FANDOM


ファイル:Tornade001.jpg

竜巻(たつまき、tornado)は気象現象の一つで、積乱雲に伴って地上からまで延びる、上昇気流を伴う高速の渦巻き。発達したものが地上に発生すると、建物などに甚大な被害をもたらす。なお、竜巻は地面に接したものだけをいう。

概要 編集

ファイル:Stoughton Tornado.jpg
竜巻の概要

竜巻の水平スケール(あるいは直径)は平均で数十m、大規模なものでは数百mになる。 その中心部では猛烈なが吹き、ときには鉄筋コンクリート構造鉄骨構造の建物をも一瞬で崩壊させ、大型の建設機械なども空中に巻き上げてしまうことがある。1ヶ所に停滞するものもあるが、多くは積乱雲と共に移動する。その移動速度は様々で、まれに時速100kmを超えることもある。

竜巻は、台風温帯低気圧に比べてはるかに小規模であるため、気象観測施設上を通過する確率がほとんどなく、中心の気圧を実測した例はほとんどないが、わずかな観測例から、中規模のもので950ヘクトパスカル程度と考えられる[1]

発生のメカニズム 編集

竜巻の発生過程に関する研究は、着実に解明が進んでいるものの、未解明の部分も残されている。

スーパーセルとメソサイクロン 編集

竜巻は、スーパーセル(Supercell[2])と呼ばれる発達した積乱雲積雲に伴って生じることが分かっている(竜巻のもととなる雲を俗に「親雲」と呼ぶこともある)。スーパーセルの中心部や周辺部には、上昇気流の部分と下降気流の部分がある。

下降気流の部分では、集中豪雨が降っているために、降った蒸発する際に気化熱を奪って、大気の下層が冷やされて下降気流となり、下降気流によってさらに雨が運ばれて雨が降る、というサイクルを繰り返している。ここではが降ったり、激しい下降気流に伴うダウンバースト(down burst, 下降噴流とも呼ぶ)が発生したりする。

上昇気流の部分では、下降気流の影響もあって冷たくなった空気の層の上を、暖かく湿った空気が乗り上げるようにして上昇することで上昇気流が発生している。上昇気流は積乱雲や積雲が発達するのに不可欠な空気の対流活動であり、地上付近から対流圏界面(上空10~15km)付近にまで空気が上昇していく過程で、空気に含まれた水蒸気凝結してを作る。

このような環境の下では、重く冷たい下降気流の部分に比べて、軽く暖かい上昇気流の部分の気圧が低くなり、上昇気流の部分を中心として、低気圧と同じ方向(北半球では反時計回り、南半球では時計回り)に気流が渦を巻いて回転し始める。すると、メソサイクロン(Mesocyclone, メソロウとも呼ぶ)と呼ばれる小規模の低気圧ができる。

メソサイクロンの周囲を回転する空気には遠心力が掛かり渦の外側に引っ張られるため、中心部の空気が薄くなって気圧が下がる。一方気圧が下がることで、気圧傾度力が働いてさらに周囲の空気を巻き込む。また、この規模の渦には地球の自転に起因するコリオリ力という力も働くため、気圧傾度力・遠心力・コリオリ力の3つの力が均衡して、低気圧としての気流の循環を維持している。

竜巻の発生 編集

メソサイクロンの中では、上昇気流の部分や下降気流の部分も回転している。下降気流は周囲に向かって流れ出しているが、この気流と南東の風とがぶつかると、ガストフロント(Gust front)と呼ばれる、寒冷前線に類似した気流の衝突面が形成される。

先述のとおり、冷たい空気(下降気流)と暖かく湿った空気(「湿暖気流」と呼ぶこともある)がぶつかるところでは上昇気流が発生するが、ここで何らかの原因によって上昇気流が回転することで、竜巻が発生する。このような条件はガストフロントの近くで整うことが多いため、ガストフロントの近くで強い上昇気流があるところに竜巻が発生する。

気流の衝突によって、ガストフロント周辺の地面付近の大気は、ウインドシアと呼ばれるような、狭い範囲の中で風向や風速が大きく異なる状況となる。すると、小規模で短命の気流の渦が多数、現れては消えることを繰り返す。このような多数の渦のうち、ごく少数の渦が発達して竜巻に成長するのではないかと考えられている。この渦の発達のきっかけは詳しく解明されておらず、気象学や流体力学の観点から研究が行われている。

