地球降雨気候学
降雨量の研究
月別の長期平均降水量

地球降雨気候学は、降雨の研究であり、気象学のサブフィールドです。正式には、より広い研究対象には、氷晶、すなわち雹、みぞれ、雪（水循環の一部として降水として知られる）として降る水も含まれます。降雨気候学の目的は、直接測定とリモートセンシングデータ取得により、地球上のさまざまな地域にわたる雨の分布（気圧、湿度、地形、雲の種類、雨滴のサイズなどの要因）を測定、理解、予測することです。現在の技術では、数値天気予報を使用して、3～4日先の降雨量を正確に予測できます。静止軌道衛星は、IRおよび可視波長データを収集し、雲のアルベド、水分量、および対応する降雨確率 を推定することで、リアルタイムの局所的な降雨量を測定しま

雨の地理的分布は、気候の種類、地形、生息地の湿度によって大きく左右される。山岳地帯では、標高の高い地形の風上側で斜面からの流れが最大になる場所で大雨になる可能性がある。山の風下側では、圧縮加熱による乾燥した空気のために砂漠気候になることがある。モンスーンの谷、つまり熱帯収束帯の動きによって、サバンナ地帯に雨季が訪れる。ヒートアイランド現象によって、都市の風下では降雨量と降雨量の両方が増加する。温暖化によって、高緯度地域や一部の熱帯湿潤地域で湿潤な気象現象が生じるなど、地球全体の降水パターンが変化する可能性もある。[1]降水は水循環 の主要な要素であり、地球上の淡水の大部分を堆積させる役割を果たしている。毎年、約486,000立方キロメートル (117,000 立方マイル) [2]の水が降水として降り注ぐ。そのうち373,000立方キロメートル（89,000立方マイル）は海上に流れています。[2]地球の表面積を考慮すると、地球全体の平均年間降水量は954ミリメートル（37.6インチ）となります。ケッペンの気候区分システムなどの気候区分システムでは、異なる気候レジームを区別するために平均年間降水量を使用しています。

オーストラリアの大部分は半乾燥地帯または砂漠で、世界で最も乾燥した大陸（南極大陸を除く）となっています。オーストラリアの降雨量は主に夏の雨季におけるモンスーンの低気圧の動きによって調整され、南端では冬と春に少量の雨が降ります。

北アフリカのほぼ全域は半乾燥、乾燥、または超乾燥であり、世界最大の暑い砂漠であるサハラ砂漠が含まれます。一方、中央アフリカ（サハラ以南のアフリカとして知られる）では熱帯収束帯またはモンスーントラフの動きによって毎年雨季が訪れますが、サハラ砂漠の南に位置するサヘルベルトでは極めて激しくほぼ恒常的な乾季が続き、夏の降雨量は最小限にとどまります。

アジア全域では、主に砂漠地帯からなる年間降水量が非常に少ない地域が広がっており、モンゴルのゴビ砂漠から西南西にかけてパキスタン、イランを経てサウジアラビアのアラビア砂漠まで広がっています。アジアでは、インド東部および北東部からフィリピン、中国南部を経て日本に至る南部では、モンスーンが主にインド洋から水分をこの地域に運んでくるため、降水量に恵まれています。北米とオーストラリアにも、同様の、しかしより弱いモンスーン循環が見られます。

ヨーロッパでは、最も雨量が多い地域はアルプス山脈と水域の風下側、特に大西洋西海岸です。

北米大陸において、アメリカ合衆国の乾燥地域は、南西部砂漠地帯、グレートベースン、アリゾナ州北東部の渓谷、ユタ州東部、ワイオミング州中部、コロンビア盆地などです。その他の乾燥地域としては、カナダ最北部とメキシコ北西部のソノラ砂漠が挙げられます。北米で最も雨量が多いのは、アメリカ合衆国の太平洋岸北西部、ブリティッシュコロンビア州のロッキー山脈、そしてアラスカ州の沿岸山脈です。熱帯収束帯（ITCZ）またはモンスーントラフ付近の赤道地域は、世界の大陸の中で最も雨量が多い地域です。毎年、熱帯地方の降水帯は8月までに北上し、 2月から3月にかけて南半球へと南下します。 [3]

