同じ場所でも、ある朝は草や車の窓が真っ白になるほど霜がつくのに、別の日には気温が低くてもほとんど霜が見られないことがあります。また、霜は冬だけでなく、春や秋にも問題になります。
結論からいうと、霜のできやすさが季節や天候によって変わるのは、地面や草、車の窓などの表面がどこまで冷えるかと、その表面の近くにどれだけ水蒸気があるかが、雲、風、気温、湿度、気圧配置、夜の長さなどによって時間とともに変わるためです。霜は単に「気温が低い日にできるもの」ではありません。
霜は冷えた物体の表面にできる氷の結晶
霜は、空から降ってきた雪が地面に付着したものではありません。地面、草、屋根、車の窓などの表面が強く冷え、その近くの空気中にある水蒸気が氷の結晶として付着してできる現象です。
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物体表面に付着し、霜になると説明しています。
霜のできやすさは地上の気温だけでは決まらない
天気予報で使われる気温は、通常は地面から約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、地面や草の葉の表面のほうが観測気温よりさらに低くなることがあります。そのため予想最低気温が0℃より少し高くても、地表面では0℃以下となり、霜ができることがあります。
晴れた夜ほど放射冷却が強くなりやすい
夜になると、地面や建物などの物体は赤外線として熱を上空へ放出します。
雲が少ないと、その熱が宇宙空間へ逃げやすくなり、地表面は強く冷えます。気象庁は、このような晴天時の放射冷却を、霜が降りやすくなる重要な条件として説明しています。
雲が多い夜は霜ができにくいことがある
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。
そのため曇っている夜は、晴れた夜より地面の冷え込みが弱くなることがあります。気温が低くても、雲が多ければ地表面が霜のできる温度まで下がらない場合があります。
風が弱い夜は地表付近に冷気がたまりやすい
風が弱いと、地表面近くの冷たい空気と、その上にある比較的暖かい空気が混ざりにくくなります。
その結果、冷たい空気が地面の近くにとどまり、地表面の冷え込みがさらに進みやすくなります。晴天と弱風がそろった夜は、霜ができやすい典型的な条件です。
風が強いと霜ができにくいことがある
風が強いと、地表付近の冷たい空気と上空の空気が混ざります。
この混合によって地表面の極端な冷え込みが抑えられることがあります。気象庁の資料でも、風が強いと地表の冷却が遅くなり、気温が低くても霜が降りない場合があるとされています。
春や秋は霜が問題になりやすい
気象庁は、春や秋には移動性高気圧と低気圧が交互に日本付近を通り、天気が数日の周期で変わると説明しています。
その中で移動性高気圧に覆われると、空気が乾き、夜空の雲が少なくなり、風も弱まりやすくなります。すると放射冷却が強まり、春の晩霜や秋の早霜が起こりやすくなります。
春は昼が暖かくても朝に霜ができることがある
春は日中の気温が高くなっていても、夜間に移動性高気圧に覆われて晴れると、地面付近が強く冷えることがあります。
特に風が弱ければ、明け方に地表面だけが0℃以下となり、霜ができることがあります。日中の暖かさだけを見て霜の有無を判断することはできません。
秋も晴れて冷え込む夜に早霜が起こる
秋の後半になると夜が長くなり、地面が熱を失う時間も長くなります。
さらに移動性高気圧に覆われて晴れ、風が弱くなると、地表面の温度が大きく下がりやすくなります。このため本格的な冬に入る前でも早霜が起こります。
冬は霜ができること自体は珍しくない
冬は低温の日が多いため、霜ができる条件そのものは成立しやすくなります。
気象庁は、冬の間は霜が降りるのが普通であるため、農作物被害を対象にした霜注意報を発表しない時期があると説明しています。霜が多い季節と、霜注意報が重要になる季節は同じ意味ではありません。
冬でも曇りや強風なら霜が少ないことがある
真冬で気温が低くても、雲が多い夜や風の強い夜には地表面の放射冷却が弱くなることがあります。
そのため「冬なら毎朝霜が降りる」とは限りません。霜の発生には、低温に加えて晴天と弱風などの条件が重要です。
湿度が高ければ必ず霜になるわけではない
霜の材料になるのは空気中の水蒸気です。そのため水蒸気があることは重要です。
しかし湿度が高くても、地表面が十分に冷えなければ霜はできません。曇りや強風によって表面温度が高く保たれれば、水蒸気が多くても霜にならないことがあります。
空気が乾燥しすぎると霜の量が少なくなることもある
反対に、空気中の水蒸気が非常に少なければ、地表面が十分に冷えていても付着できる氷の量は少なくなります。
つまり霜は「よく冷えること」と「ある程度の水蒸気があること」の両方が必要です。
露点と霜点の関係も重要
空気を冷やしていくと、水蒸気が凝結や昇華を始める温度があります。
地表面温度が、その空気の霜ができ始める温度まで下がると、表面に氷の結晶が成長しやすくなります。NWSも、霜の形成には表面温度だけでなく、霜点や水蒸気条件が重要だと説明しています。
雨や雪が降っていると霜ができにくいことがある
雨や雪が降る天気では、一般に雲が多くなります。
雲があると地表面から逃げる放射が抑えられ、さらに風や降水によって表面の熱状態も変わります。気象庁の農業気象資料でも、風が強かったり雨や雪が降ったりしているときは、地表の冷却が遅く、霜が降りない場合があるとされています。