現在のところ、発達のきっかけとして、「上昇気流が急激に強まること」だという説がある。メソサイクロンが発達して中心部の大気中層の気圧が下がると、その下の大気下層では上向きの気圧傾度力が強まって、上昇気流が急激に強まる。この上昇気流と前述の小規模で短命な渦が重なると、渦に対して上向きの吸引力が働き、渦の幅が狭まると同時に風速も増し[3]、コンパクトで強力な渦が形成されて竜巻となるという考え方である。このような条件は、メソサイクロンの気流が回転している中心部にできやすいが、これはスーパーセルの雲の位置的な中心とは異なるため、スーパーセルの雲の端のほうに竜巻ができることも珍しくない。

竜巻は、雲底からゾウ状に垂れ下がる漏斗雲を伴うことが知られている。これは竜巻に巻き込まれた空気中の水蒸気が急激な気圧低下により凝結して生じる。従って、空気が乾燥していたり竜巻が弱い場合は漏斗雲を伴わないことも珍しくないうえ、夜間や豪雨中に発生した場合は漏斗雲を確認できないことも多い。

ちなみに、竜巻の渦は、地上付近から発達し始めて次第に上空まで延びてゆく。これに対して、漏斗雲は、親雲の下端部からでき始めて次第に地上付近まで延びる。この違いは、竜巻の渦が、気圧傾度力が大きい地上付近から発達するのに対し、漏斗雲は気圧が低くなることで凝結して形成されるため、より気圧の低い上空から下のほうへと発達していくことが原因だと説明されている。

普通の風(=傾度風)は気圧傾度力とコリオリ力、遠心力の3者が釣り合って吹くことが知られているが、竜巻の場合は水平スケールでの規模が極端に小さいため、気圧傾度力と遠心力のみを考慮した旋衡風の考え方が適用できる。すなわちコリオリ力を考えなくても良いため、竜巻には時計回り・反時計回りの両方が存在している。

また、竜巻の進行方向は、親雲の移動方向に左右される部分が大きく、北半球では北~北東~東、南半球では南~南東~東の方向に移動する傾向がある。ただし、台風とは異なり、大きく蛇行したり、規則性のない進路をとる竜巻も多い。

メソサイクロン、ガストフロント、ウインドシアといった竜巻の発生要因が揃うことが多い状況には、以下のようなものがある。

  • 熱帯低気圧の通過時 - 発達した積乱雲の近辺で発生し、低気圧の中心に対して東側に多く発生する。日本では台風の接近に伴って竜巻が多発することが多い。
  • 温帯低気圧(熱帯低気圧以外の低気圧)・寒冷前線停滞前線の通過時 - 発達した積乱雲の近辺で発生し、前線については前線の近辺で多く発生する。
  • 寒気の流入時 - 天気図上に前線として現れない寒気の流入もあり、寒気と暖気の衝突しているところの近辺で多く発生する。

通常は親雲から1個の竜巻が発生するだけであるが、時に発生要因が揃った状態が長く持続すると、最初の竜巻が消滅した後に第2第3の竜巻が続けて出来ることもある。特にアメリカ大陸ではこうした連続発生がしばしば見られ、6個連続で発生したこともある。

竜巻の発生地域 編集

アメリカ合衆国では、年間1000個前後の竜巻が発生し、50人程度が亡くなっている。これはほかの地域に比べて特に多く、その中でも特に竜巻被害の多い同国中部はTornado Alley(竜巻通り、竜巻銀座)と呼ばれている。ただ、単位面積当たりの竜巻発生数を見ると、日本でもアメリカの半分程度と、頻度に極端な差は無いことが分かる。アメリカの他には南アジアフィリピン東アジアニュージーランドオーストラリア西部・東部、カナダ南部、メキシコ北部、南アメリカ東部、ヨーロッパ南部アフリカなど[4]温帯地方を中心に発生数が多い。温帯での発生が多いのは、暖気と寒気の衝突が多いため、急速に発達する低気圧が多いこと、あるいは大気の状態が不安定になりやすいことなどが考えられる。

アメリカでの被害が際立って多いのは、竜巻の発生数に対する勢力の強い竜巻の割合が非常に多いことが原因である。歴史上たびたび竜巻による壊滅的な被害を受けた例があり、同国では竜巻研究が重要視されて発展してきたため、中部を中心に竜巻の警報体制や防災設備は世界で最も進んでいる。