ケッペンの気候区分における役割

ケッペン～ガイガーの気候地図を更新[4]
  アフ
  午前
  ああ
  BWh
  BWk
  BSh
  BSk
  Csa
  CSB
  クワ
  Cwb
  Cfa
  Cfb
  CFC
  Dsa
  Dsb
  減算
  DSD
  ドワ
  ダブ
  DWC
  ダッド
  Dfa
  Dfb
  Dfc
  Dfd
  ET
  EF

ケッペンの気候区分は、月平均気温と降水量に基づいて定められます。最も一般的に用いられるケッペンの気候区分は、AからEまでの5つの主要な気候区分に分類されます。具体的には、Aは熱帯性気候、Bは乾燥気候、Cは中緯度温暖気候、Dは中緯度寒冷気候、Eは極性気候です。これらの5つの主要な気候区分は、さらに熱帯雨林気候、モンスーン気候、熱帯サバンナ気候、湿潤亜熱帯気候、湿潤大陸性気候、海洋性気候、地中海性気候、ステップ気候、亜寒帯気候、ツンドラ気候、極地氷床気候、砂漠気候といった二次的な気候区分に分類されます。

熱帯雨林は降雨量が多いことが特徴で、定義では年間降雨量の最小値が1,750ミリメートル（69インチ）から2,000ミリメートル（79インチ）と設定されている。[5] 熱帯サバンナは、亜熱帯および熱帯の緯度の半乾燥から半湿潤気候地域に位置する草原 バイオームで、年間降雨量は750ミリメートル（30インチ）から1,270ミリメートル（50インチ）である。アフリカに広く分布しており、インド、南アメリカ北部、マレーシア、オーストラリアにも見られる。[6] 湿潤な亜熱帯気候帯では、冬の降雨（時には降雪）は偏西風が西から東に吹き付ける大規模な嵐を伴います。夏の降雨のほとんどは雷雨や時折発生する熱帯低気圧によって発生します。[7] 湿潤亜熱帯気候は大陸の東側、おおよそ赤道から20度から40度の間の緯度に位置します。[8]

海洋性気候は、世界の大陸の中緯度、冷たい海に接する西海岸やオーストラリア南東部に典型的に見られ、年間を通じて降水量が多い。[9]地中海性気候は、地中海盆地、北アメリカ西部の一部、オーストラリア西部と南の一部、南アフリカ南西部、チリ中央部の一部の地域の気候に似ている。この気候は、暑く乾燥した夏と涼しく湿った冬が特徴です。[10] ステップとは乾燥した草原のことである。[11]亜北極 気候は寒冷で、永久凍土が広がり、降水量が少ない。[12]

熱帯地域では暴風雨の発生件数が最も多く、次いで温帯気候地域が続いています。最近の研究[13]では、 63か国の研究者が30分ごとの降雨データを統合し、世界の降雨侵食率（降雨量、頻度、強度を組み合わせた指標）を推定しました。乾燥地帯と寒冷地帯では、侵食現象の発生件数は非常に少ないです。

アフリカ

サハラ砂漠周辺の生態学的分断を示すアフリカの地図

大陸の北半分は主に砂漠で、広大なサハラ砂漠が広がっています。一方、南部にはサバンナと平原が広がり、中央部には密林（熱帯雨林）が広がっています。熱帯収束帯付近の赤道地域は、大陸で最も雨量の多い地域です。毎年、大陸を横切る降水帯は8月までに北上してサハラ以南アフリカに到達し、3月までに再び南下して南中央アフリカに到達します。[3]夏季に熱帯収束帯に沿って移動する熱帯波動 と連動して発生するメソスケール対流システムは、北大西洋と北東太平洋で発生する熱帯低気圧の温床となります。[14]ガーナ、ブルキナファソ、[15] [16]ダルフール、[17]エリトリア、[18]エチオピア、[19]ボツワナなどのサハラ以南のアフリカ のサバンナ気候の地域では、明確な雨季があります。[20]

マダガスカル国内では、貿易風が島の東斜面を上昇させ、雨として降らせます。一方、南西の地域には乾燥した下降風が吹き、島の西部は雨陰となります。そのため、マダガスカル島の北東部では、南西部よりも降雨量が大幅に多くなります。[21]南アフリカでは、降雨の大部分は夏の対流性低気圧と偏西風を移動する温帯低気圧によって発生します。10年に一度、熱帯低気圧がこの地域全体に大雨をもたらします。[22]

