晴れた日には、朝は湿度が高く、昼になると湿度が大きく下がることがあります。これは、空気中の水蒸気が一日の間に必ず大量に増えたり減ったりしているからではありません。大きな理由は、天気予報でいう湿度が相対湿度であり、その値が気温によって変わるからです。
気象庁は、湿度とは普通は相対湿度のことで、水蒸気量と、その気温での飽和水蒸気量との比を百分率で表したものと説明しています。朝に気温が低いと、空気が飽和するまでに含める水蒸気量が少ないため、同じくらいの水蒸気量でも相対湿度は高くなります。昼に気温が上がると飽和までの余裕が大きくなり、相対湿度は下がります。
つまり、朝と昼の湿度差は、水蒸気量の変化と気温の日変化が組み合わさって生じるものです。特に晴れて風が弱く、大きな空気の入れ替わりがない日は、気温変化の影響が分かりやすく現れます。
なぜ朝は湿度が高くなりやすいの？
夜になると太陽からの日射がなくなり、地面は熱を失って冷えます。地面近くの空気も冷やされ、明け方には一日の最低気温に近づくことが多くなります。
空気が冷えると、その温度で飽和できる水蒸気量が少なくなります。空気中の実際の水蒸気量が大きく変わらなければ、飽和量に対する割合である相対湿度は高くなります。
NOAAの米国国立気象局も、相対湿度は気温とともに変化し、一般に日中に気温が上がると相対湿度が下がり、夜に気温が下がると相対湿度が上がると説明しています。
そのため、晴れた日の朝は湿度が高く、昼は低いという日変化が起こりやすくなります。
なぜ昼になると湿度が下がりやすいの？
日の出後、地面が太陽光で暖められると、その近くの空気も暖まります。気温が上昇すると、その温度で飽和できる水蒸気量は増えます。
たとえば、空気中の水蒸気量がほぼ同じでも、朝の10℃と昼の25℃では、飽和までに入る水蒸気量が異なります。昼の暖かい空気の方が飽和までの余裕が大きいため、相対湿度は低くなります。
名古屋大学の気象解説でも、飽和水蒸気量は温度で決まり、空気の温度が下がると相対湿度は高くなり、温度が上がると相対湿度は低くなると説明されています。
水蒸気量が同じなら湿度は気温だけで決まるの？
短い時間で空気の水蒸気量がほとんど変わらないと仮定すれば、相対湿度の日変化は気温と反対方向になりやすくなります。朝に高く、昼に低く、夕方から夜に再び上がるという形です。
しかし実際の大気では、水蒸気量も変化します。海や川、土壌からの蒸発、植物の蒸散、雨、風による空気の入れ替わりなどによって、水蒸気は常に移動しています。
そのため、「朝から昼に気温が上がれば必ず湿度が下がる」とは限りません。気温上昇と同時に湿った空気が流れ込んだり、降雨があったりすれば、湿度が高いままになることもあります。
晴れた日の方が朝と昼の差が分かりやすいのはなぜ？
晴天日は、夜に地面が冷えやすく、昼には強い日射で暖まりやすいため、一日の気温差が大きくなることがあります。
気温の日変化が大きければ、空気中の水蒸気量が大きく変わらない条件では、相対湿度の日変化も大きくなりやすくなります。
一方、曇りの日は昼の日射が弱く、夜の放射冷却も弱まりやすいため、気温の日較差が小さくなる場合があります。その結果、相対湿度の朝昼差も晴天日ほど大きくならないことがあります。
風が吹くと朝と昼の湿度差は変わる？
変わります。風は別の場所の空気を運ぶため、水蒸気量そのものを変えることがあります。
たとえば海から湿った空気が流れ込めば、昼に気温が上がっても相対湿度があまり下がらないことがあります。反対に、内陸から乾いた空気が入れば、気温変化以上に湿度が下がることがあります。
また、風が強いと地表付近と上空の空気が混ざりやすくなるため、夜間に地面近くへ湿った空気がたまり続ける状態が弱まることもあります。
朝に露や霧ができやすいのも同じ理由？
関係しています。夜から朝にかけて気温が下がると相対湿度が上がり、やがて100％に近づきます。さらに空気が冷えて露点温度に達すると、水蒸気の一部が液体の水へ変わります。
地面や車、植物の表面で水滴になると露になり、空気中に細かな水滴が浮かぶと霧になります。
そのため、明け方に湿度が非常に高くなり、露や霧が発生していても、日が昇って気温が上がると相対湿度が下がり、霧が消えていくことがあります。
昼に湿度が低くても、水蒸気が少ないとは限らない
相対湿度は、空気中の水蒸気量をそのまま示す数字ではありません。気温が高ければ、かなり多くの水蒸気があっても相対湿度が低くなることがあります。
たとえば夏の午後に相対湿度が50％でも、冬の朝の相対湿度80％より、実際の水蒸気量が多いことがあります。
このため、朝と昼の湿度を比較するときに「昼は湿度が半分になったから、水蒸気も半分になった」と考えるのは誤りです。相対湿度の変化には、気温の変化が大きく影響しています。
室内でも朝と昼で同じことが起こる？
室内でも基本的な関係は同じです。暖房で室温を上げると、加湿していなくても相対湿度が下がることがあります。
これは、水蒸気が急に消えたからではありません。室温が上がり、飽和できる水蒸気量が増えたためです。
逆に、暖かく湿った空気が冷たい窓の近くで冷えると、相対湿度が上昇し、表面温度が露点以下になれば結露します。朝の屋外で湿度が上がる仕組みと、基本的な物理関係は同じです。
雨の日は朝と昼の湿度差が小さいことがある
雨の日は、空気中へ水蒸気が供給されやすく、雲によって日射も弱くなるため、気温の日変化が小さくなることがあります。
気温変化が小さく、空気も湿っていれば、朝から昼にかけて相対湿度が高い状態が続くことがあります。
ただし、前線が通過して乾いた空気へ入れ替わる場合などには、雨がやんだ後に湿度が急に下がることもあります。相対湿度の日変化は、気温だけでなく空気の入れ替わりも見て判断する必要があります。
湿度の日変化を天気予報でどう見ればいい？
湿度の数値を見るときは、気温とセットで確認すると理解しやすくなります。
- 明け方に気温が低いなら、相対湿度は高くなりやすい
- 晴れて昼に気温が大きく上がるなら、相対湿度は下がりやすい
- 雨や海風で水蒸気が増えると、昼でも湿度が高いことがある
- 夜に気温が露点へ近づくと、露や霧ができやすくなる
- 相対湿度だけで実際の水蒸気量を判断しない
気象庁の定義とNOAAの解説を合わせて考えると、相対湿度の日変化は「水蒸気量」と「気温」の両方で決まることが分かります。
まとめ
朝と昼で湿度が大きく変わるのは、天気予報でいう湿度が相対湿度であり、その基準となる飽和水蒸気量が気温によって変わるからです。
朝は気温が低く、飽和までの余裕が小さいため、同じくらいの水蒸気量でも相対湿度が高くなります。昼に気温が上がると飽和までの余裕が大きくなり、相対湿度は下がります。
ただし、実際の空気では蒸発、降水、植物の蒸散、風による空気の入れ替わりで水蒸気量も変化します。朝と昼の湿度差を理解するには、相対湿度の数字だけでなく、気温と露点、風や天気の変化も一緒に見ることが大切です。
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