冬のあいだ地面を厚くおおっていた雪は、春になると少しずつ減り、やがて水となって流れ出します。この雪どけは、単に「気温が0℃を超えたから」だけで起こるわけではありません。
結論からいうと、積もった雪が日射、暖かい空気、雨、地面から伝わる熱などからエネルギーを受け取り、氷を保つのに必要な温度を超えて融解が進むことで、雪どけ水が生まれるからです。
融雪とは積もった雪が水へ変わること
融雪とは、積雪をつくっている氷が融けて液体の水になることです。雪は小さな氷の粒や結晶が集まったものなので、融けるためには外から熱エネルギーを受け取る必要があります。
雪が融け始めると、その水は積雪の内部を通って地面へ達し、さらに斜面や川へ流れ出します。これが雪どけ水です。
春に融雪が進みやすいのは日射と気温がともに強まるから
春になると太陽の高度が高くなり、日照時間も長くなります。そのため、積雪が受け取る日射エネルギーが冬より増えます。
同時に気温も上がりやすくなり、周囲の空気から雪へ熱が伝わります。気象庁の解析積雪深でも、積雪変質モデルに気温や日射量などを与え、とける雪の量を計算しています。
気温が高いほど雪は融けやすい
暖かい空気が雪面に触れると、空気から雪へ熱が移ります。特に気温が高い状態が長く続くと、積雪は継続的に熱を受け取り、融雪が進みます。
国土交通省も、春先から初夏にかけては天気がよく暖かい日に雪どけが進み、川の水量が増えやすいと説明しています。
日射は気温が低めでも雪を融かすことがある
雪が受け取る熱は空気からだけではありません。太陽から届く日射も重要です。
晴れた日には雪面が日射を吸収し、表面の雪が融けやすくなります。気温がそれほど高くなくても、強い日射が長時間続けば融雪が進むことがあります。
雨が降ると融雪が進みやすくなることがある
積雪の上に比較的暖かい雨が降ると、雨水が持つ熱が雪へ伝わります。また、雨が雪の内部へ入り込むことで融けた水が増え、積雪の状態が大きく変わります。
そのため春先に気温上昇と降雨が重なると、雪どけ水が一気に増えることがあります。
地面から伝わる熱でも雪は融ける
積雪の底では、地面から伝わる熱も融雪に影響します。冬の初めや春先には、地面の温度が雪より高い場合があり、下側から少しずつ雪を融かします。
そのため融雪は雪面だけで進むとは限らず、積雪の内部や底面からも起こります。
融けた水は雪の中を下へ移動する
雪が融けると、液体の水は積雪のすき間を通って下へ移動します。雪がまだ冷たい場合には、その途中で再び凍ることもあります。
一方、積雪全体が0℃付近まで暖まっていると、融けた水は凍りにくくなり、地面や川へ流れ出しやすくなります。
同じ気温でも融雪の速さが違うのはなぜか
融雪の速さは気温だけでは決まりません。日射、雲量、風、湿度、雨、雪の汚れ、斜面の向き、雪の深さなども関係します。
たとえば日当たりのよい南向き斜面では、日射を多く受けて融雪が早く進むことがあります。反対に日陰では雪が長く残ります。
雪の色や汚れも融け方に影響する
新しい雪は白く、太陽光の多くを反射します。しかし時間がたって雪面が汚れたり、粒が粗くなったりすると、日射を吸収しやすくなることがあります。
すると雪面がより多くのエネルギーを受け取り、融雪が進みやすくなります。
粉雪と湿雪でも融け方は同じではない
雪質によって密度や含まれる水分量が違うため、融雪の進み方にも差が出ます。
なぜ寒く乾いたときは軽い粉雪になりやすいのか？で解説した粉雪は空気を多く含む軽い雪です。一方、なぜ気温が高めの雪は水分を多く含む重い湿雪になりやすいのか？で扱った湿雪は液体の水を多く含み、0℃に近い状態にあります。
融雪すると積雪深が減る
雪が水へ変わって流れ出すと、地面に残る雪の体積が減るため、積雪深も小さくなります。
ただし、積雪深の減少は融雪だけで起こるわけではありません。雪の自重による沈み込みでも深さは減ります。詳しくは、なぜ同じ量の雪が降っても積雪の深さは同じにならないのか？で解説しています。
雪どけ水は川の水量を増やす
山地や広い流域に大量の積雪があると、春の融雪で生じた水が川へ集まり、流量が増えます。
国土交通省は、雪の多い流域では春の雪どけ期に川の水量が多くなり、暖かい日や暖かい風が吹くと融雪が進みやすいと説明しています。
融雪洪水が起こることがあるのはなぜか
雪どけ水がゆっくり流れ出すだけなら大きな問題にならないこともあります。しかし、急な気温上昇や雨によって広い範囲の雪が短時間に融けると、川へ流れ込む水が一気に増えます。
その結果、河川の水位が上がり、融雪洪水につながることがあります。雪どけ期は雨だけでなく、気温や風にも注意が必要です。
「0℃を超えたらすぐ全部融ける」わけではない
積雪は厚く、内部に多くの氷を含んでいます。そのため、気温が一時的に0℃を超えただけで、すぐにすべてが水になるわけではありません。
雪を融かすには一定量の熱エネルギーが必要であり、夜間に冷え込めば融けた水が再凍結することもあります。融雪は、熱の出入りが積み重なった結果として進みます。
まとめ
春になると積もった雪が融けて雪どけ水になるのは、雪が日射、暖かい空気、雨、地面などから熱エネルギーを受け取り、氷から水へ変化するためです。
融雪の速さは気温だけではなく、日射、風、雨、斜面の向き、雪質などによって変わります。
つまり融雪は、「春だから自然に消える」のではなく、積雪が周囲から受け取る熱が増えることで進む物理的な変化です。そして大量の雪どけ水が短時間に川へ流れ込めば、融雪洪水につながることもあります。
コメント