アジア

年間降水量が非常に少ない地域は、主に砂漠地帯で、モンゴルのゴビ砂漠から西南西にかけてパキスタン、イランを経てサウジアラビアのアラビア砂漠まで広がっています。インド東部および北東部からフィリピン、中国南部、日本に至るまで、大陸南部では雨量に恵まれています。これは主にインド洋からモンスーンが水分をこの地域に運んでくるためです。[23]モンスーンの谷は、8月には東アジアで北緯40度線 まで到達し、その後南下します。その極方向への移動は、夏のモンスーンの開始によって加速されます。夏のモンスーンの特徴は、アジアの最も温暖な地域で低気圧（熱的低気圧）が発生することです。[24] [25] [26]インド、シロンの東ヒマラヤ南斜面に位置するチェラプンジは、年間平均降水量が11,430 mm（450インチ）で、地球上で最も雨の多い場所の一つです。記録された年間降水量の最多は1861年の22,987 mm（904.9インチ）です。インド、メガーラヤ州マウシンラムの38年間の平均は11,873 mm（467.4インチ）です。[27]トルコの地中海沿岸と黒海沿岸、およびタジキスタンの山岳地帯では、降水量が最も少ない地域があります。

オーストラリア

オーストラリアの気候帯

オーストラリアの大部分は半乾燥地帯または砂漠であり、[28]南極大陸に次いで世界で最も乾燥した大陸となっています。モンスーンの谷の動きは、大陸内の雨期のピークと関連しています。[29] 大陸の北部では降雨量が最も多く、夏季に集中します。オーストラリア南部では冬と春に降雨量が最大になります。内陸砂漠では春と夏に降雨量が最大になります。[30] 最も雨が多いのは、国の北東部にあるマウント・ベレンデン・カーで、年間平均8,000ミリメートル（310インチ）の降雨量を記録し、2000年には12,000ミリメートル（470インチ）を超える雨が記録されました。 [31]メルボルンはシドニーよりもかなり雨が多いと考えられていますが、シドニーの年間平均降雨量は1212ミリメートル（47.8インチ）であるのに対し、メルボルンは650ミリメートル（25.5インチ）です。ただし、シドニーははるかに晴れが多く、雨の日も少ないです。[32] [33]

ニュージーランド

1992年から2002年までのワイヘキ島の降水量を描いた作品「A Decade of Rain（雨の10年）」（2003年）

ニュージーランドのクロップ川は、年間平均11,499mmと世界で4番目に降水量が多い川です。川の長さはわずか9kmですが、その降水量はその大きさをはるかに超えています。 [34]

ヨーロッパ

年間ベースで、大陸全体の降雨量はアルプス山脈内と、スロベニアから南はギリシャ西海岸にかけてに多くなります。[35] その他の最大値は、ジョージア西部、イベリア半島北西部、グレートブリテン西部、ノルウェー西部に存在します。水域の東海岸沿いの最大値は、大陸全体に広がる偏西風によるものです。アルプス全域の降水量の大部分は3月から11月の間に降ります。地中海沿岸地域の雨季は10月から3月まで続き、11月と12月は通常最も雨が多い月です。大陸全体の夏の降雨は暖かい大気中に完全に蒸発し、冬の降雨はヨーロッパの地下水源となります。[36]雨季の メソスケール降雨システムは地中海上を南および東に進み、地中海の西部では東部よりも20％多くの降雨量となります。[35]

ヨーロッパモンスーン（一般的には偏西風の逆戻りとして知られている）は、大西洋から吹く偏西風が再び吹き始め、風雨を帯びるようになる現象です。[37]この偏西風はヨーロッパの冬の間はよく見られる現象ですが、3月下旬から4月、5月にかけて春が近づくにつれて弱まります。6月には再び風が強まるため、「偏西風の逆戻り」とも呼ばれています。[38] 雨は通常、6月初旬と6月中旬から下旬の2波で到来します。ヨーロッパモンスーンとは、モンスーンとして分類されるための条件をすべて満たしていないため、従来の意味でのモンスーンではありません。むしろ、偏西風の逆戻りは、西ヨーロッパに一連の低気圧を運び、季節外れの天候を引き起こすコンベアベルトのようなものと考えられています。これらの嵐は、通常、平均気温よりも大幅に低く、激しい雨や雹、雷、強風を伴います。[39]偏西風の復活は、ヨーロッパの北大西洋沿岸、より正確にはアイルランド、イギリス、ベネルクス諸国、ドイツ西部、フランス北部、スカンジナビア半島の一部に影響を与えています。イギリスとドイツ間の北欧の降水量データには16年周期の周期が見られます。南ヨーロッパでは降水量変動の周期は22年です。その他のより短期的な周期は、降水量記録の中で10～12年と6～7年周期で見られます。[40]大陸全体で酸性雨 の影響を大きく受けている地域には、ポーランドから北のスカンジナビア半島にかけての東ヨーロッパの大部分が含まれます。[41]

