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放射冷却天気予報で、放射冷却によって朝方冷えるというようなことを聞くことがあります。

この「放射冷却(ほうしゃれいきゃく)」とは、何なんでしょう?

放射冷却とは、高温の物体が赤外線などの電磁波を放射することで、温度の下がる現象のことです。

このことから、天気予報でいう放射冷却は、夜間に地表面が赤外線などを空(宇宙空間)に放射して温度が下がることをいいます。

放射冷却は、地表面だけの話ではなく、熱々のラーメンを置いておくと冷めるのも放射冷却です。

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プランクの法則によると、絶対零度でない物体は赤外線などの電磁波を放射しているそうです。

エネルギーを伝達することが放射で、物体は赤外線などを放射すると温度は下がり、赤外線などの放射を受けると温度は上がります。

これを、地表面に当てはめて考えてみましょう。

昼間は、太陽からの放射を受けます。

この時、地表面からも放射していますが、太陽から受ける放射のほうが多いので、地表面の温度は上がります。

日が沈むと、太陽から受ける放射はなくなり、空気中の水蒸気などから受ける放射より、地表面から空への放射のほうが多くなるので、地表面の温度は下がります。

ですから、放射冷却によって一番冷え込むのは、明け方の日の出前になります。

ただ夜間の天気によって、地表面の放射冷却は強まったり弱まったりします。

 

放射冷却が強まる条件には、次のようなものがあります。

・湿度が低い

・夜の間晴れていて雲が少ない

・風が弱い

・上空に寒気が入り込むなど、冷たい空気がある

 

これらの条件により、なぜ放射冷却が強まるのか。

理由は以下のようになります。

 

湿度が低い

水蒸気は、赤外線を吸収しやすい性質があります。

湿度が低いと空気中の水蒸気は少ないので、地表面から放射される赤外線をあまり吸収しません。

そうすると、地表面から空への放射に比べ、水蒸気から地表面への放射はかなり少なくなるので、放射冷却は強まり地表面の温度は下がりやすくなります。

 

夜の間晴れていて雲が少ない

雲は水蒸気なので、雲が多いと地表面から放射された赤外線はたくさん雲に吸収されます。

その分、雲から地表面への赤外線の放射は多くなり、放射冷却は弱まります。

そういったことから、雲の少ないほうが放射冷却は強くなります。

 

風が弱い

放射冷却が起こっていると、地表付近の空気の温度も下がります。

風が強いと、上空の暖かい空気と地表付近の冷たい空気が混ぜられて、放射冷却は弱まります。

逆に風が弱ければ、地表付近に冷たい空気がとどまることになるので、放射冷却は強まります。

 

上空に寒気が入り込むなど、冷たい空気がある

物体は温度が下がると、放射が減ります。

上空に寒気が入り込むと、地表面付近の空気の温度も下がりますから、地表面への放射は減り、放射冷却は強くなります。

 

地形によっても、放射冷却の強さに違いがでます。

海岸や湖岸などの水辺では、放射冷却は弱まります。

水は比熱容量が大きいので、暖まりにくく冷めにくい性質を持ちます。

その性質により、海面や湖面では放射冷却は起こりにくいです。

そうすると、海面や湖面付近の空気は、地表面付近の空気に比べ温度は高くなっています。

海岸や湖岸などでは、風の弱い日でも海陸風湖陸風により、海面や湖面付近の暖かい空気と地表面付近の冷たい空気の混合が起こります。

そのため、水辺では放射冷却は弱まります。

 

盆地では、放射冷却は強まります。

盆地という地形では、冷たい空気がとどまりやすく、冷たい空気がとどまった状態を冷気湖(寒気湖ともいいます)といいます。

冷気湖ができると、空気から地表面への放射が減るので、放射冷却は強まります。

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