雪 （ ゆ き 、 独 : Schnee、 英 : snow） と は 、 大 気 中 の 水 蒸 気 か ら 生 成 さ れ る 氷 の 結 晶 が 空 か ら 落 下 し て く る 天 気 の こ と 。 ま た 、 そ の 氷 晶 単 体 で あ る 雪 片 （ せ っ ぺ ん 、 snowflake） 、 お よ び 降 り 積 も っ た 状 態 で あ る 積 雪 （ せ き せ つ 、 snowpack等 ） の こ と を 指 す 場 合 も あ る 。 後 者 と 区 別 す る た め に 、 は じ め の 用 法 に 限 っ て 降 雪 （ こ う せ つ 、 snowfall） と 呼 び 分 け る 場 合 が あ る 。
定 義 と 概 要
数 種 類 あ る 降 水 現 象 の 1つ で あ る 。 固 体 （ 氷 ） の 形 態 と し て の 降 水 は 雪 だ け で は な く 、 霰 （ あ ら れ ） 、 ほ か に 雹 （ ひ ょ う ） 、 凍 雨 （ と う う ） 、 細 氷 （ さ い ひ ょ う =ダ イ ヤ モ ン ド ダ ス ト ） が あ る 。 な お 、 霙 （ み ぞ れ ） は 雨 と 雪 が 混 在 し て 降 る 天 気 を い う 。
雪 お よ び 細 氷 は 「 氷 の 結 晶 」 、 霰 ・ 雹 ・ 凍 雨 は 「 氷 の 粒 」 と い う 違 い が あ る 。 ま た 霰 ・ 雹 ・ 凍 雨 は 、 い ず れ も 雪 片 が 落 下 す る ま で の 間 に 融 解 や 凝 固 （ 凍 結 ） を 経 る こ と で 生 成 さ れ る た め 、 雪 片 で は 微 細 な 規 則 性 の あ る 結 晶 構 造 が 発 達 し 密 度 が 比 較 的 低 い （ 空 気 を 多 く 含 む ） の に 比 べ 、 霰 ・ 雹 ・ 凍 雨 の 粒 は 規 則 性 の な い 結 晶 か ら 構 成 さ れ 密 度 が 高 い （ 空 気 を あ ま り 含 ま な い ） と い う 違 い が あ る 。 そ し て 、 雪 は 「 （ 浮 遊 す る 濃 密 な 雪 片 の 塊 で あ る ） 雲 か ら 落 下 し て く る 」 の に 対 し て 、 細 氷 は 「 晴 れ た 空 か ら （ 地 表 付 近 で 水 蒸 気 が 昇 華 し て 生 成 さ れ ） 落 下 し て く る 、 氷 の 微 小 な 結 晶 」 と い う 違 い が あ る 。 細 氷 の 大 き さ は ふ つ う 直 径 30 – 200 μ m程 度 で あ り 、 雪 に 比 べ て 非 常 に 小 さ い 。
「 天 気 」 と し て の 雪 は 使 用 す る 場 面 に よ っ て 、 他 の 現 象 を 含 ん だ り 、 さ ら に 細 か く 分 類 さ れ た り す る 。 気 象 庁 が 観 測 ・ 記 録 す る 際 の 15種 天 気 で は 、 「 雪 」 に 細 氷 が 含 ま れ る 。 ま た 、 国 内 気 象 通 報 の 日 本 式 天 気 図 に お け る 21種 天 気 で は 、 細 氷 を 含 め た 上 で 、 雪 は 強 さ と 降 り 方 に よ り 区 分 さ れ 、 降 っ た り 止 ん だ り で 強 度 変 化 の 激 し い も の を 「 に わ か 雪 （ 驟 雪 ） 」 、 1時 間 降 水 量 3mm以 上 を 「 雪 強 し 」 、 1時 間 降 水 量 3mm未 満 を 「 雪 」 と す る 。 さ ら に 、 雪 片 の 大 き さ に よ り 区 分 す る 場 合 が あ り 、 雪 片 の 直 径 が 1mm未 満 の も の を 「 霧 雪 」 、 1mm以 上 の も の を 「 雪 」 と す る 。 切 片 の 大 き さ に よ る 区 分 は 国 際 的 に 統 一 さ れ て お り 、 国 際 気 象 通 報 式 （ 96種 天 気 ） で 用 い ら れ る 。
