朝の積雪が10cm、夕方が15cmなら、「今日降った雪は5cm」と答えてよいでしょうか。初めと終わりの差は5cmですが、その間に新しく積もり、縮み、融けることもあります。いま残っている雪の深さと、ある期間に積もった新しい雪の深さを、同じ数字として扱わないことが出発点です。
積雪は、その時点の地面からの深さ
積雪の深さは、ある時刻に地面の上にある雪の層の厚さです。時間の流れの中の一場面を切り取った量と考えると分かりやすくなります。前の日までの雪が残っていれば、その雪も含みます。「今日の積雪」という言葉を見ても、今日降った雪だけを指すとは限りません。
一方、一定時間の降雪の深さは、その時間に新たに積もった雪を表すものです。気象庁のアメダスの降雪量は、毎正時の積雪の深さの増加分から求めています。減った分を負の降雪として差し引く方式ではありません。資料を読むときは、名称に加えて、その観測値がどう作られたかという説明も確認します。
雪は、積もった後も同じ形を保つとは限らない
ふわふわした雪は、積もった後に締まると同じ重さでも薄くなります。暖かくなって融ければ雪として残る量が減り、風で運ばれても測る場所の深さが変わります。したがって、深さが減った原因を全て「融けたから」とすることもできません。
逆に、風で雪が吹き寄せられた場所では、その地点の深さが増えても、上空から降った雪だけを表しているとは限りません。学校の校庭の隅と広い平らな場所で差がある場合には、測る位置も確認します。数字は正しく読めても、どこの数字かを落とすと比較の意味が変わります。
例題1｜毎時間の増加分を足す
観測値の作り方を練習するための模型です。9時、10時、11時、12時の積雪の深さが、順に10cm、14cm、12cm、15cmでした。この模型では一時間ごとの差が正なら加え、ゼロ以下なら0として、9時から12時までの値を求めます。最初と最後の差とも比べましょう。
答え・解説： 9時から10時は4cm増え、10時から11時は2cm減り、11時から12時は3cm増えています。加えるのは4、0、3なので、合計7cmです。最初と最後の差は15−10＝5cmで、同じ数字になりません。
7cmを求めた計算は、途中の減少を引かなかったからです。二つの値の違いは計算ミスではなく、集計の定義の違いです。この模型は正の増加分を足す規則に絞っており、実際の観測における値の品質管理などを全て再現するものではありません。図の下降部分を消すのではなく、積雪は減っているが降雪の集計には0を加える、と二段に分けて書きましょう。
例題2｜深さが半分なら、重さも半分？
同じ底面積の箱の中で、雪の層が10cmから5cmに縮みました。この模型では、雪は外へ出ず、融けた水も流れ出ず、重さは変わりません。雪の層の平均の密度は何倍ですか。
答え・解説： 2倍です。底面積が同じなので、体積は深さと同じく半分になります。密度は重さ÷体積ですから、同じ重さを半分の体積で割ると2倍になります。「深さが半分になったから重さも半分」とはなりません。
ここでの密度は、雪の粒の間の空気を含む層全体についての値です。氷そのものの密度が2倍になったという説明ではありません。空間が詰まって全体のかさが減る模型と捉えましょう。実際の屋外で同じ変化を見ても、重さ一定という条件が確認できなければ、密度が必ず2倍になったとはいえません。
雪のcmを、雨のmmへそのまま直さない
単位の換算として10cm＝100mmは正しい計算です。しかし「深さ10cmの雪は、雨100mmと同じ水量」という意味にはなりません。雪の層には空気が含まれ、その割合によって、融かしたときの水の深さが変わるからです。水量に直すには雪の密度などの条件が必要です。
入試の表に深さ、重さ、時間が並んでいたら、まず各列が何を表すかを書き足してみてください。今ある深さなのか、一定時間に増えた深さなのか。層の重さなのか、融かした水の量なのか。似た言葉を分けてから式を立てると、引き算すればよい場面と、増加分を足す場面を取り違えにくくなります。
面積と水量の関係は降水量のmmと水の体積へ。雪が積み重なってできる氷については氷山と海氷の違いも関連します。
折れ線グラフを見たときには、縦軸が積雪の深さなら、下降する線もそのまま観測の情報として残します。その下に時間ごとの降雪の集計欄を作ると、折れ線が下がった区間に負の数を書く誤りを防げます。グラフの最高点は最も深く積もっていた時点を示しますが、期間中の降雪の合計を直接示す点ではありません。最大値と合計値も別の問いへの答えなのです。