気象学

極域成層圏雲と真珠母雲の概要

極域成層圏雲と真珠母雲の概要
高度15kmから30kmの成層圏に発生する極域成層圏雲(PSC)と、その一種である真珠母雲の特性、形成メカニズム、およびオゾン層破壊への関与について解説します。

📌 主なポイント

  • 極域成層圏雲は高度15,000mから30,000mの成層圏に発生する。
  • 形成には-78℃以下の極低温環境が必要である。
  • 雲の表面で進行する化学反応がオゾン層破壊を促進する要因となる。

極域成層圏雲(Polar Stratospheric Clouds, PSC)は、地球の極地方における高度約15kmから30kmの成層圏に発生する雲の総称です。この雲は、通常の対流圏に発生する雲とは異なり、極低温の環境下で形成されます。その中でも、真珠母貝のような美しい光彩を放つものは「真珠母雲(nacreous clouds)」と呼ばれます。

形成メカニズム

極域成層圏雲は、気温が約-78℃を下回る極低温環境下で形成されます。冬の極地方では「極渦」と呼ばれる大規模な寒冷渦が発達し、その内部で放射冷却が進むことで極めて低い気温が維持されます。南極は北極に比べて地形の影響が少なく極渦が安定しやすいため、極域成層圏雲の発生頻度が高い傾向にあります。

雲の組成は気温によって変化します。-78℃以下では硝酸と水が凝縮して硝酸三水和物などの粒子が形成され、さらに-85℃を下回る環境では水を主体とする氷粒子が形成されます。かつては組成に基づきタイプIやタイプIIといった分類が用いられていましたが、現在ではより多様な粒子が存在することが判明しています。

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よくある質問

真珠母雲とはどのような雲ですか?
真珠母雲は、極域成層圏雲の一種で、真珠母貝のような鮮やかな光彩を放つ雲です。太陽が地平線近くにある時に最も美しく見え、レンズ状やうねり状の形状をとることが多いのが特徴です。
なぜ極域成層圏雲はオゾン層破壊に関係するのですか?
雲の粒子表面で、安定した塩素化合物から活性塩素が生成される不均一反応が進行するためです。春になり日射が回復すると、この活性塩素が触媒となってオゾンを分解します。
南極と北極で発生頻度に違いはありますか?
あります。南極は極渦が安定しやすく低温が維持されるため発生頻度が高い一方、北極は山岳によるプラネタリー波の影響で極渦が不安定になりやすく、発生頻度は相対的に低くなります。

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参考文献

  • World Meteorological Organization (2017). International Cloud Atlas.
  • 気象庁. "オゾン層・紫外線 > 用語解説".
  • 気象庁. "南極でオゾンホールが発生するメカニズム".
  • American Meteorological Society. "Glossary of Meteorology".