積乱雲：雷雨をもたらす雲

積乱雲は、地上1 kmから10 kmを超える高さの対流圏界面まで、一続きの塔のように伸びることがあります。

積雲から雷雨へ

どの積乱雲も、普通の積雲から始まります。空気が不安定、つまり上昇する空気の塊が周囲より暖かいままだと、上昇は続きます。凝結で熱が放出され、雲の浮力が保たれるため、塔はますます高くなります。WMOでは、鉛直方向に大きく発達した、山や巨大な塔の形をした、重厚で密度の高い雲と説明しています。雲底は低く、非常に暗いことが多く、雲頂は上層に達します。

雲頂が平らになる理由

上昇する空気は、やがてふたにぶつかります。対流圏では高いほど気温が下がりますが、対流圏界面の上の成層圏では、再び上がります。NOAAによると、この上側の暖気が対流を止め、積乱雲のかなとこ状の雲頂を見ると、成層圏の底がよくわかります。上昇してきた空気がふたの下で横へ広がり、風に引き伸ばされてかなとこ状になります。風下へ長く伸びることもあります。

ふたの高さは緯度によって違います。NOAAによると、対流圏の高さは赤道上で18～20 km、南北緯50°で約9 km、極域では6 km弱です。気温は地表の平均約17 °Cから、対流圏界面の約−51 °Cまで下がります。そのため、熱帯の雷雨は極域付近よりはるかに高く発達でき、雲の上部の氷は非常に冷たくなります。

雷鳴、稲妻、ひょう

塔の内部では、強い上昇気流が水滴を0 °Cの高さよりはるか上まで運び、一部が凍ります。小さく軟らかなひょうであるあられと氷晶が衝突すると、電荷が分かれます（NOAA NSSL）。電荷が十分にたまると、雲の中や地面に向かって稲妻が走ります。雷鳴は、雷の通り道で空気が急激に熱せられる音です。ひょうは、上昇気流が雨粒を雲の非常に冷たい部分まで運び、凍らせることで始まります（NOAA NSSL）。氷は過冷却水滴を取り込んで成長し続け、やがて重くなり、上昇気流で支えられなくなります。積乱雲は激しいにわか雨、突風、ときには竜巻ももたらします。

雷は雨の範囲より遠くまで届きます。NOAAは、雨の降る場所から10マイル（約16 km）以上離れて落雷することもあるため、雷鳴が聞こえた時点で落雷範囲内にいると注意しています。最初の雷鳴で屋内に入り、最後の雷鳴から30分経つまでとどまるよう勧めています。雷鳴が聞こえない人のため、NOAAは2016年に「光が見えたら急いで屋内へ」という補足ルールを加えました。予報担当者はレーダーで雷雨を追跡し、NOAAの二重偏波レーダーは雲の中の雨、ひょう、雪を見分けられます。