一見ロマンチックな殺人者 - 前方に濃い「霧」

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

早朝には霧が立ち込め、まるでおとぎの国のよう、山や森が霧に覆われます。ロマンチックに聞こえるかもしれませんが、実際には霧は人間の交通活動に最も大きな影響を与える気象条件の 1 つです。霧の密度が不均一なため、視覚的なエラーが発生します。ドライバーの距離や速度の判断が実際の状況と大きく異なり、視界が短くなり、前方の車両と衝突しやすくなります。特に、車の速度が速い高速道路では、一度交通事故が発生すると連鎖反応を起こし、最終的には重大な交通事故につながるケースが多くあります。

霧に包まれた橋（写真提供：veer photo gallery）

さらに、霧の日には、汚染物質が空気中の水蒸気と結合して拡散しにくくなり、沈殿しにくくなるため、汚染物質のほとんどが人々が頻繁に移動する高度に蓄積されます。人体がこのような環境に長期間留まると、有害物質を吸い込んだり、栄養素を消費したりして、体にダメージを与え、病気を誘発したり、悪化させたりしやすくなります。

では、霧はどのようにして形成されるのでしょうか?

霧の発生

霧と雲はどちらも、空気中に浮遊する小さな水滴または氷の結晶からなる水蒸気の凝縮です。唯一の違いは、霧は大気の地表近くの層で形成されるのに対し、雲は大気の上層で形成されることです。霧は水蒸気の凝縮であるため、その原因は水蒸気の凝縮を引き起こす条件から探る必要があります。

大気中の水蒸気が飽和状態に達する理由は 2 つあります。1 つは蒸発によるもので、大気中の水蒸気が増加するためです。もう1つは空気自体の冷却によるものです。霧の場合は冷却がより重要です。空気中に凝結核がある場合、飽和空気中の水蒸気量が増加し続けるか、冷却され続けると凝結が発生します。霧は、凝縮した水滴によって水平視界が 1 km 未満に低下したときに発生します。

さらに、過度の風速や強い擾乱は霧の形成に悪影響を及ぼします。

したがって、十分な水蒸気、穏やかな風、安定した大気の成層、および多数の凝結核がある場合、低レベルの空気冷却につながる領域で霧が発生する可能性が最も高くなります。一般的に、工業地帯や都市中心部では凝結核が豊富に存在するため、霧が発生する可能性が高くなります。

それぞれに特徴のある5種類の霧

通常、霧を見たときに、それがどのような霧であるかを認識できない場合があります。 「霧はただの霧じゃないの？」しかし、実際はそうではありません。空気が過飽和状態に達する具体的な条件に応じて、霧は通常、次の 5 つのタイプに分類されます。

陸上で最も一般的な霧の種類は放射霧です。

このタイプの霧は、放射冷却により空気が過飽和状態に達したときに形成され、主に夜間または朝方、天気が晴れて風が吹き、地面に近く、水蒸気が豊富である場合に発生します。このとき、空には雲がなく、地面からの熱は急速に外に放射され、地面近くの空気の温度は急激に低下します。空気中の水蒸気が多すぎると、すぐに過飽和状態になり、凝縮して霧になります。

風速も放射霧の形成に一定の影響を与えます。風がなければ上層と下層の間で空気の交換は起こらず、放射冷却効果は地表に近い空気層でのみ起こり、薄い浅い霧の層のみが発生します。風が強すぎると、上層と下層の間の空気の交換が速く流れが大きく、温度があまり下がりにくく、過飽和状態に達しにくくなります。毎秒1～3メートルの風速と適切な強度の空気交換がある場合にのみ、放射霧の形成に最も適した下層の空気の十分な冷却に影響を与えることなく、冷却効果を一定の高さまで拡張できます。

放射霧は、晴れた雲のない夜または朝に発生します。太陽が昇ると、地面の温度が上昇し、空気は不飽和状態に戻り、霧の水滴はすぐに蒸発して消散します。そのため、午前中に放射霧が発生すると、その日の天気が良いことを示すことが多いです。 「朝は地面が霧で覆われているが、稲は霧で覆われていても乾く」や「十日のうち九日は晴れ」というのは、このような放射霧のことを指します。

早朝の霧（写真提供：veer photo gallery）

2 番目のタイプの霧は移流霧です。

暖かく湿った空気が冷たい海面や陸地の表面を流れると、接触冷却により下層の空気が過飽和状態になり、移流霧と呼ばれる霧に凝縮します。

適切な風向と風速があれば、一度霧が発生すると、長時間続くことが多いです。風がなかったり、風向きが変わって暖かく湿った空気の供給源が遮断されたりすれば、霧はすぐに消えます。

3 番目の種類の霧は蒸気霧です。

水面が暖かく、空気が冷たい場合、両者の温度差が大きいと、水蒸気は水面から継続的に蒸発し、冷たい空気に侵入し、冷たい空気から凝縮して蒸気の霧になります。

一般的に、南からの暖かい海流が極地に入ると、冷たい極地の空気が暖かい水面を覆い、水蒸気霧が発生します。例えば、北大西洋にはメキシコ湾流と呼ばれる強力な暖かい海流があり、これが北極海に流れ込むことが多く、北極海の表面に大規模な蒸気霧を引き起こします。時々、北極からの冷たい空気が氷の表面に留まることがあります。氷の表面が割れると、氷の下の温かい水が露出し、局所的に蒸気霧が発生します。蒸気霧は主に高緯度の北極地方で発生するため、「北極スモッグ」と呼ばれることもあります。

寒気が暖かい水を覆う現象は、極地だけでなく、内陸の湖畔地域でも頻繁に発生します。夜間は湖面は陸地表面よりも暖かいです。夜間に陸風が暖かい湖面に吹き付けると、湖面に比較的浅い蒸気霧の層が形成されます。秋から冬にかけて、冷たい空気が南下すると、暖かい水面が冷える時間がまだない、晴れて風のない朝にこのような蒸気霧が広がります。

4 番目のタイプの霧は上り坂の霧です。

これは、丘の斜面に沿って上昇する湿った空気によって発生する霧で、空気は断熱膨張と冷却によって過飽和状態になります。この湿った空気は安定していて、山の傾斜が小さい必要があります。そうでないと対流が発生し、霧が発生しにくくなります。

5 番目の種類の霧は前線霧です。

冷たい空気と暖かい空気が出会う前線の近くで発生することが多いです。前線の前と後ろの両方で見られますが、主に温暖前線の近くに見られます。前線前霧は、前線上の暖かい空気の雲の中の雨滴が地上の冷たい空気に落ちて蒸発し、空気が過飽和状態になって凝結することで発生します。一方、前線通過後の霧は、暖かく湿った空気が、温暖前線の前に冷たい空気が占めていた領域に移動し、冷却されて過飽和状態になったときに形成されます。前線近くの霧は前線とともに移動することが多いため、軍隊は前線の霧を利用して部隊を援護し、敵に奇襲攻撃を仕掛けることがよくあります。

結論

近代産業の発展に伴い、多くの新しいタイプの霧が追加されました。例えば、工業排ガスによって形成される光化学スモッグ、日常生活におけるボイラー、窯、小型石炭ストーブなどから排出される黒煙など、これらはすべてその他の霧に属します。しかし、自然に発生した霧であろうと、人工的に発生した霧であろうと、交通状況に影響を与え、人体に危害を及ぼす可能性があります。したがって、霧に遭遇したときは注意し、軽視しないでください。

煙を吐き出すパイプライン（写真提供：Veer Gallery）