ブルーモーメント

南岸低気圧による大雪・暴風雪と表層雪崩

第1話で災害をもたらすのは「南岸低気圧」です。
南岸低気圧は秋から春にかけて本州南岸を通過し、太平洋側に雪を降らせる原因となる低気圧のことです。
作中では春の山地での大雪を想定しています。南岸低気圧による大雪が首都圏などにもたらされると、交通機関に影響するなど甚大な被害がありますが、平地では気温が高いために雨で影響は小さく、山地で大雪・暴風雪となる設定です。

南岸低気圧による大雪時には「表層雪崩」という雪崩が起こりやすいことも知られています。
そもそも雪崩とは斜面に積もった雪が滑り落ちる現象のことです。そのうち表層雪崩は、古い積雪の上に新たに雪が降り積もったときに、新雪の積雪層が滑り落ちる現象を指しています。

表層雪崩のしくみ。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

表層雪崩の発生には、短時間に多量の雪が降り積もること、積雪層内に崩れやすい雪質の層（弱層）があること、降り積もる雪の結晶の種類が重要と考えられています。
特に山岳の風上斜面では地形の影響で局地的に雪が強まりやすく、短時間で多量の雪が降ることがあります。また、低気圧に伴う雪雲では、樹枝状の結晶や板状の結晶のほか、サラサラしていて流れやすい砲弾状や交差角板状などの低温型結晶が降りやすいことがわかっています。
このため、晴原が南岸低気圧による天気の悪化のおそれを察知したあと、SNS等で収集したという設定で大量の雪結晶データの解析をはじめます。

南岸低気圧による降雪時の雪の結晶。
『雲の超図鑑』（荒木健太郎／KADOKAWA）より。

このとき表層雪崩をもたらした低気圧はすでに福島県沖にあり、本州南岸には別の南岸低気圧があります。この南岸低気圧が急速に発達することが予想されており、福島県で大雪・暴風雪などによる災害が見込まれるため、SDM事案として晴原たちが動き出したのです。

最初の表層雪崩の要因となった南岸低気圧と、その後に暴風雪をもたらす南岸低気圧。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

晴原は現場から気象研究所のスーパーコンピュータシステムにアクセスし、高解像度のリアルタイム気象シミュレーションを実施して解析を行い、現場の気象状況も踏まえてシミュレーション結果の妥当性を判断しながら災害リスクを検討して指揮をします。

また、作中で発生した雪崩は、移動速度は時速200km以上、雪崩の通る流下距離は全長約2km、堆積量は約10万トンと、国内でこれまで発生したことのある最大規模の雪崩となるように設定しています。

雪崩の様子。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

雪崩の要救助者の捜索にあたり、晴原は樹の幹のまわりの積雪が樹から発せられる熱によって融けた「ツリーホール」に注目します。
このとき晴原が解析していたのは最初の低気圧による大雪が起きる前日の気象状況で、低気圧接近前に日照が出ており樹の幹が温められていた可能性を検討しています。

雪崩が発生する前日の日照観測の様子。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

作中ではその後、急速に発達する南岸低気圧の接近により、福島県では暴風雪がはじまります。晴原の気象解析は第2話へと続きます。

南岸低気圧による暴風雪

第2話では引き続き「南岸低気圧」を取り上げ、暴風雪に注目します。
南岸低気圧は第1話時点では関東地方の南海上に中心があり、温暖前線と寒冷前線を伴う、いわゆる温帯低気圧です。
この低気圧が急速に発達しており、地上天気図上では寒冷前線が温暖前線に追いついて閉塞前線が形成されています（紫色の部分）。これは、南岸低気圧が成熟期にあることを意味しており、等圧線の間隔が狭くなっていることからも、福島県では東寄りの風が強まることが想像できます。
なお、成熟期の低気圧中心の北側では、低気圧に伴う冷たい空気の流れ（寒冷コンベヤーベルト）があるため、雪を伴って風が強まっているという設定です。