天 気 予 報 の 予 報 文 で は 、 凍 雨 や 雪 あ ら れ （ 雪 が 凝 集 し た 白 い 霰 ） は 雪 、 氷 あ ら れ （ 半 透 明 ・ 透 明 な 霰 ） は 雨 と し て 扱 う 。 た だ し 予 報 と 観 測 で は 分 類 が 異 な り 、 実 際 に 凍 雨 や 雪 あ ら れ が 降 っ た 場 合 で も 、 観 測 上 は 雪 が 降 っ た と は さ れ な い 。 ま た 、 暴 風 雪 、 豪 雪 、 大 雪 、 小 雪 、 に わ か 雪 な ど は 、 気 象 庁 に よ り 予 報 用 語 と し て 定 義 さ れ て い る 。
ま た 、 各 地 の 気 候 を 見 る 資 料 の 1つ と し て 、 そ の 冬 初 め て の 雪 （ 初 雪 ） や そ の 冬 最 後 の 雪 （ 終 雪 ） を 記 録 し て い る と こ ろ が あ る 。 日 本 で は 現 在 気 象 庁 が 有 人 気 象 観 測 点 や 雨 雪 判 別 機 能 付 き 自 動 気 象 観 測 装 置 設 置 点 で 記 録 を と っ て い る 。 こ の 場 合 に は 、 霙 も 雪 に 含 め て 考 え る 。 さ ら に 気 象 庁 は 、 各 地 の 気 象 台 か ら 主 要 な 山 の 積 雪 を 目 視 で 観 測 し て お り 初 冠 雪 と し て 記 録 し て い る 。
ふ つ う 、 あ る 時 点 に お け る 積 雪 の 深 さ を 積 雪 量 や 積 雪 深 （ 積 雪 の 深 さ ） と い い 、 雪 尺 （ も の さ し ） や 積 雪 計 に よ り 観 測 す る 。 ま た 、 一 定 時 間 に 積 も っ た 雪 の 量 を 降 雪 量 や 降 雪 の 深 さ と い う 。 降 雪 の 量 を 液 体 に 換 算 す る こ と も 行 わ れ て お り 、 雪 を 溶 か し て 降 水 量 と し て 観 測 す る 。
空 か ら 降 る 雪 片 の 形 や 大 き さ は さ ま ざ ま で あ り 、 直 径 1cmに 満 た な い よ う な 小 さ な も の を 「 粉 雪 」 、 綿 状 に 集 ま っ た も の を 花 の ボ タ ン に な ぞ ら え て 「 牡 丹 雪 、 ぼ た ん 雪 」 （ 略 し て 「 ぼ た 雪 」 と も ） な ど と 呼 ぶ （ 後 述 参 照 ） 。 こ う し た 違 い は 雪 が 成 長 し て く る 過 程 で 生 じ る も の で 、 気 温 や 湿 度 な ど に 大 き く 左 右 さ れ る 。 な お 、 雪 は 天 然 に 産 出 す る 無 機 質 の 結 晶 構 造 を 持 つ 物 質 で あ る た め 、 鉱 物 の 一 種 と 分 類 さ れ る こ と が あ る 。
分 類
雪 の 状 態 を 細 か に 表 し た 、 淡 雪 、 薄 雪 、 粉 雪 、 細 雪 、 ど か 雪 、 べ た 雪 、 ぼ た ん 雪 、 綿 雪 な ど の 表 現 が あ る 。 降 雪 に 関 し て は 、 慣 習 的 に 以 下 の 7つ の 分 類 が 存 在 す る 。
ま た 、 日 本 雪 氷 学 会 で は 、 雪 質 に よ っ て 積 雪 を 9つ に 分 類 し て い る （ → 詳 細 は 積 雪 を 参 照 ） 。
