか、雨雲が近づいていることを示しています。また、日中は空気が不安定なため、天気が雨に変わります。夕方に夕焼けが見えたら、西の空が晴れたことを意味します。また、夜間は対流が弱まる傾向にあるため、色とりどりの雲を形成していた東側の雲はさらに東に移動するか、消滅する傾向があり、空は晴れることになります。

また、雲の色や形から雹の降るかどうかを予測することわざも数多くあります。例えば、内モンゴルには「黒い雲は怖くないが、黒と赤の雲は怖い。黄色い雲の下に生えている白い虫が一番怖い」という諺があり、山西には「黄色い雲が流れれば雹が降る。雲がかき乱されると、雹がまとまって降る。雲が争えば、雹が降りそうになる」「黒い雲、黄色い雲、赤い雲、雲がかき乱されると、ひどい雹災害が起こる」などの諺があります。これらはすべて、空気の対流が強いときには雲が急速に発達し、濃い煙のように上昇し、雲が上下左右に渦巻き、雹が降りやすいことを示しています。

クラウドについては、上記に挙げたもの以外にも学ぶべきことがたくさんあります。興味があれば、さらに観察して記録し、学習してみるのも良いでしょう。