閉塞する南岸低気圧。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

そもそも暴風雪とは、雪を伴った強い風が吹くことです。
低気圧が急速に発達するときや冬型の気圧配置が強まるときなどには、天気が急変して暴風雪となることがあり、作中でもこのような状況になっています。

暴風雪のときに警戒しなくてはならないのが、猛吹雪によって視界が白一色になる「ホワイトアウト」です。雪によって数m先さえも見えなくなって方向感覚がなくなり、自分の位置がわからなくなるため、遭難の危険が高まります。風速が1m毎秒強くなると体感温度が1℃下がるといわれており、屋外にいると低体温症の危険があります。
また、暴風によって運ばれる雪がたまる「吹きだまり」にも警戒が必要です。吹きだまりは周囲より低い道路に発生しやすく、車の走行が困難となって立ち往生の原因になるため危険です。

吹きだまりの中に突っ込んでいる車の場面。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

作中では母親が娘と一緒に移動中、突然の暴風雪により道路脇にできた吹きだまりに車が突っ込み、遭難する場面があります。
この地域では、ちょうど谷間の出口で風が強まる「地峡風（gap wind）」の影響を受け、暴風雪となっています。
晴原は気象研究所のスーパーコンピュータシステム上にリモート接続をしてリアルタイムの高解像度シミュレーションを実施し、この暴風雪を解析します。このときの解像度は10～50m程度の設定としており、詳細な地形データを持っている山形と協働しています。現実の計算機資源ではこのようなことはできませんが、晴原だからこそ未来のシミュレーション技術を使っているという設定です。

地峡風の高解像度シミュレーション結果（イメージ）。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

晴原は山形の協力を得て、その後も高解像度シミュレーションを行い、気象状況を解析します。

急速に発達する低気圧が接近するにつれ、福島県では東寄りの風がさらに強まります。
この影響で海岸沿いの地域で停電が発生します。
南岸低気圧に伴う雪は水を多く含む「湿雪」で、電線への着雪が起こりやすいです。電線に着雪した状態で強い風が吹くと、電線が大きく揺れる「ギャロッピング現象」が起こり、電線同士が接触してショートすることで停電が発生します。さらに、海岸沿いでは海からの風により、塩を含んだ雪が吹きつけます。このような雪は電気を通しやすく、電源装置に付着するなどして停電の原因となるのです。
過去には暴風雪による塩害とギャロッピング現象が原因で、日本海側の地域などで大規模停電が起きたことがあり、作中でも同様な設定としました。

その後、晴原は佐竹と要救助者・前田琢巳の救助のため、ヘリで現場に向かいます。
この間も高解像度シミュレーションを実行して解析しているものの、シミュレーションは誤差を含むため、観測データでその妥当性を評価することが重要です。
対象地域には観測データがないので、晴原が目視で視程（見通せる距離）を測ることで、ごく局所的な風の変化を調べてシミュレーション結果の評価をしながら現場指揮をしようとしています。

そして、一時的に風が弱まって佐竹と前田の救助を行っているところに、暴風雪が迫ってきます。

ヘリを飲み込む暴風雪。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

このときすでに、南岸低気圧は茨城県沖付近まで進んでいるという設定になっています。
閉塞段階にある温帯低気圧の中心の北西象限では、低気圧に伴う暖かくて湿った空気の流れ（温暖コンベヤーベルト）が上昇して低気圧の雲上部まで進入し、水蒸気が供給されます。すると、雪の急速な成長をもたらす生成セル（generating cell）が発生し、降雪が強まる場合があることが近年の研究でわかっています。
実際、作中で設定している南岸低気圧による太平洋側の山地での大雪についても、特に閉塞段階の低気圧中心の北西象限に位置するときに短時間での大雪がもたらされると指摘されています。
ヘリを飲み込む暴風雪は、このような閉塞段階の低気圧に伴った局所的な降雪の強まりで視程が低下しているという設定です。