農 林 省 の 積 雪 地 方 農 村 経 済 調 査 所 (通 称 、 雪 害 調 査 所 )で は 以 下 の よ う に 分 類 し て い た 。
こ う い っ た 分 類 や 名 称 は 、 地 域 に よ っ て も 独 特 な も の が あ る 。 ま た 太 宰 治 の 小 説 「 津 軽 」 の 冒 頭 で は 、 津 軽 の 雪 と し て 7種 類 の 雪 の 名 称 が 紹 介 さ れ て い る 。 た だ し こ れ ら は 、 明 確 な 定 義 が な い た め 天 気 予 報 な ど の 正 確 性 が 要 求 さ れ る 場 面 で は 用 い な い こ と と さ れ て い る 。
こ こ ま で は 日 本 語 で の 雪 の 分 類 に つ い て 述 べ た が 、 日 本 語 以 外 の 言 語 、 特 に 北 米 や 北 欧 な ど の 雪 の 多 い 地 域 で は 、 雪 に 関 し て さ ら に 多 様 な 表 現 を す る と こ ろ が あ る ほ か 、 雪 を 表 す 言 葉 の 体 系 が 根 本 的 に 異 な る 言 語 も あ る 。 例 え ば 、 エ ス キ モ ー の 中 の あ る 言 語 で は 雪 の 形 態 ご と に 呼 称 が 存 在 し 、 「 雪 」 を 表 す 総 称 が 存 在 し な い と い う （ 言 語 的 相 対 論 、 サ ピ ア ＝ ウ ォ ー フ の 仮 説 な ど も 参 照 ） 。
雪 強 し
雪 が 強 く 降 っ て い る 状 態 を 指 す が 、 気 象 学 的 に は 降 水 量 に 換 算 し て 1時 間 に 3mm以 上 の 雪 が 降 っ て い る 状 態 の こ と で あ る 。 天 気 記 号 や 気 象 通 報 以 外 で 用 い ら れ る こ と は あ ま り な い 。
日 本 式 の 天 気 記 号 で は 、 雪 の 天 気 記 号 「 」 の 右 下 に 、 「 ツ ヨ シ 」 の 頭 文 字 「 ツ 」 を 片 仮 名 で 入 れ る 。
こ の 記 号 は 1988年 に 新 た に 追 加 さ れ た も の で 、 雷 強 し と 並 ん で 最 も 新 し い 日 本 式 天 気 記 号 で あ る 。
小 雪
時 間 あ た り 降 雪 量 の 少 な い 雪 の こ と 。 対 義 語 は 大 雪 。
気 象 学 で は 数 時 間 雪 が 続 い て も 降 水 量 が 1mmに 達 し な い 場 合 を 小 雪 と 呼 ぶ 。 た だ し 、 北 日 本 や 日 本 海 側 の 地 方 で は 小 雪 と い う 表 現 は 用 い ず 、 そ の ま ま 雪 と 呼 ぶ 場 合 も あ る 。
ま た 、 弱 い 雪 と い っ た 場 合 に は 、 1時 間 で の 降 水 量 が 1cm/h未 満 で あ る も の も 指 す 。
メ カ ニ ズ ム
氷 晶 の 生 成
発 達 中 の 雲 の 中 で は 、 空 気 が 上 昇 に 伴 い 冷 却 さ れ 、 空 気 に 含 ま れ る 水 蒸 気 が 大 気 中 の 微 粒 子 （ エ ア ロ ゾ ル 粒 子 。 一 般 的 に は 10nm – 10μ m程 度 の 大 き さ 。 ） を 核 に し て 凝 結 し 、 水 滴 を 生 成 し て い る 。 雪 が で き る ま で の プ ロ セ ス は 、 気 象 学 で 一 般 に 「 冷 た い 雨 」 の プ ロ セ ス と 呼 ば れ る 氷 を 経 て 融 解 し て 生 成 さ れ る タ イ プ の 雨 と 途 中 ま で 共 通 し て い る 。
