【気象】「大気の状態が不安定」の時に出現しやすい雲！“積乱雲”って？
Cumulonimbus
積乱雲
積乱雲とは、山岳地帯や高地などに見られる特殊な雲である。形状が乱雲のようになっているため、積乱雲と呼ばれています。
激しい上昇気流
簡単に言えば積乱雲とは、強い上昇流があり、その条件で雲が成長し、さらに強い雨が降る現象であると言えます。
雲の中では激しい対流が起こり、幾つもの上昇気流が存在します。それらの上昇気流を見ると、積乱雲の中には小さな雲の固まり（セル）が上昇していくのを見ることができます。
普通の雲は。地球の大気は重力により圧迫されているため、わずかにしか上下方向に動くことができませんが。積乱雲は、地球の大気の中でも鉛直方向に激しい運動をする唯一の雲です。
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「大気の状態が不安定」
積乱雲は、大気の状態が不安定であることが必要条件の一つであり、上空に冷たい空気が存在し、地上には温かい空気がある状態で発生しやすくなります。
大気が不安定な状態が続くと，温かい空気の上昇が止まらず，上昇気流が発生し積乱雲が発達しやすい状態になります。
温かい空気が上昇する際に、冷たい空気と接触することで急激に冷やされ、水蒸気が凝結して水滴や氷の粒となり、積乱雲が形成されます。
大都市の場合には、冷房などで建物から出される熱や、アスファルトの反射熱が上昇気流を生み、積乱雲を発生させるケースもみられます。
また、積乱雲が成長するにつれて、上昇気流がより強くなり、雲の上部が拡散してかなとこ型に広がることもあります。
積乱雲の前段階！雲が積み重なった「積雲」
積乱雲の前段階として「積雲」が発生することがあります。
キュムラス (Cumulus) は、ラテン語の「cumulus」（積み重ねる）に由来する言葉で、積雲のことを指します。積雲は、上昇気流によって形成される綿菓子のような雲であり、雲が積み重なっているように見えることから、この名前が付けられました。キュムラスは、晴れた日によく見られる雲の一つであり、天気の変化を予測するためにも重要な指標となっています。
別名綿雲
上昇気流によって発生する綿菓子のような雲であり、晴れた日に発生しやすく、その形から別名綿雲（わたぐも）とも呼ばれています。
積雲（綿雲）も積乱雲と同様に、上部がモコモコしていて形が変わりやすく、成長していくにつれて上に向かって拡大していくため、かなとこ型に広がることもあります。一方、雲底は平たくほとんど上下しないのが特徴で、上昇気流が弱いために雲が支えられているということもあります。
内部は、雲粒の密度が高く、光が通りにくいため、日光が当たった時の明暗がくっきりと表れることがあります。ただし、積雲（綿雲）は積乱雲と比べて非常に浅く、水蒸気量が少ないため、非常に濃い雲ではなく、明るいときには白く美しい形をしていることが多いです。
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さらに成長「雄大積雲」
積雲は一般的に雲底の高さが2000m前後で、小さなものは数百メートル程度と低く、大きなものでも2000m程度が一般的です。しかし、気象条件が良好な場合や積乱雲に発展する場合には、雲の上部が拡散してかなとこ型に広がり、高さが10000mを超えることもあります。このような、高く大きな積雲を特に「雄大積雲」と呼びます。
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最終形態「積乱雲」
上空に寒気が流れ込んで大気が不安定になると、積雲が垂直に成長します。積雲が成長し続けると、頭頂部が隆起し始め、その頂上部に水滴や氷の結晶が集まって積乱雲を形成します。
さまざまな気象変動を誘発
積乱雲は、大気の中で水蒸気を持ち上げ、それが凝縮して雲を形成することで、大気の循環を促進します。積乱雲が発生すると、雲の上部から熱が放出され、大気が上昇する上昇気流が形成されます。この上昇気流が大気を動かし、気象条件を変化させる。
特に、積乱雲が発生する地域が山間部である場合には、急峻な地形の影響を受けて、局地的な大雨や土砂災害が発生することがあります。
また、積乱雲は、同じ場所で次々と発生することがあるため、川の増水や道路の冠水、低地の浸水に注意が必要です。
積乱雲は、地表から水蒸気を持ち上げるポンプのような役割を持ち、大気の循環を促進する重要なエンジンの一つでもあります。積乱雲が発生することで、大気の温度や湿度、気圧などが急激に変化し、局地的な天気の急変や気象現象の発生を引き起こすことのです。
雲の中には大量の水！危険な豪雨災害
積乱雲に含まれる水の量は非常に膨大で、時にはドラム缶１０００万本分にも達すると言われています。これらが雨滴になり、降水として地上に落ちると、短時間で大量の雨が降り注ぐことになります。