低気圧の通過中より通過後に霜が出やすいことがある
低気圧や前線の通過中は雲や風、降水が多く、放射冷却は弱まりやすくなります。
その後に高気圧に覆われて天気が回復し、夜に晴れて風が弱まると、急に冷え込んで霜ができることがあります。霜の発生は、天気が悪い最中より、その後の晴れた夜に注意が必要な場合があります。
寒気が入った直後の晴天は霜の条件がそろいやすい
冷たい空気が流れ込んだあとに高気圧が近づき、風が弱まって晴れると、もともと低い気温に放射冷却が加わります。
この組み合わせでは地表面が大きく冷え、霜が発生しやすくなります。
暖気が入ると霜はできにくくなることが多い
南から暖かい空気が流れ込み、夜間の気温が高く保たれると、地表面も0℃以下まで下がりにくくなります。
ただし暖気のあとに急に風が弱まり晴れる場合など、地表面の冷え込み方によっては局地的に霜ができることがあります。
夜が長い季節ほど冷える時間も長くなる
秋から冬にかけては夜が長くなります。
NWSは、晴れて風の弱い夜には地面が放射で熱を失い、特に秋や冬の長い夜には冷却時間が長くなるため、地表付近が低温になりやすいと説明しています。
一日の最低気温が出る明け方に霜が目立ちやすい
地表面は夜のあいだ熱を失い続けるため、一般に明け方近くまで冷却が進みます。
そのため夜中には霜が見えなくても、日の出前後に地表面温度が最低となり、急に霜が目立つことがあります。
日の出後は霜が消えても「発生しなかった」わけではない
朝日が当たり始めると、地表面は急速に暖められます。
薄い霜は短時間で融けたり昇華したりして消えることがあります。そのため朝遅く見たときに霜がなくても、明け方には霜ができていた可能性があります。
春の晩霜が問題になるのは植物が成長し始めているから
春は植物の芽や若葉が伸び始める時期です。
そこへ放射冷却による低温と霜が重なると、寒さに弱い新芽などが被害を受けることがあります。気象庁が春の晩霜について霜注意報を発表するのは、この時期の農作物被害を防ぐためです。
秋の早霜は生育中の作物に影響することがある
秋の早い時期に急に強い冷え込みが起こると、まだ十分に寒さへ慣れていない作物が被害を受けることがあります。
そのため秋も、移動性高気圧による晴天・弱風と朝の冷え込みに注意が必要です。
霜が見えることと凍結は同じではない
霜は表面に氷の結晶が付着する現象です。一方、凍結はもともと液体だった水が凍る現象です。
低温の日には両方が同時に起こることもありますが、霜があるから必ず水たまりが凍っているとは限らず、凍結していても空気中の水蒸気が少なければ目立つ霜がないこともあります。
霜の量も毎回同じではない
地表面がどれだけ低温になるか、水蒸気がどれだけ供給されるか、冷え込みがどれだけ長く続くかによって、霜の厚さや結晶の成長量は変わります。
うっすら白くなる程度の日もあれば、草や窓をはっきり覆うほど結晶が発達する日もあります。
同じ最低気温でも霜の有無が違うことがある
予報された最低気温が同じでも、雲量や風速、湿度、地表面の状態が違えば、霜の有無は変わります。
そのため最低気温だけを見て「今日は霜が出る」「出ない」と断定するのは正確ではありません。
W00710との違いは「雪と霜の違い」ではなく「霜の時間変化」
W00710では、雪は雲の中で成長して降ってくるのに対し、霜は地面や物体の表面で直接できるという基本的な違いを扱いました。
本記事ではその基本を前提に、同じ場所でも春・秋・冬や、高気圧・低気圧、晴天・曇天、弱風・強風などの変化によって、霜のできやすさがいつ高まり、いつ低くなるのかを説明します。
W00730との違いは「場所差」ではなく「同じ場所の季節・天候変化」
W00730では、盆地や谷底、高台、市街地、草地などで、同じ夜でも霜のできやすさが場所ごとに違う理由を扱いました。
W00740では同じ地点に注目し、季節の進行や日々の天候変化によって、その場所の放射冷却、水蒸気条件、地表面温度がどう変わり、霜の発生条件が入れ替わるのかを整理します。
「冬が最も霜に注意すべき季節」とは限らない
冬は霜そのものは起こりやすい季節ですが、農業では春の晩霜や秋の早霜が特に問題になることがあります。
重要なのは、霜の発生頻度だけでなく、その時期に植物がどの程度霜へ弱い状態なのかという点です。
「気温が低ければ必ず霜が降りる」わけでもない
気温が低くても、風が強い、雲が多い、水蒸気が少なすぎるといった条件では、目立つ霜ができない場合があります。
反対に、観測気温が0℃より高くても、晴れて風が弱い夜に地表面だけが強く冷えれば霜ができることがあります。
まとめ
霜のできやすさが季節や天候によって変わるのは、地表面の冷え込みと水蒸気条件が毎日同じではないためです。
春や秋には移動性高気圧に覆われて晴れ、風が弱まると放射冷却が強まり、早霜や晩霜が起こりやすくなります。冬でも曇りや強風なら霜が少ないことがあり、暖気や低気圧の通過によっても条件は変わります。
つまり、霜の季節・天候変化とは、「気温の低さ」だけの変化ではなく、雲・風・湿度・気圧配置・夜の長さなどによって地表面の熱収支と水蒸気供給が変わり、霜ができる条件が日ごとに成立したり崩れたりすることなのです。
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