物理苦手なリケジョでも気象予報士試験に合格したい！#1 降水過程

こんにちは、まさごんです。
気象予報士試験の合格を目指すべく、日々の勉強内容を記録しています。
基本的には前日夜にインプットした内容を、朝一番にnoteにまとめて復習する、というサイクルで学習を回しています。

勉強内容

今回は降水過程を学習しました。
雲はどうしてできるのか？雨はどうして降るのか？雲の中では何が起きているのか？水蒸気→雲→雨になるメカニズムを勉強します。

学習ポイント①エーロゾル(凝結核)

雲はどうやってできるのか？一言でいうと、水蒸気を含んだ空気が上昇し冷やされて飽和(湿度100%)に達すると雲になります。しかし単純にそれだけでは雲になりません。雲を発生させるには、空気中のちりやほこりが必要であり、それらを総称してエーロゾルといいます。
なぜエーロゾルがないと水滴(雲粒)ができないかというと、それには水滴の表面張力が関わっています。表面張力とは表面積を最小化しようとする性質で、水滴の場合、最小面積は球形になります。エーロゾルがない空気中で水蒸気同士がぶつかり微細な水滴ができても、水滴の表面張力が邪魔をして他の水蒸気が入り込めず成長しません。小さい水滴ほど、表面張力に打ち勝って成長するには大きなエネルギーが必要です。やがて微細な水滴は蒸発してしまい、雲はできません。
一方エーロゾルがある空気中では、水蒸気はエーロゾルに向かって凝結します。エーロゾルを核とした水滴は最初からある程度の大きさがあり、表面張力に打ち勝って成長しやすくなります。つまり、水蒸気が水滴に入り込みやすくなるのです。
エーロゾルの起源には、地面から吹き上げられた土ぼこりや海のしぶきが蒸発してできた海塩、火山灰、自動車の排気ガス等があります。大きさは0.005μm～0.1μmまでさまざまで、大きさによって種類が分けられています。

※凝結…水蒸気が水滴になること

学習ポイント②暖かい雨と冷たい雨

よく切ないメロディーで「冷たい雨が街に降り注ぐ～」的な歌詞がありますが、そのような表現の話ではありません。この場合は、降水の仕組みの違いを表すものです。
暖かい雨とは、雲の中がどこでも0度以上で、水滴のみで作られており、その水滴が大きくなって降る雨のことです。
一方冷たい雨は、雲の中に0度以下の場所があり、水滴と氷晶(氷の粒)でできた雲から降ります。雲の中の氷晶が成長し落下する過程で、溶けて水滴になり雨となって降るのです。
水滴が水蒸気を取り込んで大きく成長することを凝結過程、ほかの水滴とぶつかってさらに成長することを併合過程といいます。

気づいたこと

正直、飽和という文字が出てきたら蕁麻疹が出るタイプなのですが、気象の勉強を続けているからか、だいぶ症状が緩和されたことに驚きました。

エーロゾルという聞き慣れない響きだと警戒してしまいます。でもこの仕組みを表すものに、南極で息を吐いても白くならない、というものがありますよね。冬にハーッと息を吐くと白くなるのは、雨が降る原理と同じで、口から出た暖かい吐息が、外の空気に冷やされて凝結し、雲粒になるからです。空気がきれいでエーロゾルが少ない南極では、雲粒ができず息も白くなりません、というお話ですね。

実際にまとめてみてわかったことですが、図がないと説明するのが難しい…
次からは絵図を挿入できないか？

今日も1日、笑顔を忘れずに過ごします。
ありがとうございました。