物 理 学 の 理 論 的 に は 、 気 温 が 0 ℃ 以 下 と な り 、 空 気 に 含 ま れ る 水 蒸 気 の 量 が 氷 に 対 し て 過 飽 和 と な れ ば 、 雲 の 中 に 氷 の 結 晶 （ 氷 晶 ） が 生 成 さ れ る と 考 え る が 、 実 際 に は 分 子 レ ベ ル で 水 分 子 が 集 ま っ て 氷 に な ろ う と し て も 、 あ る 程 度 の 大 き さ に ま と ま ら な け れ ば 不 安 定 の た め 分 裂 し て し ま う 。
実 験 に よ り 、 微 粒 子 を 含 ま な い 清 浄 な 空 気 で は 、 空 気 を 過 飽 和 に し て 0 ℃ 以 下 に 冷 や し て も 凍 結 せ ず 過 冷 却 の 水 滴 の ま ま で あ り 、 -33℃ 程 度 で 凍 結 し 始 め 、 -41℃ 程 度 で 完 全 に 凍 結 す る こ と が 知 ら れ て い る 。 実 際 の 大 気 中 で は 、 巻 雲 が で き る よ う な 高 高 度 で は こ れ に 近 い よ う な こ と が 起 こ っ て い る と 考 え ら れ る が 、 地 上 に 降 水 を も た ら す 高 度 の 大 気 に は 多 く の 微 粒 子 が 含 ま れ る た め 、 こ れ ほ ど 低 温 ま で 過 冷 却 が 保 た れ る こ と は な い 。 観 測 に よ れ ば 、 雲 の 最 頂 部 （ 雲 頂 ） の 気 温 が 0 ℃ か ら -4 ℃ 程 度 の 雲 の 中 は ほ と ん ど が 過 冷 却 の 水 滴 で 構 成 さ れ て い る こ と が 知 ら れ て い て （ こ う い っ た 雲 の 中 を 通 過 す る 航 空 機 は 衝 突 し た 水 滴 が 凍 結 し て 張 り 付 く 着 氷 の 危 険 に さ ら さ れ る と い う 問 題 が あ る 。 ） 、 こ れ よ り 低 温 に な る ほ ど 氷 晶 が 多 く な る 。
氷 晶 の 核 と な る 微 粒 子 （ 氷 晶 核 と い う ） は 働 く 温 度 が 異 な る 。 土 壌 由 来 の 鉱 物 粒 子 で あ る カ オ リ ナ イ ト は -9 ℃ 、 人 工 降 雨 に よ く 用 い ら れ る ヨ ウ 化 銀 は -4 ℃ で 氷 晶 核 と し て 働 き 始 め る と の 報 告 が あ る 。 こ の 性 質 の 違 い の た め 、 一 般 的 に は 1 m3中 の 氷 晶 核 の 数 は 、 -10 ℃ で 10個 程 度 、 -20 ℃ で 1,000個 程 度 で あ る 。 し か し 、 氷 晶 に は 凍 結 の 際 に 割 れ た り す る 増 殖 作 用 が あ る た め そ れ よ り も ず っ と 数 が 多 く 、 雲 の 中 の 氷 晶 の 数 は -5 ℃ か ら -10 ℃ で 氷 晶 核 の 1,000-10,000倍 、 -20 ℃ か ら -30 ℃ で 10-100倍 で あ る 。
な お 、 氷 晶 は 気 体 の 水 蒸 気 が 昇 華 し て 直 接 固 体 に な る も の も あ れ ば 、 一 度 凝 結 し て 水 滴 と な っ た あ と 凍 結 し て 固 体 と な る も の も あ る 。 こ れ は 氷 晶 核 の 吸 湿 性 の 有 無 と い っ た 物 理 的 性 質 に 左 右 さ れ る （ 氷 晶 核 を 参 照 ） 。