作中では暴風雪への対応としてSDM本部が自治体に避難指示を発令するように働きかけていましたが、現実でも天気が急変して暴風雪になる場合があるため、気象情報を活用して早め早めに安全を確保することが重要です。

局地風とフェーン現象

第3話では「局地風」と「フェーン現象」を取り扱います。
局地風とは、特定の地域だけで吹く局地的な風のことです。
局地風の発生には地形が重要な役割を果たしています。山を越える気流を山越え気流、そのうち山の風下斜面やふもとでの強風を「おろし風」、谷筋（峡谷）を吹き抜けた谷の出口付近での強風を「だし風（地峡風）」といいます。
局地風は全国で多く確認されており、おろし風とだし風の両方の特徴を持つ局地風もあります。

第3話の舞台は4月の栃木県北部です。
関東地方では冬季に西高東低の気圧配置で発生する「空っ風」「浅間おろし」「赤城おろし」などが知られていますが、今回は架空の局地風を設定しました。

局地風発生時の地上の風の観測結果。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

局地風は農業や交通に影響するだけでなく、大規模火災の要因となることがあります。
過去には日本海側でだし風による乾燥した強風が継続したことにより延焼し、大規模火災や大火が実際に発生しており、作中でも局地風による強風で火災が広がります。

SDMが出動し、晴原はまず指揮車両で風の流れと風上側の大気安定度、暖気移流を解析します。
これは、山越え気流の振る舞いが上流側の大気の安定度と山の高さなどによって変化するためです。気象予報士を目指して勉強をはじめた雲田は、「風の流れ」「大気の安定度」のワードから晴原が山越え気流について調べようとしていることを理解します。

晴原は消火活動を効果的に進めるために、リアルタイムで高解像度シミュレーションを実施し、この地域における風を読み解きます。
このときのシミュレーションの水平解像度は100m程度を想定しており、現実の計算機資源では困難ですが、晴原だからこそできるシミュレーションと設定しました。

高解像度シミュレーションによる局地風の様子
（イメージ）。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

消火活動にあたり、消防監修の先生の助言を踏まえ、平均風速10m毎秒以上では防御陣営、それより風が弱くなるタイミングでは風下からの多口大量放水（ウォーターカーテン）で延焼を食い止めようとします。
作中で描かれる消火活動と整合させるために、風上側の大気の安定度などの気象状況が短時間で変化することで、対象地域の地上風速も変動する設定としました。
晴原たちはシミュレーションの不確実性を評価しながら高精度な予測を行うために、地上観測（アメダスなど）の結果も踏まえて解析を行います。

地上風速のシミュレーション結果。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

また、現場に入った際に高温となることを感じ取った晴原が、「フェーン現象」を想定して暖気移流についても解析を進めます。

フェーン現象は、空気が山を吹き降りる際に気温が上がる現象のことです。
フェーン現象には、台風接近時などに湿った空気が山を越えるときに雲ができ、その際に放出される熱（潜熱）の影響を受けるウェットフェーンと、雲などを伴わずに上空の空気が吹き降りるドライフェーンがあります。
作中で扱われるのはドライフェーンで、飽和していない空気は100m下降すると気温が約1℃上昇します。

フェーン現象の模式図。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

今回の舞台の北西側の山の上空、高度約2000m付近の空気が気温16℃とした際、標高0m付近の地上に吹き降りると気温は約36℃になります。
これを踏まえ、晴原の伝える地上気象観測結果では「風速13m毎秒、気温36℃、湿度10％」と設定しました。

このときの気圧配置としては、日本の東には発達した低気圧、西日本に中心を持つ高気圧がある状況です。栃木県上空には高気圧の縁をまわる流れに乗って日本海側から暖気が流入してきています。

地上天気図。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

SDMの指揮車両や本部のモニターで、この暖気の流入を示すものとして、気象解析によく用いられる850hPa（高度約1500m）の気温分布についても監視されています。
フェーン現象による高温が起こる前の段階では日本海上に暖気の中心がありましたが、高温が発生するときにはこれが関東甲信地方にまで達しています。

