大気の川

大気の川（Atmospheric River）とは

大気の川（AR）とは、大気中に存在する細長い水蒸気の帯のことです。この帯の中では、水蒸気の輸送が非常に活発になり、温帯低気圧や前線を伴うことが多くあります。熱帯の柱、トロピカルコネクション、湿気の柱、水蒸気サージ、雲の帯など、さまざまな名前で呼ばれることもあります。

大気の川の例：パイナップルエクスプレス

有名な例として、「パイナップルエクスプレス」が挙げられます。これは、ハワイ周辺の豊かな水蒸気を帯びた気流が、北アメリカのカリフォルニア州やブリティッシュコロンビア州、アラスカ南東部まで到達する現象で、これらの地域に豪雨をもたらします。

大気の川の定義

大気の川の定義は研究者によって異なりますが、一般的には以下の要素で定義されます。

水蒸気輸送量（IVT）: Kamae et al. (2017)は、IVTを以下の式で定義しました。

IVT = √((1/g ∫(qu)dp)^2 + (1/g ∫(qv)dp)^2)

ここで、gは重力加速度、qは比湿、uとvはそれぞれ水平風の東西・南北成分を表します。
IVTの偏差: IVTが平年値よりも140以上の偏差があること。
面積: 780,000平方キロメートルを超える面積を持つこと。
長さ: 1,500キロメートルを超える長さを持つこと。
形状: 短辺と長辺の比が1.325を超えること。

また、2019年の論文では、大気の川は「熱帯の海上に端を発する、長く蛇行する水蒸気の柱」と定義されています。

大気の川の分類

スクリップス海洋研究所のCW3Eは、大気の川を「弱い」から「破格」までの5段階に分類する方法を提案しました。この分類は、水蒸気の輸送量と継続時間を考慮したもので、垂直方向の3時間平均水蒸気輸送量に基づいてランク付けされ、継続時間に応じてランクが調整されます。

大気の川の歴史

「大気の川」という用語は、1990年代前半にマサチューセッツ工科大学の研究者によって作られました。大気の川は数千キロメートルの長さを持ち、1つが輸送する水蒸気量はアマゾン川を超えることがあります。通常、半球あたり3〜5個存在し、過去1世紀と比較して強度がわずかに増していることがわかっています。

データモデリングの進歩により、水蒸気量だけでなく時間的な移動を捉えるIVTが解析に用いられるようになりました。1998年以降、気象衛星によるリモートセンシングの充実によって、大気の川の概念が注目されるようになりました。

大気の川の影響

大気の川は、地球上の水循環に大きな影響を与えています。緯度方向の水蒸気輸送量は少ないものの、経度方向の水蒸気輸送量の90%を担っています。また、地球上で発生する水蒸気拡散の22%が大気の川によるものです。

中緯度帯の西岸地域では、大気の川が異常降雨や洪水の原因となることがあり、逆に、大気の川が存在しないことで干ばつが発生することもあります。

各地域における大気の川の影響

アメリカ合衆国

カリフォルニア州では、大気の川が年間総雨量の30〜50%に関与しており、洪水の一因となっています。また、合衆国西部沿岸では、降雨と積雪の30〜40%が「着陸する大気の川」によるものです。地球温暖化に伴い、大気の川の頻度と深刻さが増す可能性が指摘されています。

ワシントン州西部では、年間ピーク日流量のほぼ全てで大気の川が確認されています。大気の川は「空に浮かぶ巨大な水のベルトコンベア」とも表現され、カリフォルニアの降水量の半分を占めるパイナップルエクスプレスの主要因です。

カナダ

ブリティッシュコロンビア州のフレーザー川流域では、大気の川による大量の降水が発生し、洪水のリスクが高まっています。2021年11月には、大気の川の影響による大規模な洪水が発生しました。

イラン

2019年のイラン洪水では、大気の川の影響が示唆されています。

オーストラリア

オーストラリア北西雲帯は、インド洋を起源とする大気の川の影響を受け、大雨をもたらすことがあります。負のダイポールモード現象が発生している際に、この現象が起きやすいとされています。また、オーストラリアの南や東でも大気の川が発生することがあります。

ヨーロッパ

ヨーロッパでは、イギリス、フランス、ノルウェーなどで発生した大雨の多くが、大気の川に関連しています。

日本

日本では、大気の川が線状降水帯の発生と関連があると考えられています。平成30年7月豪雨、令和3年8月豪雨、令和2年7月豪雨、令和5年7月中旬の記録的な大雨などで大気の川の影響が確認されており、線状降水帯の発生を促す要因となっている可能性があります。

2022年 7月5日には、名古屋大学の坪木教授が航空機から大気の川の直接観測に成功し、日本国内初の観測となりました。

まとめ

大気の川は、地球規模の水循環に重要な役割を果たしており、特に豪雨や洪水などの気象災害に深く関わっています。そのメカニズムの解明と予測精度の向上が、災害対策において非常に重要となっています。

外部リンク

What are atmospheric rivers? - NOAA
atmospheric river - Glossary of Meteorology
* What is an Atmospheric River? - YouTube

もう一度検索