竜巻の定義と種類 編集

ファイル:1957 Dallas multi-vortex 1 edited.JPG
ファイル:Punta Gorda waterspout.jpg

各機関によって多少異なるが、概ね竜巻とは、発達した積乱雲で発生した上昇気流を伴う高速の渦巻きが地上付近にまで伸びたものだとされる。気象庁の定義は「激しい空気の渦巻で、大きな積乱雲の底から漏斗状に雲が垂れ下がり、陸上では巻き上がる砂塵、海上では水柱を伴う[5]」。地上に達したもののみを竜巻とすることが多いが、地上に達しないものも含めることがある。

多くの地域では、竜巻を「竜巻」という表現でひとくくりにすることが多いが、特にアメリカを中心にして、学術的に竜巻はいくつかの種類に分類されている。

多重渦竜巻(Multiple vortex tornado)

複数の渦がまとまって活動する竜巻群。やや大きな竜巻(親渦)の周囲を小さな竜巻が回転することがある。

衛星竜巻(Satellite tornado)

大規模な竜巻の周囲にできる竜巻。多重渦竜巻とは異なり、構造的には独立した竜巻であるが、勢力は弱いことが多い。

水上竜巻(Waterspout)、海上竜巻、シースパウト(Seaspout)

海上で発生する竜巻。「竜巻」だけではなく、海上の「ランドスパウト」や「塵旋風」もランドスパウトに含められることがある。

陸上竜巻、ランドスパウト(Landspout)

水上竜巻と対比して、陸上で発生する竜巻とされることが多いが、厳密には異なる。アメリカ国立気象サービス(NWS)ではチューブ状砂塵竜巻(Dust-tube tornado)としており、地上付近では漏斗雲が見えない代わりにチューブ上の砂塵が渦を巻いている竜巻の事を指す。地上に達しない竜巻によりできることもある。

空中竜巻(Funnel aloft)

空中に存在し、地上や水上に達していない竜巻。「竜巻」に含めるかどうかは研究機関等により意見が分かれているが、構造やメカニズムは竜巻と同じである。

類似の現象 編集

竜巻と類似の現象も数多く存在する。学術的にはこれらは竜巻とはまったく異なるものであるが、一般的にはその形状などから「竜巻」と呼ばれることも多い。

塵旋風(Dust devil)

学校の運動場や荒地などに発生するつむじ風がまれにテントや椅子を巻き上げるほど大規模なものに発達することがある。これは塵旋風と言って竜巻とは別物であるが、竜巻と誤認されることが多い。塵旋風は熱せられた地上の空気が渦を巻いて上昇するだけの現象だが、竜巻は小規模であっても積乱雲から発生する。

冬季水上竜巻(Winter waterspout)

冬季に、暖かい水面と非常に冷たい空気が接し、雪が降っている時にごく稀に発生する現象。竜巻とは形状や構造が似ているが、メカニズムは異なる。

ガストネード(Gustnado)

突風性の旋風。ダウンバーストに上昇気流が付加されたもの。発達した積乱雲があり大気の状態が不安定という、竜巻と同様の条件下で発生するが、メカニズムも形状も塵旋風に近い。

火災旋風

火災による熱や強風などにより発生する旋風。

漏斗雲

竜巻に付随する漏斗雲もあるが、竜巻とは関係のない漏斗雲もある。寒気の渦巻きによるものなどがあり、形状もメカニズムも竜巻と類似している。

竜巻の規模 編集

藤田スケール 編集

藤田哲也シカゴ大学名誉教授が1971年に提唱したFujita-Pearson Tornado Scale(通称F-Scale、藤田スケールとも)が、竜巻の規模を表す数値として国際的に広く用いられている。

詳細は「藤田スケール」を参照

TORROスケール 編集

イギリスでは、ビューフォート風力階級を基にTORROが考案したTORRO tornado intensity scale(T-scale, TORRO scale)が用いられている。T0からT11の12段階。T0は風力8~9、T11は風力30以上に相当する。