日本海側から暖気が流入する様子。
（850hPa（高度約1500m）の気温分布。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

晴原のシミュレーションによる解析で、日本海側から流入する暖気の構造についても表現されています。
気温の高度分布から、上空約2000mにあたる約800hPaで約16℃となっており、フェーン現象の起こっている晴原のいる地域の地上観測結果とも整合します。

日本海側から流入する暖気のシミュレーション結果。
縦軸が気圧（hPa）、横軸が温度（℃）。
太線が気温、細線が露点温度を表している。
ドラマ「ブルーモーメント」より。

このような状況で、避難者に熱中症を疑う症状が見られはじめます。
熱中症の危険度の判断には、暑さ指数（WBGT）が用いられます。
気温36℃、湿度10％、平均風速13m毎秒に加えて、全天日射量0.5kW/m2という気象条件で暑さ指数を計算すると25.7となり、環境省の熱中症予防運動指針によると、これは警戒レベルです。作中でもレベルについて上野が言及します。

暑さ指数で警戒レベルのときには、熱中症の危険が増すため、運動時には積極的な休憩や水分・塩分の補給が必要です。一方、息が少しはずむ程度の生活活動でも熱中症が起こる危険があります。
作中では4月なので身体が暑さに慣れておらず、避難者が熱中症を疑う症状を発症するという設定です。

局地風による火災は現実にも起こりうるため、乾燥注意報と強風注意報が発表されているときは特に注意が必要です。
また、これからの季節は暑さが増してきます。暑さ指数の実況・予測は環境省の熱中症予防情報サイトで確認でき、天気予報でも伝えられます。気象状況に応じて、適切な暑さ対策をするようにしてください。

台風に伴う竜巻と塵旋風

第4話では、突風による災害に注目します。
舞台は千葉県で、4月に季節外れの台風がやってくるという設定です。

晴原たちが子ども向けに防災ワークショップを行っているとき、台風1号が関東にやってくる予想となっています。4月としては海面水温が異常に高く、1号でありながらも猛烈な勢力に発達している設定です。
台風情報で示される予報円（下図の破線の円）はその時刻に台風の中心が入る確率が70%の円のことで、少し条件を変えたシミュレーションを多く実行し、それらの結果から確率予測を行う「アンサンブルシミュレーション」をもとに作成されています。
作中でも台風進路予報にあわせて、アンサンブルシミュレーション結果を確認するようにしています。

台風進路予報（4月10日6時時点）。

台風のアンサンブルシミュレーション結果
（4月10日6時時点）。
赤は全メンバーの台風進路、白は平均的な進路。

一方、4月12日になると台風の進路予報が大きく変化します。晴原はこの要因を太平洋高気圧が当初の予想よりも強いために、進路が西にずれて、静岡に上陸すると分析しています。

台風進路予報（4月12日6時時点）。

台風のアンサンブルシミュレーション結果
（4月12日6時時点）。
赤は全メンバーの台風進路、白は平均的な進路。

晴原は気象研究所のスーパーコンピュータシステム上で、気象庁が台風の進路予報に用いる全球アンサンブル予報システムをもとに、リアルタイムで高解像度アンサンブルシミュレーション（水平解像度1km程度）を行っている設定です。さらにその結果をもとに、関東を対象に超高解像度（水平解像度10m程度）のアンサンブルシミュレーションもリアルタイムで実行しており、この結果を解析して危険な現象が予想される場合には報知するしくみを構築しています（晴原はこれを危険予測プログラムと呼んでいます）。
現在の計算機資源ではリアルタイムで水平解像度10mのアンサンブルシミュレーションは不可能ですが、晴原だからこそできるという未来の技術の設定です。