北米

カナダ

カナダ全土の降水量は、西部の山脈で最も多くなります。これは、太平洋からの水分を山地に運ぶ陸地からの風によって山の斜面が隆起し、主に8月から5月にかけて、かなりの量の雨を降らせるためです。中規模対流システムは、夏中ごろ、プレーリー州から東の五大湖にかけて、アメリカ合衆国との中央国境付近でよく見られます。カナダ南東部も、大陸東海岸で発達した温帯低気圧が北上して大西洋岸カナダに移動する影響で、雨が多くなります。夏と秋には、大西洋盆地からの熱帯低気圧が大西洋岸カナダ全域に発生する可能性もあります。太平洋岸と大西洋岸から内陸部、そして南から北極圏に向かうにつれて、降水量は減少します。[42]

メキシコ

降雨量は場所と季節によって大きく異なります。乾燥または半乾燥気候は、バハ・カリフォルニア半島、北西部のソノラ州、北部アルティプラノ、そして南部アル​​ティプラノの大部分で見られます。これらの地域の年間降雨量は平均300～600ミリメートル（11.8～23.6インチ）で、バハ・カリフォルニア・ノルテ州全体ではそれより少ないです。メキシコシティやグアダラハラを含む南部アルティプラノの主要人口密集地域のほとんどでは、平均降雨量は600～1,000ミリメートル（23.6～39.4インチ）です。メキシコ湾沿岸の低地では、年間平均1,000ミリメートル（39.4インチ）を超える降雨量があり、最も雨量が多いのは南東部のタバスコ州で、年間降雨量は約2,000ミリメートル（78.7インチ）です。北部のアルティプラノ、高地、そしてシエラ・マドレ・オクシデンタル山脈とシエラ・マドレ・オリエンタル山脈の高峰の一部では、時折、まとまった降雪が見られます。

メキシコには明確な雨季と乾季があります。国土の大半は6月から10月中旬まで雨季となり、残りの期間は雨量が大幅に減少します。一般的に2月と7月はそれぞれ最も乾燥した月と最も雨の多い月です。例えばメキシコシティでは、2月の平均降雨量はわずか5ミリメートル（0.2インチ）ですが、7月には160ミリメートル（6.3インチ）を超えます。沿岸地域、特にメキシコ湾沿岸地域では、9月に最も多くの雨が降ります。タバスコ州では、9月に300ミリメートル（11.8インチ）を超える降雨量が記録されるのが一般的です。ティファナ周辺のメキシコ北西部沿岸の狭い沿岸地域は地中海性気候で、沿岸霧が多く、冬に雨季が訪れます。

熱帯低気圧は、主に7月から9月にかけて、メキシコ西部の海岸線付近および海岸線に沿って進みます。[43] これらの嵐は、メキシコ北西部と米国南西部のモンスーン循環を強化します。[44]平均すると、東太平洋の熱帯低気圧は、メキシコのリビエラ沿いの年間降水量の約3分の1を占め、バハ・カリフォルニア・スル州の年間降水量の最大半分を占めています。[45] メキシコでは、西海岸が太平洋の熱帯低気圧の影響を受ける可能性（流域全体の18％）は、東海岸が大西洋の熱帯低気圧の影響を受ける可能性（流域全体の9％）の2倍です。20世紀末の50年間でメキシコで最も被害を受けた3つの州は、バハ・カリフォルニア・スル州、シナロア州、キンタナ・ロー州でした。[46]

アメリカ合衆国

アメリカ合衆国本土48州の平均降水量

晩夏から秋にかけての温帯低気圧は、アラスカ西部、南部、南東部に年間降水量の大部分をもたらします。秋、冬、春には、太平洋の低気圧がハワイの大部分と米国西部に降水量の大部分をもたらします。[47]

