見えてきた？「ゆきぐに山形の冬空」の姿

　そろそろ冬の訪れを感じ始めたところで・・・この話題に触れようと思います。

　

第１図・山形県内の主な地形と地域

　山形県は東北地方南部の日本海側に位置し、北に丁岳（ひのとだけ）山地や神室（かむろ）山地、東に奥羽（おおう）山脈、南に飯豊（いいで）連峰と吾妻（あづま）連峰、そして県央に朝日（あさひ）連峰が連なっています。

　山形県は庄内（しょうない）・最上（もがみ）・村山（むらやま）・置賜（おきたま）の４つの地域に分けられます。私の故郷は南部の置賜地域に当たります。この「置賜地域の雪の降る条件やメカニズム」は、まさに長年にわたって取り組んでいる研究テーマです。

　冬の雪の降る範囲は日々変わり行くものですが、大きく分けると沿岸側に偏るか、それとも内陸まで深く入り込むかに大別できるようです。例として2013年01月のケースを紹介しましょう。

　

第２図・山形県内の冬季の夜間の降水量分布（等値線は3mm毎に描画）
(左) 2013年01月16日21時 ～ 翌17日09時 の12時間降水量 (mm/12h)
(右) 2013年01月17日21時 ～ 翌18日09時 の12時間降水量 (mm/12h)

　この時の秋田の上空1400m付近（850hPa等圧面）における風速を見ると、(左)の場合は7～10m/s、(右)の場合は9m/s～14m/sでした。

　上空1400m付近（850hPa等圧面）の風は、冬の季節風の目安として見ています。左右のケースを比較してみると、左はフルード数が低い場合、右はフルード数が高い場合の特徴を現していると見ることが出来ます。

　(左)の場合の降水域は、朝日連峰よりも海側を中心に広がり、内陸側への広がりがあまり見られません。その一方で、(右)の場合の降水域は、朝日連峰の北東側と南東側の内陸部へと深く広がろうとしている様子が見てとれます。

　この特徴は（諸条件の際に伴い、上記の分布とは多少異なる部分もありますが）コンピューターシミュレーションでも再現することができます。第３図として、独自に研究・開発を進めている山形県の３次元熱流体数値モデルを用いて計算した結果を紹介します。ここでは、日本海上からは西～西北西の単純な季節風が流れ込み、この流れに合わせて西の海上から水蒸気も流入する状況を想定しています。

　

第３図・山形県内の降水量シミュレーション
(左) フルード数が低い場合（ Fr = 0.6 ）　(右) フルード数が高い場合（ Fr = 1.0 ）

　西北西寄りの季節風が弱い場合は(左)のように、降水域は朝日連峰の手前側を中心に広がります。その一方で、季節風が強い場合は(右)のように（降水域は）朝日連峰を南北に迂回するように内陸側に向かって広がります。このようなパターンになると、吾妻付近の北側に位置する米沢盆地周辺でも降雪しやすくなります。

第４図　十余年前の研究ノート（上空の寒気・風と米沢市内での降雪状況の傾向）

　研究を始めた当初は、高層天気図を見て翌日の降雪状況を予想しているだけでした。それでも段々と経験則と言いますか、傾向が見えてくるものです。それを一つの概念モデル(マップ)にまとめたのがこの図です。縦軸は上空1400m付近の風速で単位はノット(kt)です。横軸は同じ高度での気温(℃)です。

　上空の季節風が強く吹き付けるほど、また上空の寒気が強い(気温が低い)ほど、米沢では降雪しやすいという事です。逆に言えば、上空の季節風が弱いほど、また上空の寒気が弱い(気温が高い)ほど、米沢では降雪しにくい（むしろ一時的にでも晴れやすい）という事です。

　この図の傾向を理論的に解明しようとして、紆余曲折の人生の最中にあっても、数値シミュレーションを勉強して・・・もう十余年。

第５図　大気の条件とフルード数の関係（横軸：安定度、縦軸：風速）

　実は・・・第４図のノートはこのような大気安定度と風速の組み合わせによってきまるフルード数の関係を表しているのです。冬型の気圧配置の場合を考えるとフルード数は「上空の寒気が強まるにつれて、また季節風が強まるにつれて大きく」なります。そして、米沢で降雪しやすいのはフルード数が大きい場合です。