1つの積乱雲の寿命は1時間程度であり、もたらす降雨量も数十ミリ程度が一般的です。そのため、局地的な大雨が発生する場合には、1つの積乱雲が原因となっていることがあります。
一方、長時間にわたって100ミリ以上の雨を降らす場合には、複数の積乱雲が組織化しなければなりません。複数の積乱雲が発生し、それらが合体して一つの巨大な積乱雲を形成することで、長時間にわたって大量の雨を降らすことができます。
人智を超えた力「……まるで竜の巣」
成長した積乱雲は、安定した成層圏に到達すると、今度は横方向に広がっていきます。この様子は、かなとこ雲と呼ばれ、まるで龍の巣のように見えることがあり、風景や芸術作品などにも描かれることがあります。
「雷」は積乱雲が引き起こす現象
雷は、積乱雲内で発生する大気中の放電現象で、雷雲は、雷を伴った積乱雲のことを指し、雷を伴わない積乱雲とは区別されます。
積乱雲内では、上昇気流によって水蒸気が凝縮して雨粒が形成される際に、荷電が発生します。雲内部の水滴や氷粒が帯電し、プラスとマイナスに分かれます。荷電状態が過剰となると、雲と地表との間に大気中の放電現象が起こり、雷が発生します。この際には、プラスとマイナスの間に電流が流れることで、発光や爆発的な音が発生します。
雷は、積乱雲から発生し、その位置次第で海面、平野、山岳など、場所を選ばずに落ちることがあります。ただし、周囲より高いものに落ちやすいという特徴があります。
これは、雷が落ちる際には、荷電した雲と地表や物体の間に静電気的な力が働くため、周囲よりも高い場所にある物体の方が、雷を引き寄せやすいからです。具体的には、高い建物や山頂、高い木などが雷を引き寄せやすくなります。
そのため、山岳地帯では雷による事故や災害が発生することがあります。
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氷が雷を引き起こす
積乱雲の頂上付近の気温は-40℃近くで、雲を構成している小さな氷のかけら、つまり氷晶が、雷を発生させる原因の一つとなっています。
冷やされた水・氷が落下！下降気流が発生
積乱雲の中では、水蒸気が上昇気流によって上昇し、上層で冷やされることで水滴や氷晶が形成されます。これらの水滴や氷晶は、周囲の水蒸気を吸収して成長し、次第に大きく、重くなります。そして、重力の影響によって下層へと落ち始めます。
この時、粒は周囲の空気を引きずり下ろし、下降気流を発生させます。下降気流は、積乱雲の内側で上昇気流と対抗し、積乱雲の形成を助けます。
上昇気流の水・氷とぶつかり静電気が発生
この時、積乱雲内部では、下降気流と上昇気流が複雑に交錯しており、下層からの上昇気流も依然として存在しています。このため、下降気流によって下へ落ちていく成長した水滴や氷晶と、上昇気流によって上がってくる小さな水滴や氷晶がぶつかり合い、摩擦が生じ、その摩擦により静電気が発生。
小さい氷はプラスの電気、大きい氷はマイナスの電気を持っていて、地上ではプラスの電気となります。
静電気がある程度溜まると、今度はマイナスからプラスに向かって一気に電気が流れます。
このときに、地面と雲の間の電流の通り道が光って見えるのが「稲妻」で、この時に、発生する衝撃波の音が雷鳴となります。
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積乱雲の種類はカテゴリー約3つ
積乱雲は大きく分けて、シングルセル、マルチセル、スーパーセルの3つに分類されます。
シングルセル（1つの積乱雲）
シングルセルは、一つの積乱雲が成長して発達し、一定時間で消滅するタイプの積乱雲です。一般的に、積乱雲が形成されたら、急速に成長し、その後、上昇気流が減速して雲が崩れ、雨が降り出します。
特に夏の夕立は、このシングルセル型積乱雲によって発生することが多いです。雲の形も、初めは小さな山のような形から始まり、急速に成長して、モコモコとした雲になります。そして、急な雨や雷を伴って発生し、15分から1時間程度で消えます。
マルチセル（複数の積乱雲群）
マルチセルは、複数の積乱雲が近接して存在し、同時に成長しながら、一定時間をかけて消滅する積乱雲です。マルチセルは、各セルが発生して成長するため、シングルセルに比べて雨が降る時間が長く、ゲリラ豪雨になることがあります。また、マルチセル型積乱雲は、風向きが変わると積乱雲の移動方向も変わるため、予測が困難な場合があります。
【最大級の危険】スーパーセル（超巨大積乱雲）
スーパーセルは、非常に大型の積乱雲で、非常に強い上昇気流と強い回転を持っています。スーパーセルは、非常に強い雨や風、竜巻を伴うことがあり、非常に危険な天候現象として知られています。
上昇気流と下降気流が別の位置に…。
スーパーセルは、非常に強力な上昇気流によって形成されます。この上昇気流は、鉛直方向に傾いており、上昇気流の場と下降気流の場が別々に存在するため、長時間にわたって積乱雲を維持することができます。
過去には、日本国内でもスーパーセルが発生し、大きな被害をもたらした例があります。