こ う し て で き た 氷 晶 は 、 主 に 昇 華 凝 結 過 程 、 凝 集 （ 併 合 過 程 ） 、 ラ イ ミ ン グ の 3つ に よ り 成 長 す る 。
氷 晶 か ら 雪 片 へ の 成 長
雲 の 中 で 水 滴 が 凝 結 し て 成 長 す る 速 度 に 比 べ 、 水 滴 が 昇 華 し て 成 長 す る 速 度 は 数 倍 か ら 数 十 倍 速 い 。 こ れ は 、 過 冷 却 水 の 表 面 よ り も 氷 の 表 面 の ほ う が 飽 和 水 蒸 気 圧 が 低 い こ と が 原 因 で あ る 。 例 え ば -10 ℃ で の 飽 和 水 蒸 気 圧 は 、 過 冷 却 水 の 表 面 の で 2.86 hPa、 氷 の 表 面 で 2.60 hPaで あ る 。 よ っ て 、 -10 ℃ で 水 蒸 気 圧 が 2.60 hPaを 僅 か に 超 え る と 、 氷 晶 の 周 り の 水 蒸 気 が 氷 晶 表 面 へ と 昇 華 し 始 め 、 氷 晶 が 大 き く な る 。 氷 晶 が 大 き く な る に 従 い 、 そ の 近 く に あ る 過 冷 却 水 滴 は 不 安 定 と な っ て 蒸 発 し 、 さ ら に 氷 晶 表 面 へ と 昇 華 し て い く 。 こ の よ う に し て 氷 晶 へ の 昇 華 が 進 む （ 昇 華 凝 結 過 程 と い う ） 。 昇 華 凝 結 過 程 に よ る 成 長 速 度 は 、 氷 晶 が 小 さ い 時 に 速 く 、 大 き く な る に つ れ て 遅 く な る 。
あ る 程 度 成 長 し て 昇 華 が 遅 く な っ た 氷 晶 は 、 重 さ も 増 し て く る 。 上 昇 気 流 の 速 度 に 対 し て 落 下 の 速 度 が 打 ち 勝 つ と 落 下 を 始 め る 。 氷 晶 は そ の 大 き さ と 形 状 に よ り 落 下 速 度 が 違 う 。 例 え ば 、 針 状 の 長 さ 1mmの 氷 晶 は 0.5 m/s2、 粒 状 の 直 径 1mmの 氷 晶 は 1 m/s2の 加 速 度 で あ る 。 速 度 が 違 う と 落 下 途 中 で 衝 突 し 、 跳 ね 返 し 合 っ た り 、 こ わ れ た り 、 く っ つ い た り す る （ 凝 集 ま た は 併 合 過 程 と い う ） 。 氷 晶 同 士 が く っ つ い て 大 き く な っ た も の は 雪 片 と い う 。 凝 集 に よ る 成 長 速 度 は 、 雪 片 が 小 さ い 時 に 遅 く 、 大 き く な る に つ れ て 速 く な る 。 -12 か ら -15 ℃ で 水 蒸 気 圧 の 高 い と き に で き る 「 樹 枝 状 」 の 氷 晶 は く っ つ き や す く 、 こ の 気 温 の と こ ろ で は 大 き な 雪 片 が よ く み ら れ る 。 ま た 、 気 温 が 高 く な る と く っ つ き や す く 、 -5 ℃ 以 上 の と こ ろ で は 多 く の 氷 晶 同 士 が く っ つ き あ い 「 牡 丹 雪 」 の よ う な 大 き な 雪 片 が よ く み ら れ る 。
雲 の 中 で で き は じ め た 頃 の 氷 晶 は 非 常 に 小 さ く 、 直 径 0.01mm以 下 で あ る 。 成 長 し た 雪 は 直 径 0.5mm – 10mm(1cm)く ら い だ が 、 大 き な 雪 片 で は 3cm前 後 に も な る 。
