大気河川とは、熱帯から高緯度地域まで延びる、細長い大気中の水蒸気の帯です。
乾燥した状況では、大気河川が水の供給を補い、危険な山火事を鎮めることがあります。
湿潤な状況では、甚大な洪水や土砂流を引き起こし、地域経済に大きな打撃を与えることがあります。
研究によると、これらの大気河川は米国西部で年間平均11億ドルの洪水被害をもたらしたと推定されています。
世界最大の川の名を挙げてもらうと、多くの人はおそらくアマゾン川、ナイル川、ミシシッピ川と答えるでしょう。実は、地球最大級の川のいくつかは空にあり、現在 北カリフォルニアに豪雨をもたらしているもののように、強力な嵐を生み出すことがあります。
大気河川とは、熱帯から高緯度地域まで延びる、細長い大気中の水蒸気の帯です。空を流れるこれらの川は、ミシシッピ川の水量の15倍もの水を運ぶことがあります。
水蒸気が沿岸に達して内陸へ進むと、山を越えて上昇し、雨や雪をもたらします。火災に悩まされてきた米国西部の住民の多くはこうした豪雨を歓迎しますが、大気河川は極端な洪水や土砂流など、別の災害を引き起こすこともあります。
過去20年間、観測網の改善に伴い、科学者はこうした重要な気象現象について理解を深めてきました。大気河川は世界各地で発生し、ポルトガル、西欧、チリ、南アフリカなど、世界の主要な陸地の西岸に影響を及ぼします。ハワイから米国西海岸へ水蒸気を運ぶ、いわゆる「パイナップル・エクスプレス」の嵐も、その多様な現象の一つにすぎません。
私の研究は、経済学と大気科学を組み合わせ、深刻な気象現象による被害を測定しています。最近、私はスクリップス海洋研究所と米陸軍工兵隊の研究者チームを率い、極端な洪水による大気河川の被害について初の体系的な分析を行いました。こうした現象の多くは大きな被害をもたらさない一方、最も規模の大きいものが米国西部の洪水被害の大半を引き起こすことが分かりました。また、温暖化する気候のもとで大気河川はより長く、湿潤で、幅広くなると予測されています。
大気河川―空を流れる川
2019年2月27日、大気河川が幅350マイル、長さ1,600マイルの水蒸気の帯を空中へ押し出し、熱帯北太平洋から北カリフォルニア沿岸まで運びました。
サンフランシスコ湾のすぐ北、名高いワイン産地であるソノマ郡では、嵐によって21インチを超える雨が降りました。ロシアン川の水位は45.4フィートに達し、洪水危険水位を13.4フィート上回りました。
40年間で5度目となる今回、ガーンビルの町はロシアン川下流の濁った茶色の洪水に水没しました。ソノマ郡だけでも被害額は1億米ドル超と推定されました。
近年、こうした現象が注目を集めていますが、大気河川は新しいものではありません。何百万年もの間、空を蛇行しながら、水蒸気を赤道から極へ運んできました。
1960年代、気象学者はハワイ近海で発生し、暖かい水蒸気を北米沿岸へ運ぶ嵐の経路を「パイナップル・エクスプレス」と名付けました。1990年代後半までには、大気科学者たちは、熱帯・亜熱帯の水蒸気の90％超が同様の気象システムによって高緯度地域へ運ばれていることを突き止め、これらを「大気河川」と名付けました。
乾燥した状況では、大気河川が水の供給を補い、危険な山火事を鎮めることがあります。湿潤な状況では、甚大な洪水や土砂流を引き起こし、地域経済に大きな打撃を与えることがあります。
大気河川は恩恵も被害ももたらす
大気河川による洪水は多額の損失につながり得ることは以前から知られていましたが、私たちの研究まで、その被害を定量化した人はいませんでした。スクリップス海洋研究所の西部気象・水極端現象センターが作成した大気河川の事例目録を、40年分の洪水保険記録と20年分の米国国立気象局の被害推定値と照合しました。
大気河川は米国西部で年間平均11億ドルの洪水被害をもたらしたことが分かりました。調査対象年に西部で発生した洪水被害全体の80％超が、大気河川に関連していました。北カリフォルニア沿岸部など一部地域では、被害の99％超がこうした気象システムによるものでした。
データによると、平均的な年には、バハ・カリフォルニアからブリティッシュコロンビアまでの太平洋岸のどこかに、約40の大気河川が上陸していました。こうした現象の大半は大きな被害をもたらしませんでした。約半数は保険対象となる損失を発生させず、地域の水供給を補っていました。
しかし、例外もいくつかありました。私たちは最近開発された大気河川の分類尺度を用いました。これは、ハリケーンや竜巻の分類方法と同様に、嵐を1から5までの段階で評価するものです。この分類と実際に観測された被害との間には、明確な関連がありました。
大気河川カテゴリー1（AR1）とAR2の嵐による推定被害額は100万ドル未満でした。AR4とAR5の嵐では、被害額の中央値がそれぞれ数千万ドル、数億ドルに達しました。最も被害の大きいAR4とAR5は、1回の嵐で10億ドルを超える損害をもたらしました。こうした10億ドル規模の嵐は、3～4年に1度発生しました。
大気中の水分が増えると嵐の被害が深刻化
最も重要な発見は、大気河川の強度と、それが引き起こす洪水被害との間に指数関係があることでした。分類尺度が1から5へ1段階上がるごとに、被害額は10倍に増加していました。
いくつかの最近の研究では、今後数十年間に大気河川がどのように変化するかがモデル化されています。その仕組みは単純です。温室効果ガスが大気中に熱を閉じ込め、地球を温暖化させます。その結果、海洋や湖から蒸発する水が増え、空気中の水分量が増すことで嵐の勢力が強まります。
ハリケーンと同様に、温暖化する気候のもとで大気河川はより長く、幅広く、湿潤になると予測されています。被害額が強度に応じて指数関数的に増加するという私たちの発見は、大気河川の強度がわずかに増すだけでも、経済的影響が大幅に拡大し得ることを示唆しています。
大気河川の予測精度向上が不可欠
気候変動への適応に向けて、大気の予測システムを改善することを優先すべきだと私は考えます。大気河川の強度、継続時間、上陸地点をより深く理解することで、住民や緊急対応要員に貴重な情報を提供できます。
また、リスクの高い地域で新たな建設を抑制し、大規模災害の後に元の場所で再建するのではなく、人々がより安全な場所へ移れるよう支援することも重要です。
最後に、私たちの研究は世界全体の温室効果ガス排出量を削減する必要性を強調しています。こうした嵐は今後も発生し、勢力を増していきます。私の考えでは、世界の気候システムを安定させることが、経済的損害と脆弱な地域社会へのリスクを長期的に最小限に抑える唯一の方法です。
