放射冷却とは?簡単解説!条件や時期・時間帯・面白情報まとめ

放射冷却とは

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むすめ

天気予報で聞く「放射冷却」って何?

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はれの

「放射冷却」は
熱が逃げて温度が下がることだよ。

「放射冷却」の「熱が逃げる」とはどういうしくみなのか

なぜ「放射冷却」が起きるのか

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放射冷却が起きやすい

  • 時期・季節
  • 時間帯など

などの条件についても話すね。

この記事でわかること
  • 放射冷却って何なのか
  • 放射冷却の仕組み
  • 放射冷却が起きやすい条件
  • 放射冷却が起きると困ること

そして、気象予報士の私があなたに伝えたくて仕方ない

  • 放射冷却が起きているのに、逆に気温が上がる現象
  • 放射冷却の世界記録
  • 放射冷却で見られる美しい現象

もお伝えいたします!

放射冷却とは何?超わかりやすくビジュアル解説

「放射冷却」とは 地面が空に向かって熱を放出して、空気・地面・地表付近にあるもの全ての温度が下がる現象のこと。

放射冷却

絶対0度より高い熱を持つものは、全てエネルギー(ざっくり言うと赤外線)を出しています。

地球の表面も、赤外線を出しています。

昼間

地面からエネルギーが出ていくが
太陽からもらうエネルギーの方が多い
→気温が上がる

夜間

地面からは昼間と同じようにエネルギーが出ていくが
太陽からエネルギーをもらえない。
→気温が下がる

特に、夜間に雲がある場合と、雲がない場合・・・放射冷却による気温の下がり方が違います。

↓ ↓ ↓

雲がある場合(夜間)

雲が鍋の蓋の役割をする。
地面から宇宙にエネルギーが逃げていくのが和らぐ。
気温の下がり具合が緩い

雲がない場合

鍋の蓋の役割をする雲がない。
地面から宇宙にエネルギーが逃げていく。
気温の下がり具合が強い

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天気予報で「放射冷却が強まる」っていうと
何が起きるの?

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じゃあ次で、放射冷却が強まったら何が起きるのかを話すね。

放射冷却でが強まると何が起きる?

放射冷却が強まると

  • 結露

が発生します。

それぞれ「発生の仕組み」を解説しますね。

霧が発生する仕組み

放射冷却で霧が発生するのは

空気が冷えるから!

空気が冷えると・・・

  1. 空気が冷える
  2. 空気中の水蒸気が、気体でいられなくなる
  3. 空気中の水蒸気が水になる
  4. 霧が発生

となるのです。

この霧のことを気象用語では「放射霧」とよび、天気予報用語では「ハレ霧」とよびます。

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霧ができる仕組みも、雲ができる仕組みと同じ。

私は放射霧ができた時、子供たちに「地面に雲ができたよ~!」と教えています。

そして、盆地では霧が発生しやすいです。(海辺の町でも発生します。)

盆地は周りを山に囲まれているので
夜の間に水平方向からのエネルギーが入ってこないのです。

だから、海辺の地域より
放射冷却が強まりやすいってわけ。

露が発生する仕組み

放射冷却

放射冷却で露が発生する理由は
空気の湿度が高めで、適度な風があるから。

乾燥した空気や、風が全くない場合、露は発生しにくいです。

そして放射冷却がパワフルで、地面付近の気温が0℃以下に下がった日は

露ではなく、「霜」が発生します(降りる)。

結露が多くなる仕組み

放射冷却が強まった日に、結露が多く発生するのは
冷たい水を入れたグラスの外側に、水滴がつくことと同じ仕組み。

放射冷却が強まると、夜明けごろ特に気温が下がるので

  1. 窓ガラスや壁が冷える。
  2. 空気中の水蒸気(気体)が、冷たい窓ガラスや壁に触れて水(液体)になる。

冷たい水を入れたグラスの外側が結露するのと全く同じです。

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では次に、放射冷却はどんな条件で起きるのか解説します。

放射冷却が起きる条件(時期・季節・時間帯)

放射冷却の起きる条件は、天気が「晴れ」で「風が弱い」夜!

放射冷却

「雲はなべの蓋のようなもの」です。

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雲がない晴れの方が、放射冷却で気温が下がるってことは、「お湯を入れた鍋に、フタをしなかったら早く冷める。」ことと全く同じなのです。

放射冷却

そして風が吹く日より、風が吹かない日の方が、放射冷却はつよくなります。

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では放射冷却が起きやすい季節はいつでしょう?

放射冷却がよく起きる時期・季節

放射冷却

放射冷却は、良く晴れて風が弱い日なら、1年中起きています。

夏の朝は、朝露が見られ(地域によっては霧も発生)

冬の朝は、霧、露、霜、氷が見られます。

放射冷却
霜が降りた木の実

は、秋から春まで見られます。

地面付近が0℃以下で霜が発生します。

高さ約1.5mのアメダスの観測値は3℃くらいになる時、地表面が0℃以下になるので、霜が降りている可能性大ですよ。

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次は放射冷却が起きやすい時間帯について!