竜巻への対策 編集

観測・警告 編集

竜巻対策として、アメリカでは気象ドップラー・レーダーによる監視・警告システムが発達している。竜巻の持つ激しい気流の渦によって、竜巻の内部で漏斗雲を構成する水滴が高速で回転しているが、ドップラー・レーダーはその回転する水滴を利用して風速を観測することができる。また、竜巻の発生源となるスーパーセルの発生の観測にも適しているため、現在のところドップラー・レーダーが竜巻を常時監視するのに最も適した手法であり、広く導入されてきている。これとあわせて、短時間の数値予報からメソサイクロンなどの発生を予測する手法も併用される。

ドップラー・レーダーでは、発達したスーパーセルを観測するとフックの形をしたフックエコー (Hook echo) という特徴的なエコー画像が得られることがある。この場合、フックの部分で竜巻が発生する可能性が強く、発生直前に竜巻への警戒を呼びかける目安となる。また、スーパーセル以外の要因で発生する竜巻の場合は、これまた特徴的なボウエコー (Bow echo) やデレチョ (Derecho) (デレチョの中で竜巻発生の可能性が高いのはシリアルデレチョ (Serial derecho) とハイブリッドデレチョ (Hybrid derecho) )と呼ばれるエコー画像が得られる場合が多い。

アメリカでは嵐などの悪天候を専門に管轄するStorm Prediction Center (SPC) が設置されており、竜巻などの突風の発生確率の予測が行われている。予報文において"Particularly dangerous situation(PDS, 「特に危険な状況」の意)"が付加されたときは竜巻に対して注意が必要とされ、Tornado watch(竜巻注意報、竜巻監視)、Tornado warning(竜巻警報)の2段階の警報があり、ごく稀に猛烈な竜巻被害が切迫しているときにはTornado emergency(竜巻緊急事態)が出されることもある。カナダにもこれに準じた警報システムがある。

これ以外の多くの地域では、竜巻注意報や竜巻警報という明瞭な形での情報提供は無く、気象情報などで「荒天に注意」「突風が発生しやすい」といった情報が、竜巻に関する情報に最も近い。

日本では、竜巻による甚大な被害が少なく他の気象災害に比べて予報の必要性が低かったこと、変化が激しくリアルタイムで出さなければならない竜巻予報を正確に求めて迅速に広く伝える方法が乏しかったことなどから、竜巻や突風に関する予報や警報が整備されていなかった。しかし1990年代以降、特に2000年代中盤の竜巻被害多発を受けて、ドップラー・レーダーや監視・警告システムの導入が始められており、2008年3月から気象庁防災気象情報の中で「竜巻注意情報」の発表が開始された。だが、竜巻注意情報はテレビ・ラジオで放送されない(NHK総合テレビでは、警報同様に画面上部にテロップで表示する)上に、気象警報などとは扱いが少し異なるため、確認する上では注意が必要である。また、竜巻等の突風の発生確率を詳細に予測し警戒を呼びかける「突風等短時間予測情報」(仮称)の発表を2010年までに開始する予定である。

竜巻の予兆・前兆 編集

竜巻対策としては、専門家のアドバイスや公的機関による情報提供だけではなく、竜巻の通過直前に見られる現象から危険を察知し、避難を行うことも重要だとされている。

まず、日中の目視可能な時間帯であれば、真っ黒や緑がかった雲が現れる、空が急に暗くなる、風が急に強くなる、風向が急に変わる、雹が降る、黒い渦状の漏斗雲が現れる、木の葉・枝・建物の残骸・土・砂といった飛散物が上空を飛んでいるといった予兆が見られることがある。

また、竜巻の接近によって気圧が急降下・急上昇すると、キーンという音や耳鳴りといった耳の異常が見られることがあるほか、激しい気流の渦に伴う轟音、飛散物の衝突に伴う衝撃音などもありうる。雷も、竜巻の発生しやすい気象条件であることを示している。

避難と被害防止 編集

屋内の場合、開いている窓は閉めてカーテンを閉め、窓から離れ、シャッターやドアを閉めるなどした上で、建物の地下や1階に移動し、壊れやすい部屋の隅から離れてできるだけ家の中心に近いところで、机などの下に身を潜めて頭を保護するのが適切な避難方法である。

屋外の場合、周りの飛散物に注意し、壊れて飛散しやすい車庫・物置やプレハブの建物、橋の周囲は避け、頑丈な建物の中に避難するか、体が収まるような水路やくぼみに隠れて頭を保護するのが適切な避難方法である。

