同じ朝でも、畑一面に霜が降りている場所がある一方で、少し高い場所や風の通る場所ではほとんど霜が見られないことがあります。気象条件が似ていても、霜のできやすさは場所ごとに一様ではありません。
結論からいうと、霜のできやすさは、地形による冷気のたまりやすさ、風の強さ、空気中の水蒸気量、雲の有無、地表面の材質や周囲の環境によって、夜間の地表面温度と水蒸気の供給条件が場所ごとに違うためです。
霜は地表面そのものが強く冷えるとできる
霜は、空気中の水蒸気が冷えた地面や草、屋根、車の窓などの表面で直接氷の結晶になって付着する現象です。
気象庁は、地面や地物の表面温度が0℃以下になったとき、空気中の水蒸気が直接氷の結晶となって付着し霜になると説明しています。
晴れた夜は放射冷却が強まりやすい
夜間、地面や物体は赤外線として熱を宇宙空間へ放出しています。雲が少ないと、この熱が上空へ逃げやすくなり、地表面は強く冷えます。
この放射冷却が強い夜ほど、地表面が0℃以下になりやすく、霜のできる条件が整いやすくなります。
風が弱い場所ほど冷気がたまりやすい
風が弱いと、地面近くで冷えた空気と上空の比較的暖かい空気が混ざりにくくなります。
そのため地表付近の温度がさらに下がり、霜ができやすくなります。逆に風が強い場所では空気が混ざり、地表面の極端な冷え込みが抑えられることがあります。
盆地や谷底では霜ができやすい
冷たい空気は暖かい空気より重く、夜間には低い場所へ流れ込みやすくなります。
気象庁の農業気象資料でも、盆地や谷底は冷気がたまりやすく、霜が降りやすい場所とされています。
そのため、同じ地域でも斜面の中腹より谷底や窪地のほうが朝の最低温度が低くなり、霜が多く見られることがあります。
少し高い場所では霜を免れることがある
冷気が低い場所へ流れ落ちると、その少し上にある斜面や高台では冷気がたまりにくくなります。
このため数十m程度の標高差でも、霜の有無が変わることがあります。農地で「霜穴」と呼ばれる冷え込みやすい場所が生じるのも、こうした地形の影響です。
湿度が低すぎると霜はできにくい
霜には、冷え込みだけでなく空気中の水蒸気も必要です。
地表面が十分に冷えていても、水蒸気が少なければ付着する氷の量は少なくなります。反対に、地表面付近に十分な水蒸気があり、表面温度が霜点を下回れば霜が成長しやすくなります。
湿度が高ければ必ず霜になるわけではない
湿度が高くても、雲が多かったり風が強かったりして地表面が十分に冷えなければ、霜はできにくくなります。
つまり霜のできやすさは「湿度が高いか低いか」だけでは決まらず、地表面温度との組み合わせで決まります。
雲があると地表面の冷え込みは弱まりやすい
雲は地表から放出された赤外線を受け取り、その一部を地表側へ戻します。
そのため晴天時より地表面の温度低下が小さくなり、霜ができにくくなることがあります。逆に雲が少なく、風も弱い夜は霜の典型的な条件です。
市街地と郊外でも霜のできやすさは違う
市街地では建物や舗装面が日中に熱をため、夜も周囲へ熱を放出します。
ヒートアイランドの影響もあり、郊外の畑や草地より地表付近の温度が高く保たれ、霜が少ないことがあります。
草地や畑は冷えやすいことがある
開けた草地や畑では夜空への放射が妨げられにくく、放射冷却が強まりやすくなります。
さらに風の弱い低地にある場合は、冷気の滞留も重なって霜ができやすくなります。
樹木や屋根の下では霜が少ないことがある
樹木の枝や屋根は、地面から見た「空」の一部を遮ります。
そのため地表面から宇宙空間へ逃げる放射が減り、露出した場所より冷え込みが弱くなることがあります。
地面の材質でも冷え方が変わる
土、草、アスファルト、コンクリート、水面などは、昼に蓄える熱の量や夜に熱を失う速さが違います。
そのため同じ気温でも、草の葉には霜が付いているのに、近くの舗装面では付いていないという違いが起こります。
地上の気温が0℃より高くても霜はできる
気温は通常、地面から約1.5mの高さで観測されます。
しかし晴れて風の弱い夜には、地表面や草の葉の温度が観測気温より数℃低くなることがあります。そのため気温が3℃前後でも霜が降りる場合があります。
沿岸部と内陸部でも条件は違う
内陸部は夜間の放射冷却が強まりやすく、気温の日較差も大きくなりやすいため、霜が発生しやすいことがあります。
一方、沿岸部では海の影響で夜間の気温低下が抑えられる場合があります。ただし風が弱く晴れて十分に冷えれば、沿岸でも霜は発生します。
霜のできやすい場所は毎晩同じとは限らない
風向や雲量、湿度が変われば、冷え込みやすい場所も変わります。
ある夜は谷底に冷気が集中して霜が強く、別の夜は風が吹いて冷気がたまらず、同じ場所でも霜がほとんど見られないことがあります。
「なぜ雪と霜はどちらも氷の結晶なのにできる場所が違うのか？」との違いは「雪と霜の違い」ではなく「霜の場所差」
なぜ雪と霜はどちらも氷の結晶なのにできる場所が違うのか？では、雪は雲の中で成長して降ってくるのに対し、霜は地表面で直接できるという基本的な違いを説明しました。
本記事では検索意図を分け、同じ夜でも、なぜ盆地、谷底、高台、市街地、草地などで霜のできやすさが違うのかを、放射冷却・風・湿度・地形の観点から説明します。
霜は「寒い地域ほど多い」だけでは説明できない
寒冷地でも風が強い夜や曇天では霜が少ないことがあります。
逆に比較的温暖な地域でも、晴れて風が弱く、地表面が強く冷えれば霜が発生します。霜の地域差は平均気温だけでは決まりません。
まとめ
霜のできやすさが場所ごとに違うのは、夜間の地表面温度と水蒸気条件が場所ごとに異なるためです。
盆地や谷底では冷気がたまりやすく、晴れて風が弱い夜には強い放射冷却が起こります。一方、風の強い場所や市街地、雲の多い場所では冷え込みが抑えられることがあります。
つまり、霜の地域差は「気温」だけでなく、地形・風・湿度・雲・地表面の性質が組み合わさって生まれるのです。
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