雪と湿度の関係というと、「湿度が高いと雪が降りやすい」といった単純な話に見えるかもしれません。実際には、湿度は雪の結晶が育つ雲の中だけでなく、雪片が地上へ落ちる途中、地面に積もったあとの雪質、吹雪の起こりやすさ、道路や除雪への影響まで幅広く関係しています。
結論からいうと、雪に関わる湿度が自然や暮らしに影響するのは、空気中の水蒸気量とその飽和状態が、雪の生成・成長・融け方・昇華・積雪の水分状態を変え、その結果として降雪量、雪質、視界、水資源、交通や除雪条件まで変えるためです。ただし、湿度だけで雪の状態が決まるわけではなく、気温や風と組み合わせて考える必要があります。
雪は水蒸気がなければできない
雪の結晶は、雲の中で水蒸気が氷の結晶へ取り込まれて成長することでできます。
NSIDCは、雪が形成されるには低温だけでなく大気中の水分が必要だと説明しています。非常に寒くても乾燥した空気しかなければ、雪は多く降りません。
湿度は「水蒸気の量」そのものではない
天気予報でいう湿度は通常、相対湿度です。相対湿度は、その気温で空気が含める最大の水蒸気量に対して、実際にどれくらい水蒸気があるかを表します。
したがって同じ相対湿度80％でも、気温が違えば実際の水蒸気量は同じではありません。雪を考えるときは、湿度の数字だけでなく気温も一緒に見る必要があります。
雲の中では水蒸気が結晶の成長材料になる
小さな氷晶ができると、周囲の水蒸気がその表面へ移動して凍りつき、結晶が成長します。
水蒸気の供給が多く、温度条件も合えば、結晶は大きく複雑に成長しやすくなります。反対に水蒸気が少なければ、成長は遅くなります。
湿度と気温の組み合わせで雪の結晶の形が変わる
雪の結晶には板状、柱状、針状、樹枝状などさまざまな形があります。
こうした違いは湿度だけでなく温度にも左右されます。水蒸気が豊富でも、温度帯が違えば成長する結晶の形は変わります。
結晶の形が違うと積もった雪の性質も変わる
枝の多い結晶は多くの空気を含んでふわっと積もりやすい一方、風で砕かれた雪粒や湿った雪は密に詰まりやすくなります。
NSIDCは、同じ積雪深でも雪に含まれる水の量は一定ではなく、結晶構造、風、気温などによって大きく変わると説明しています。湿度は結晶成長を通じて、積雪密度にも間接的に関係します。
湿度が高いほど必ず大雪になるわけではない
大雪になるには、水蒸気だけでなく、空気を持ち上げる仕組み、雲の厚さ、低温域の広がり、水蒸気供給の持続なども必要です。
相対湿度が高くても雲が薄かったり上昇気流が弱かったりすれば、降雪量は多くなりません。
雪が地上へ落ちる途中でも湿度が効く
雪片が乾いた空気の層を通ると、表面の氷の一部が昇華したり、融けかけた水分が蒸発したりします。
この相変化には熱が必要なので、雪片や周囲の空気から熱が奪われます。そのため乾燥した空気では、雪片が冷やされ、少し高い気温でも雪のまま地上へ届きやすくなることがあります。
湿度が高いと蒸発冷却は弱まりやすい
空気がすでに水蒸気で満たされているほど、雪片から水分が蒸発・昇華しにくくなります。
そのため湿った空気では蒸発冷却の効果が小さくなり、同じ気温でも雪片が融けやすくなる場合があります。
雨か雪かの境目では湿度が重要になる
地上付近の気温が0℃前後では、雪がそのまま届くか、途中で融けて雨やみぞれになるかは微妙です。
こうしたとき、乾燥した空気による蒸発・昇華冷却が雪を残す方向に働くことがあります。つまり湿度は、降水の種類を左右する条件の一つです。
乾燥しているほど必ず雪になるわけではない
乾燥は雪片を冷やす方向に働きますが、空気が十分に暖かければ雪は融けます。
また、乾燥しすぎて雲の中の水蒸気供給が少なければ、そもそも雪があまり形成されません。低湿度には「雪を作りにくくする側面」と「落下中の雪を冷やす側面」の両方があります。
高湿度も一つの意味ではない
地上で相対湿度が高いからといって、上空の雪雲でも同じように水蒸気が多いとは限りません。
雪の結晶が成長するのは雲の中なので、地上の湿度だけから結晶の状態や降雪量を直接判断することはできません。
積雪後は「空気の湿度」より雪の水分状態が重要になる
地上に積もったあとの雪では、外気の湿度に加えて、雪粒の間に液体の水があるかどうかが重要になります。
気温が高くなって融雪が始まると、積雪内部の液体水分量が増え、乾いた雪から湿った雪へ性質が変わります。
湿った雪は重くまとまりやすい
液体の水を含む雪は、乾いた粉雪より重く、雪粒同士がくっつきやすくなります。
この違いは、屋根雪の重さ、除雪作業、着雪などの暮らしへの影響につながります。
乾いた雪は風で舞い上がりやすい
低温で乾いた新雪は、湿った雪よりも粒同士の結びつきが弱く、軽いため、風で持ち上げられやすい傾向があります。
NWSの吹雪資料でも、視程悪化は風速だけでなく、地面にある雪の深さや状態に左右されると説明されています。
雪が飛びやすいと視界や道路交通へ影響する
乾いた雪が強風で舞い上がると、降雪が弱くても地ふぶきによって視界が悪化することがあります。