竜巻の常襲地域であるアメリカ中部・東部では、各家庭に竜巻避難用のシェルターが普及している。

主な竜巻被害 編集

ファイル:Stoughton damage.jpg

アメリカ 編集

日本 編集

  • 1180年治承四)4月29日(現在の暦では6月中旬頃)、で竜巻が発生し、大きな被害が出たことが鴨長明の「方丈記」に記されている。竜巻は現在の京都市上京区松蔭町のあたりで発生し、南南西に向かっておよそ3kmばかりにわたって吹き荒れ、現在の東本願寺の手前あたりで消滅したと思われる。長明の記述によると、家々の家財道具や檜皮葺き・板葺きの屋根が冬の木の葉のように宙を舞い、すさまじい風音で人の声も聞こえず、煙のように吹き上げられる塵や埃で目も開けられないほどであった。竜巻が通ったあとには、ぺしゃんこに潰れたり、屋根や壁をはぎ取られて柱や桁だけになってしまったり、あるいは門を四、五町も向こうに飛ばされたり、垣根がなくなって隣の家と一つになってしまったような住居の残骸があった。
  • 1990年12月11日の夕方、千葉県茂原市で強い低気圧により雷と同時に竜巻が発生した。死者1名、負傷者74名、家屋の全半壊、合わせて243棟、走行中または駐車していた自動車の1000台以上が飛んできた破片が突き刺さったり、倒れた樹木の下敷きになった。10tダンプカーも横転した程の凄まじさであった。当時、アマチュアカメラマンが偶然回していたビデオカメラに竜巻の映像が撮影され、その大きさと移動する速度が割り出された。その結果、Fスケール3という強い竜巻であった事が判明した。
  • 1999年9月24日午前11時頃、愛知県豊橋市野依町付近で竜巻が発生した。その後13時頃までの間に、近隣地域で合計4個の竜巻が発生した。最大の竜巻の移動距離は19km、移動速度は45km/hに達し、市街地を縦断する形の進路を取ったため、愛知県東三河地方各地に甚大な被害を与えた。建物損壊は全半壊一部倒壊を含め3000棟に達し、重軽傷者は450名以上に上ったが、奇跡的に死者は出なかった。後日、被害状況の調査結果から竜巻の規模はFスケール3に達していたと推測されている。
  • 2006年9月17日宮崎県延岡市で台風13号によりFスケール2の竜巻が発生し、市内が壊滅的な打撃を受けた。また、日豊本線南延岡駅では特急列車が脱線するなど被害が大きく、死者3名、負傷者100名以上を出した。(台風13号並びにJR日豊本線脱線転覆事故参照)
  • 2006年11月7日午後1時20分頃、北海道佐呂間町字若佐の新佐呂間トンネル工事現場付近で竜巻が発生。当初気象庁は竜巻の規模をFスケール2以上と発表していたが、その後北見工業大土木開発工学科の大島俊之教授(構造工学)の調査により、瞬間風速は毎秒83メートルに達していたことが判明、気象庁からもFスケールは3と発表された。寒冷前線の発達が原因とされ、死者9名、負傷者23名を出した。(北海道佐呂間町竜巻災害参照)
  • 2008年3月27日午後5時半ごろ、鹿児島県いちき串木野市など2箇所で竜巻とみられる突風が発生。死者はおらず、けが人も出ていない。なお、竜巻のランク等も発表されていない。竜巻に発展する恐れのある積乱雲が確認されていたが、竜巻注意情報は発生から30分後に発表された(なお、竜巻注意情報が発表されたのは全国初)。

脚注 編集

  1. なおF4規模のトルネードのNational Geographic TVの観測チームによる実測結果から850hPaという数値が発表されている。
  2. スーパーセルの雲を構成する気流の流れが1つの細胞(cell)のような形状であることに由来する。
  3. 角運動量保存則により、渦の直径が小さくなると同時に回転速度が速くなることで、角運動量が保存される。
  4. Tornado: Global occurrence Encyclopædia Britannica.
  5. 気象庁, 予報用語

出典 編集

関連項目 編集

テンプレート:Wikinewscat

ウィキメディア・コモンズ


広告ブロッカーが検出されました。


広告収入で運営されている無料サイトWikiaでは、このたび広告ブロッカーをご利用の方向けの変更が加わりました。

広告ブロッカーが改変されている場合、Wikiaにアクセスしていただくことができなくなっています。カスタム広告ブロッカーを解除してご利用ください。

FANDOMでも見てみる

おまかせWiki