地図の上を色の付いた範囲が動く雨雲レーダー。見た目は写真に似ていますが、雲をカメラで撮影して色を付けた画像ではありません。気象レーダーは電波を送り、雨や雪などから戻る電波を受け取ります。戻るまでの時間や電波の強さが、位置や降水を考える手がかりになります。
ここで、雨量計との違いを整理します。雨量計は、その場所へ降ってきた水を集めて測ります。レーダーは離れた空間を電波で調べます。同じ雨に関する資料でも、直接測っている量と、そこから推定する量は同じではありません。
時間の情報と、強さの情報を分ける
電波を出してから戻るまでの時間には、行きと帰りの両方が含まれます。速さに時間を掛ければ電波の往復距離になり、雨粒までの片道の距離はその半分です。この考え方は反射した音を使う問題とも共通しますが、電波と音では速さがまったく違います。
一方、戻る電波の強さは、降水の強さを推定するために使います。戻りが遅いから雨が強い、とは考えません。遅いというのは主に距離に関する情報です。時間と強さの二つの欄を分けると、どの測定値を計算に使うかが見えてきます。
実際の観測では粒の種類や大きさ、途中での電波の減衰なども関係します。「反射が2倍なら地上の雨量も必ず2倍」という単純な比例を勝手に置かないでください。観測値から降水量へ変換するには、別の関係式や補正が必要です。
例題1｜戻るまでの時間は、片道の時間？
説明用の模型で、電波の速さを1秒に30万kmとします。電波を出してから戻るまでに0.0004秒かかりました。反射する場所は動かず、電波は同じ道を往復するとします。レーダーから反射する場所までの距離は何kmですか。
答え・解説： 往復距離は300000×0.0004＝120kmです。片道は120÷2＝60kmとなります。120kmはレーダーから雨までの距離ではなく、行って帰る道の長さです。
まず「往復120km」と単位に言葉を付け、それから半分にしてください。0.0004という小数を見て計算だけに集中すると、最後の2で割る操作が抜けやすくなります。距離を表す線を往路と復路の二本描いてから計算すれば、求めたものを確かめられます。
上空の観測と、足元の雨は同じとは限らない
レーダーの電波は上空へ向けて送られます。空中で観測した雨粒が、そのまま同じ場所の地面へ届くとは限りません。途中で蒸発したり、風で流されたりすることがあります。山などで電波が遮られる場合もあり、広い範囲を調べられることと、どこも同じ条件で観測できることは別です。
気象庁の解析雨量では、レーダーと地上の雨量計の観測を組み合わせています。空間を広く覆う情報と、各地点で実際に集めた雨の情報を補い合わせる考え方です。どちらか一方が不要という話ではありません。
観測と予測も分けましょう。過去の観測から作った画像と、これからの雨を予測した画像は、同じ地図上で表示されても意味が違います。画面の時刻が現在より前か後か、凡例が何を示すかを最初に読みます。
一時間当たりの強さは、一時間降った量ではない
「毎時24mm」と表示されていても、その強さで一時間降り続くことが確定したわけではありません。短い時間の降り方を一時間当たりの量に換算した強さと、実際に一時間に積み重なった降水量は区別します。
移り変わる雨の記録では、強さが違う区間に分けて計算します。二つの強さを単純に平均してよいのは、続いた時間が等しい場合です。長い時間続いた区間ほど、全体の雨量への影響が大きくなります。
例題2｜強い雨が10分だけ続いたら
仮想の地点で、初めの10分は毎時24mm、その後の20分は毎時6mmの一定の雨が降りました。この30分間の降水量は何mmですか。途中に観測の欠けはないものとします。
答え・解説： 初めは24×10÷60＝4mm、次は6×20÷60＝2mmです。合計は6mmです。24＋6＝30mmでも、強さを単純平均した15mmでもありません。
この30分間の平均の強さに直せば、6÷0.5＝毎時12mmです。「30分で6mm」と「平均で毎時12mm」は矛盾しません。測定時間を一緒に書くことで、量と強さの言い換えを正しくできます。例題の値は計算練習用で、実際の天気の予報ではありません。
地図の色だけを覚えない
同じ赤色でも、資料ごとに目盛りが違えば同じ数値とは限りません。図を見る順は、時刻、単位、凡例、場所です。地図の色を物理的な雲の色だと思わず、測定や推定した値の表示だと捉えてください。レーダーは「見えない雨を写真で透かす道具」ではなく、電波を使って空間を調べる装置です。
雨量の単位は降水量の深さと水の量、片道との違いは雷の光と音が届く時間と比べると、2で割る場面を区別できます。