道路上に雪が再び吹き寄せられるため、除雪後でも吹きだまりができ、交通への影響が続くことがあります。
湿った雪は飛びにくい一方で別の負担を増やす
湿雪は重く、風で舞い上がりにくいことがありますが、電線や樹木、標識などに付着しやすくなります。
また除雪時には一度に動かす雪の重量が大きくなり、人や機械への負担が増えます。
湿度条件は積雪の密度にもつながる
雪が降るときの温度・水蒸気条件によって、軽い新雪になったり、比較的密度の高い雪になったりします。
同じ積雪深でも密度が違えば、中に蓄えられている水の量も変わります。
積雪の水の量は水資源に重要
雪山は冬の間、水を固体として蓄え、春以降に雪どけ水として川へ流します。
USGSは、山地の積雪が地域の水供給に重要であり、雪にどれだけ水が蓄えられているかがその後の流量や水利用に関係すると説明しています。
深い雪でも水量が多いとは限らない
軽い乾雪は深く積もっても含まれる水が少ない場合があります。
反対に湿った高密度の雪は、同じ深さでも多くの水を含みます。暮らしや水資源の観点では、積雪深だけでなく雪水当量を見ることが重要です。
湿度は雪の融け方にも間接的に関係する
乾いた空気では、雪面から昇華や蒸発が起こるときに熱が奪われ、融雪を抑える方向に働くことがあります。
一方、暖かく湿った空気が流れ込むと蒸発冷却が弱くなり、風や長波放射などと組み合わさって融雪が進みやすくなることがあります。
暖かく湿った風は融雪を進めることがある
雪面より暖かい空気が風によって次々と運ばれると、空気から雪へ熱が伝わります。
さらに湿度が高いと蒸発による冷却が弱まりやすいため、融雪が進みやすくなる場合があります。
雨が加わると雪の水分状態は大きく変わる
暖かい雨が雪の上に降ると、積雪へ液体水が直接入り込みます。
その結果、雪の密度や強度が変化し、融雪水の流出や湿雪雪崩などの条件にも関係します。
湿度だけでは雪崩の危険を判断できない
雪崩には、斜面の角度、弱層、新雪量、風、気温、雨、人為的な刺激など多くの要因が関係します。
湿度は雪質や融雪の一部を通じて関係しますが、湿度の数字だけで雪崩危険度を判断することはできません。
積雪が多いと地面の温度環境も変わる
雪は多くの空気を含むため、断熱材のように地面を覆います。
湿度や温度条件が降雪量・積雪量を変えると、その結果として地面の凍り方や植物・小動物の冬の環境も変わります。
自然への影響は「雪をどれだけ作り、どれだけ残すか」を通して広がる
水蒸気が十分に供給されて雪が多く積もれば、春まで多くの水を蓄えることができます。
反対に乾燥が強く降雪が少なければ、積雪期間や融雪水の量が変わり、生態系や水資源にも影響が及びます。
暮らしへの影響は雪質の違いとして現れやすい
低温で乾いた雪なら吹雪・吹きだまりが問題になりやすく、0℃近くで湿った雪なら重い除雪や着雪が問題になりやすくなります。
つまり、同じ「雪」でも湿度と気温の組み合わせによって暮らしへの負担の形が変わります。
W00703との違いは「雪への作用」ではなく「作用の先にある影響」
W00703では、湿度が雪の結晶の成長や降り方にどう影響するかを中心に扱いました。
本記事ではその先に注目し、湿度によって変わった降雪量・結晶・雪質・融雪・飛びやすさが、自然環境、水資源、交通、除雪などへどのように波及するかを中心に説明します。
W00713との違いは「相対湿度の読み方」ではなく「周囲への結果」
W00713では、相対湿度は気温によって意味が変わるため、雪を考えるときは湿度と気温をセットで見る必要がある理由を説明しました。
W00743ではその理解を前提に、湿度条件が雪の状態を変えた結果、自然や暮らしに何が起こるのかを整理します。
「湿度が高いほど雪の被害が大きい」とは限らない
高湿度では湿雪や融雪の問題が目立つことがありますが、乾燥した低温の雪では吹雪や吹きだまりの危険が高まることがあります。
重要なのは湿度の高低そのものではなく、気温、風、降水量、積雪状態との組み合わせです。
「低湿度なら安全」でもない
低湿度のもとで乾いた雪が広く積もれば、強風時に地ふぶきが起こりやすくなることがあります。
また、乾燥した空気中では雪片が冷やされ、予想より雪のまま地上へ届く場合もあります。
まとめ
雪に関わる湿度が自然や暮らしに影響するのは、湿度が雪の「材料」と「状態変化」の両方に関わるからです。
雲の中では水蒸気が雪結晶の成長材料になり、地上へ落ちる途中では乾燥による蒸発・昇華冷却が雪の融けにくさに関係します。積雪後は気温と組み合わさって乾雪・湿雪の違い、吹雪、除雪負担、融雪、水資源などへ影響が広がります。
つまり、湿度は雪そのものを直接「危険」にする値ではなく、雪がどれだけでき、どのような性質になり、どのように動き・融けるかを変えることで、自然環境や人の暮らしへの影響の形を変えているのです。
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