放射冷却がよく起きる時間帯

放射冷却が起きる時間帯は
日が沈んでから日が昇るまで。

一番気温が下がるのは
日の出から1時間〜2時間後

晴れた夜に、徐々に地面付近の熱が空に逃げていくので

朝が一番冷えています。

朝といっても、日の出後1時間はまだ放射冷却で気温は下がり続けます。

だいたい日の出後2時間後くらいまでが、一番気温が下がっています。

これは、1日のうちで気温が一番高い時間帯が、太陽が南中する時間(昼の12時)ではなく午後2時になることと同じです。

太陽の熱で地球が温まり始めるには、2時間くらい時間が必要なんですね。

それに、日の出直後は太陽の熱が入ってくる角度も低いので…っていうのもあります。

でも・・・

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思いっきり放射冷却の朝なのに
若干温かい日があるのです!

車のフロントガラスは凍ってない・結露も少ない!

その理由とは…

放射冷却なのに〇〇があると気温が上がる?!

真冬の放射冷却で、霧が発生すると
気温が上がる。

放射冷却のある冬の朝、盆地ではが発生します。

放射冷却による霧で、その名も「放射霧」!(そのまんまやないか~)

北日本や北海道など、そもそもの気温が低い地域には当てはまりませんが

放射霧が発生していると、車のフロントガラスが凍結してないのですよ。

真冬の霧の朝、気温が上がる理由

空気中の水蒸気(気体)が霧という水の粒(液体)になるとき、水蒸気はエネルギーを手放しています。

水蒸気は気体なので、とても元気でエネルギー(潜熱)をたくさんもっています。

ところが大人しい液体の水になるとき、そのエネルギー(潜熱)を手放さなければならないのです。

水蒸気が手放した潜熱は、そのへんの空気にプレゼントされるので、空気が温められて気温が上がるのです。

車が凍らない理由は、霧が発生するときに気温が上がるからだったのです。

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次は世界一強いの放射冷却について!

世界で一番放射冷却が激しい地域や世界記録が面白い!

世界一放射冷却が激しい地域は、アラビア半島南部に位置する「ルブアルハリ砂漠」!

砂漠は昼間暑くて灼熱。夜になると氷点下…。
なんて聞いたことはありますよね?

砂漠は、ほぼ毎日「晴れ」でなので、毎日強い放射冷却現象が起きています。

ルブアルハリ砂漠は

  • 夏の夜でも、0℃以下。
  • 昼間の気温は55℃に上昇

ということも珍しくありません。

放射冷却で約50℃気温が下がるってことですね。

私は夏のアタカマ砂漠に行ったことがありますが、アタカマは1日の気温差20℃~30℃で、辛くはなかったです。

日本でも盆地なら、放射冷却ですさまじく気温が下がります。

2007年2月5日、長野県菅平で

  • 1日の最低気温:-20.3℃
  • 1日の最高気温:11.7℃

が観測され、1日の寒暖差が32℃という記録になりました。

アメダスの記録を見ると、

  • 1日の最低気温:-18.4℃
  • 1日の最高気温:10.7℃

となっています。

この日のアメダスの記録では

  • 風がない
  • 日射が十分にある

ということがわかるので、32℃の気温差は「放射冷却による気温差」と考えて間違いないでしょう。

北海道の内陸、旭川も1日においても、1年においても寒暖差があるところです。まるで大陸!

さて、ここまで放射冷却について、あれこれ解説してきましたが

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もし気象予報士を目指すなら、もうすこし勉強しておかねばなりません!

気象予報士を目指す人へ「放射冷却とは」

「放射冷却」とは、地表面から熱を待機に放射する現象のことです。

熱とは電磁波(赤外線)のこと。

水でできた雲もまた、赤外線を放射しています。

放射冷却

だから雲があると、「地面からの赤外放射+雲からの赤外放射」で地表面の熱が奪われにくいのです。

赤外線の放射の強さは、ステファン・ボルツマンの法則によります。

放射強度I=σ・(Tの4乗)

σ=ステファン・ボルツマン定数(比例定数)
T=黒体の温度(K)

放射冷却でステキな現象が!

放射冷却は、盆地で霧を発生させることがあり、時に幻想的な風景を見せてくれます。

冬に愛媛県大洲市で観測される「肱川あらし」は

放射冷却によって、大洲盆地に発生した霧が、明け方に肱川の上を通り海へ流れ込む現象です。

まるで巨大な白い竜が、肱川の上を進んでいるようではありませんか?

この肱川あらしが起きる時、地表面では冷たい強風が吹いていて、全然心地よくありません。

でもキレイなんですよね~。

他には、竹田城の雲海。⇩

この美しい雲海も、放射冷却によって生まれているんです。

放射冷却って、なんてステキなんでしょう~

放射冷却のまとめ

放射冷却とは

地球の表面からに空に向かって熱が逃げて
地面近くが冷えること。

放射冷却が1年中見られますが

起きやすい条件は

  1. 晴れていること
  2. 夜であること
  3. 風が弱いこと

放射冷却で起きることは

  1. 寒い
  2. 霧ができる
  3. 露・霜ができる

その他

  • 放射冷却で一番寒くなるのは朝。
  • 日の出後でも寒い。
  • 放射冷却でも霧が出れば、寒くならない場合がある。
  • 日本でも放射冷却で1日の気温差(日較差)が30℃を超えたことがあった。
  • 放射冷却は厳しい寒さだけではなく、肱川あらしや雲海など、素晴らしい景色を見せてくれる。

ということをお伝えしました。

気象フェチでなければ「放射冷却」を喜ぶことはないかもしれませんが、今後「放射冷却かな?」と思った朝は、周りをよーく観察してみて下さい。

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