晴原はこれらの解析を通して、ミニスーパーセルによる竜巻が千葉県で起こる可能性が高まっていることを突き止めます。
台風の進行方向の右前方では、竜巻が発生しやすいということが知られています。このとき、「ミニスーパーセル」という積乱雲が発達し、これに伴って強い竜巻が発生することがあります。日本でも過去にミニスーパーセルによる竜巻が発生しており、積乱雲の構造や竜巻の発生メカニズムなどについて研究がなされています。

ミニスーパーセルによる竜巻。

この竜巻の特徴は、台風中心から離れたところで発生することです。作中で示すレーダー観測結果でも、台風周辺で南東風による暖かく湿った空気が流入している状況で、千葉県などで局地的に積乱雲が発達しています。

竜巻発生時刻付近のレーダー観測結果。

晴原は超高解像度アンサンブルシミュレーション結果をもとに、竜巻に相当する地表付近の強い渦を検出し、竜巻発生確率の高い地域を分析します。

超高解像度アンサンブルシミュレーションによる
竜巻発生確率分布（イメージ）。

さらに、竜巻の影響範囲が長さ約10kmであること、竜巻に伴う瞬間風速が75m毎秒に達すると予測します。これは突風の強さを表す「日本版改良藤田スケール（JEFスケール）」においてJEF0～5の6段階のうち、上位から3番目のJEF3（現実で国内最大級）に相当します。このことは、晴原が藤村とのやりとりのなかで言及しています。

超高解像度アンサンブルシミュレーション結果から
解析した、
対象地域における海面気圧の
最小値（青線、左軸）と
風速の最大値（赤線、右軸）の時間変化。

竜巻の発生が迫って雲田が情報番組と防災無線で危険を呼びかけるなか、竜巻をもたらすと思われるミニスーパーセルが発生し、晴原はフェーズドアレイ気象レーダーの観測データをもとに竜巻の発生確度の高い地域・時間を絞り込みます。
現在広く使用されている気象レーダーは空全体を観測するのに5～10分間かかりますが、フェーズドアレイ気象レーダーを用いることで空全体を約30秒で観測することができます。フェーズドアレイ気象レーダーは現在では研究用途として用いられていますが、ここではこの高頻度の観測データからミニスーパーセルの3次元構造を把握し、1時間程度先までの積乱雲の盛衰を予測しているという設定です。

また、雲田の姉・真紀が怪我をした「つむじ風」の正式名称は「塵旋風（じんせんぷう）」といいます。
塵旋風は、地表付近の空気が渦を巻く突風のひとつです。晴れた日には日射によって地表付近の空気が温められ、上昇気流を伴う「熱対流」が発生します。塵旋風は、地表付近の空気が乱れてできた小規模な渦が熱対流の上昇気流で引き伸ばされて、強まることで発生します。運動会を行っている学校のグラウンドで発生してテントを吹き飛ばすなどすることがあり、砂や塵を巻き上げて渦を巻くことから「ダストデビル」とも呼ばれています。

JEF3相当の塵旋風の様子。

竜巻は積乱雲に伴う上昇気流が地表付近の渦を引き伸ばすことなどで発生するため、必ず上空に雲がありますが、塵旋風では上空は晴れているのが特徴です。
塵旋風の強さはJEF0程度のことが多く、甚大な被害を及ぼすことは稀ですが、国内では過去に藤田スケール（以前のJEFスケール）で2の規模のものが発生したことがあり、作中ではJEF3相当と設定しています。

雲田が放送の中で注意喚起をしていたように、竜巻から身を守るためには、屋外にいる場合は直ちに頑丈な建物内に避難することが重要です。屋内では、雨戸や窓を閉めて建物の中心に移動するなどの行動が有効といわれています。
竜巻等の突風の発生する可能性が高まっているときには、気象庁から竜巻注意情報が発表されます。この情報を見聞きしたときには、気象レーダー（気象庁ウェブサイト「雨雲の動き」など）で積乱雲の位置や動きを確認し、自分のいる地域のすぐ近くに積乱雲がある場合には早めに安全確保をするようにしてください。