冬には、中緯度の嵐が西から東へ移動し、米国東部の多くの地域で降水量を増加させる。冬の間、中緯度の嵐はニュージャージー州からメイン州にかけて東海岸北部にも移動し、降水量をもたらす。[48] 夏の間、南西モンスーンがカリフォルニア湾と組み合わさって南西部の砂漠地帯に通り雨をもたらす。夏には、米国南東部の多くの地域とニューヨーク市南部からフロリダ州にかけての東海岸では、雷雨が頻繁に発生し、短時間ではあるが激しいにわか雨をもたらす。[47] 熱帯低気圧は夏と秋にも湾岸諸州と南大西洋諸州で降水量を増加させ、[49]プエルトリコ、[50] [51]米国領バージン諸島、[52]北マリアナ諸島、[53] グアム、米国領サモアでも降水量を増加させる。尾根の頂上では、ジェット気流が五大湖に夏の降水量最大をもたらす。温暖期には、メソスケール対流複合体と呼ばれる大規模な雷雨域が平原、中西部、五大湖を通過し、この地域の年間降水量の最大10%を占める。[54]

エルニーニョ・南方振動は、西部、[55]中西部、[56] [57]南東部、[58]熱帯地方全体の降雨パターンを変化させ、降水分布に影響を与えます。また、地球温暖化によって北米東部の降水量が増加し、熱帯および亜熱帯地方では干ばつが頻繁に発生するようになっているという証拠もあります。[59] 98度子午線 の東にあるアメリカ合衆国本土の東半分、太平洋岸北西部の山岳地帯、およびシエラネバダ山脈は、米国で最も雨の多い地域で、年間平均降雨量は30インチ (760 mm) を超えます。乾燥している地域は、南西部の砂漠地帯、グレートベースン、アリゾナ州北東部の渓谷、ユタ州東部、ワイオミング州中央部、オレゴン州東部、ワシントン州、およびオリンピック半島北東部です。[60]マウイ島のビッグボグは、毎年平均404インチ（10,300 mm）の降水量があり、ニュージーランドのクロップ川を除けば、米国およびオセアニア全体で最も雨の多い場所となっています。| [ 34] [61]

南アメリカ

大陸全体の年間平均降水量最大値は、ブラジル北西部からペルー北部、コロンビア、エクアドルに至る北西部、ガイアナ諸島の大西洋岸沿い、ブラジル極北部、およびチリの南半分にわたっている。コロンビアのチョコにある町、ロロは、おそらく世界で最も降水量の多い場所で、年間平均 13,300 ミリメートル (523.6 インチ) に達する。[62]実際、チョコ県全体が非常に湿度が高い。同じ県にある小さな町、トゥトゥネンドは、地球上で最も雨の多い場所の 1 つで、年間平均 11,394 ミリメートル (448.6 インチ) に達する。1974 年には、この町は 26,303 ミリメートル (1,035.6 インチ) の降水量を記録し、コロンビアで最大の年間降水量が記録された。 4月から9月に降雨量の大半を享受するチェラプンジとは異なり、トゥトゥネンドでは年間を通してほぼ均一に雨が降ります。1月と2月は嵐の発生頻度がやや低くなります。トゥトゥネンドでは、年間平均280日に雨が降ります。雨の3分の2以上（68%）は夜間に降ります。平均相対湿度は90%、平均気温は26.4℃です。[63]チョコ県の県都キブドは、人口10万人以上の都市の中で世界で最も雨量が多く、年間9,000mm（350インチ）です。[62]チョコでは嵐により1日に500mm（19.7インチ）の降雨量に達することがあります。これは、多くの都市の年間降雨量を上回る量です。アンデス山脈が太平洋からの湿気を遮るため、アルゼンチン西部の風下側は砂漠のような気候となっています。[64]

都市ヒートアイランドの影響

気温への影響とは別に、都市ヒートアイランド（UHI）は、局所的な風のパターン、雲や霧の発達、湿度、降水量の変化など、局所的な気象に二次的な影響を及ぼす可能性があります。[65] UHIによって提供される余分な熱は上昇運動を加速させ、にわか雨や雷雨の活動を誘発する可能性があります。都市の風下の降水量は48％から116％増加しています。この温暖化の結果として、月間降水量は、風上と比較して、都市の風下20マイル（32 km）から40マイル（64 km）の間で約28％多くなっています。[66] 一部の都市では、総降水量が51％増加しています。[67] 研究者は衛星画像を使用して、都市の気候が都市の端から最大10キロメートル（6マイル）離れた植物の生育期に顕著な影響を及ぼしていることを発見しました。北米東部の70都市の生育期間は、都市部では都市の影響範囲外の農村部に比べて約15日間長かった。[68] [69]

参照

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