こ う し た プ ロ セ ス を 経 て 雲 の 底 を 抜 け 、 地 上 に 達 し て 雪 と な る 。 成 長 し た 雪 が 落 下 す る 間 に 、 周 囲 の 高 温 に よ り 融 解 す る こ と な く 地 上 に 到 達 す る と 、 雪 と し て 観 測 さ れ る 。
霰 や 雹 へ の 成 長
一 方 、 上 昇 気 流 の 強 い 雲 の 中 で は 、 大 き な 氷 晶 や 雪 片 が 長 く 浮 遊 を 続 け る 場 合 が あ る 。 す る と 、 氷 晶 や 雪 片 は 過 冷 却 水 滴 と 衝 突 し 、 氷 の 表 面 に 張 り 付 く よ う に 凍 結 し て 成 長 す る （ ラ イ ミ ン グ ） 。 付 着 形 態 は 凍 結 速 度 に よ り 異 な り 、 大 き く 凍 結 の 遅 い よ う な も の は 薄 く 球 形 に 広 が る よ う に 付 着 す る が 、 小 さ く 凍 結 の 速 い よ う な も の は 粒 の 形 状 を 残 し た ま ま い び つ な 形 に 付 着 す る 。 こ の よ う に し て 氷 の 粒 が で き る と 、 霰 （ 氷 あ ら れ ） や 雹 と し て 降 る こ と に な る 。 ま た 関 連 し て 、 氷 の 粒 同 士 の 衝 突 が 雲 の 中 で 繰 り 返 さ れ る と 、 氷 や 水 滴 が 帯 電 し て 電 位 差 が 蓄 積 さ れ 、 し ば し ば 雷 が 発 生 す る 。
雪 片 が 、 気 温 が 0 ℃ よ り 高 い 層 と 気 温 が 0 ℃ よ り 低 い 層 を 交 互 に 通 過 す る と 、 雪 片 の ま わ り の 水 分 が 再 凍 結 し て 雪 の 結 晶 が 混 じ っ た 白 色 不 透 明 の 霰 （ 氷 あ ら れ ） が 降 る こ と が あ る 。 ま た 、 雪 片 が 完 全 に 融 解 し て 水 滴 に な っ た あ と 気 温 が 0 ℃ よ り 低 い 層 を 通 過 す る と 、 透 明 な 氷 の 粒 で あ る 凍 雨 が 降 っ た り 、 過 冷 却 の 水 滴 で あ る 着 氷 性 の 雨 が 降 っ て 地 面 や 屋 外 の 物 体 表 面 に 雨 氷 と 呼 ば れ る 硬 い 付 着 氷 の 層 が で き る こ と が あ る 。 こ う し た 降 水 は 逆 転 層 の 発 生 が 関 与 し て お り 、 発 生 の し や す さ は 地 形 の 影 響 が あ る 。
雪 ・ 霙 ・ 雨 の 境 目 、 雪 の 目 安
気 温 が 0 ℃ よ り 高 い と 雪 は 解 け 始 め 、 完 全 に 解 け る と 雨 に な る 。 地 上 付 近 の 高 度 で 雪 が 解 け 始 め て い る な ら ば 、 天 気 と し て は 雨 と 雪 が 交 じ っ た 霙 と な る 。
た だ し 、 気 温 が 0 ℃ 以 上 で あ っ て も 、 空 気 が 乾 燥 し て い る 場 合 に は 、 昇 華 や 蒸 発 に よ っ て 熱 が 奪 わ れ る た め 、 す ぐ に は 雨 に は な ら ず 雪 の ま ま 地 上 に 到 達 す る 。 一 方 、 空 気 が 湿 っ て い る 場 合 に は 、 昇 華 や 蒸 発 が 鈍 い た め す ぐ 雨 に な る 。 一 般 的 な 経 験 式 （ 後 述 ） に よ れ ば 、 湿 度 50%で は 地 上 気 温 5℃ で も 雪 に な る 一 方 、 湿 度 90%で は 地 上 気 温 3℃ で も 雨 に な る 。
雪 が 解 け 始 め る 湿 度 は 、 地 上 気 温 に ほ ぼ 比 例 し て い る 。 気 温 T℃ の と き 、 湿 度 が
