109 ：1091 ：206 （蜃気楼；海上大気境界層；LES）

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―
川

合

秀

明＊1・北

村

1 ．はじめに

祐

二＊2・柴

田

清

孝＊3

近藤 2008；中西 2009）モデルを使って大気境界層を2017年 4 月，川合はマダガスカルを旅行した．ご存再現し，柴田がそれを使って光路計算をすることで，知の通り，マダガスカルはアフリカ大陸の南東に浮か蜃気楼を再現できるかどうか確認してみよう，というぶ島国である．東部は吹き付ける貿易風により熱帯雨ことになった．

林となっている一方で，中央の高地を挟んだ西部は乾

その結果，想定される条件下で蜃気楼が見られる可燥し，特に南西部はステップ気候となっている．ガイ能性が示されたため，気象学会でもポスター発表をドを雇い森に入ると，インドリなどのキツネザルや野行った．発表は比較的好評で，ポスターだけではもっ生のカメレオンなどを見ることができ，西部ではバオ

たいないから，何らかの形で出版した方がよいとのコ

バブの木々も見ることができて，観光地としてもお薦

メントもいただいたため，気象予報士の方や一般の方めである．旅の途中，スキューバダイビングを目的とにも読んでいただきやすい「天気」に投稿することにして南西部のイファティ（第 1 図）に立ち寄った．そした次第である．したがって，本稿ではそれを念頭にこでの最終日，手漕ぎカヌーでマングローブを見に行できるだけわかりやすく論じることにする．

くことになり，朝 6 時に集合し，夜明け直後の海に漕ぎ出した．

蜃気楼は一般社会の興味を惹く現象であるにも関わらず，蜃気楼に関する定量的な研究や文献は思いのほのんびり景色を見ていると，遠方の様子がどうも不か少ないようである．本稿が，一般の方々の蜃気楼に自然に感じられた．遠くに見える島のようなものが空対する理解を深め，さらにこうした気象現象に興味を中に浮きあがっているように見えた（第 2 図）．まさ

持ってもらう一助となれば幸いである．

か，蜃気楼か？とは思ったが，蜃気楼がそう簡単に見えるとも思っていなかったので，とりあえず写真だけ

2 ．下位蜃気楼とは？

はたくさん撮っておいた．柴田が過去に「天気」に蜃蜃気楼というと，富山湾などが有名である（例えば，

気楼についての記事（柴田 2013）を書いていたことは

木下・市瀬 2002；中川 2009）．この有名な蜃気楼は，知っていたため， 1 年ほどたってから写真を送ったと

一般に冷たい空気の上に温かい空気が存在することでころ，即座に「これは蜃気楼です．」との答えが返って発生する．このような大気成層では，光の光路が第 3きた．その後，大気境界層に詳しい北村も含めて，そ図 a のように上に凸の弧を描くために，時として，実のメカニズム等について議論している中で，北村が像の上に反転した虚像が見える．また，この温度の鉛LES（ラージエディシミュレーション；例えば，飯塚・

直勾配が比較的小さい場合（つまり温度逆転層が弱い場合）などには，虚像が反転せずに，実際の建物など（連絡責任著者）Hideaki KAWAI，気象研究所．

＊1

h-kawai@mri-jma.go.jp＊2

Yuji KITAMURA，気象研究所．

＊3

Kiyotaka SHIBATA，高知工科大学．

Ⓒ 2020

日本気象学会2020年 2 月が上方に伸びた形となって観測されることもある．これらを上位蜃気楼（superior mirage）と呼ぶ．なお，
このような，冷たい空気の上に温かい空気が存在することで発生する上位蜃気楼は，石狩湾などでも時折観測されている（例えば，大鐘・金子 2009）
．
43

130

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―

一方，今回撮影された蜃気楼は，これとは異なり，える部分は，正立像の下に倒立像が存在している．こ島が海上に浮かんだように見える，いわゆる浮島であれらの像の間に上下にほぼ対称の水平線を引くことがる．第 2 図の写真において，海上に浮かんだように見できるが，これは消失線（vanishing line）と呼ばれる

第1図

イファティの位置．背景の地図は，MODISによる2004年 4 月の画像（©Reto Stockli,
NASA Earth Observatory）．

第 3 図 上位蜃気楼（a）と下位蜃気楼（b）の概念図．

第2図

44

イファティ沖でカヌーから撮影された蜃気楼．2017年 4 月15日．矢印は消失線の位
置．ごく一般的な，3 万円程度のデジタルカメラにより撮影． 3 つの写真は，観測者の位置，撮影の方角共に異なっていることに留意．（なお，（c）の写真の色合いが（a），（b）と異なるのは，（a），（b）が午前 7 時前で日の出から間もないために太陽光の量が少ないのに対し，（c）は午前10時26分で太陽光の量が増えているためである．
）〝天気〞 67．2．

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―131ものである．実際に存在する建物や風景の，この線よように記憶している．天気はよく晴れており，衛星写

り下の部分は，実像としても虚像としても見ることは真で見ても広範囲で雲は見られなかった．この日の日

できず，消失してしまったように見えるため，消失線の出は午前 6 時18分であり，観測時刻での気温は23‒と名づけられている．このような蜃気楼は下位蜃気楼

26℃程度であると考えられる．また，2017年 4 月の月（inferior mirage）と呼ばれている．温かい空気の上に

平均海面水温は28℃程度で，ほぼこの時期の気候値に冷たい空気がのっている際に，第 3 図 b のように，光近かった．この気象条件においては，低緯度の比較的路が下に凸の弧を描くため，観測者からは虚像である

温度が高い海上に，夜間の放射冷却で冷やされた明け倒立像が観測されることになる．なお，下位蜃気楼に方の空気が陸風によりゆっくり流れ込んでいたのでは

ついては，例えば，遠藤ほか（2005）が，カンボジア

ないかと推察される．

の湖で撮影された下位蜃気楼について論じている．本稿では，推測される気象条件において，LES で再現さ4 ．LES による温度プロファイルの計算れた温度プロファイルを用いて光路計算を行い，このこの気象条件から得られる大気の温度プロファイル

ような下位蜃気楼が再現されうるかどうかを見ていくを推定するため，LES による計算を行った．海面近くことにする．

の温度プロファイルを詳細に求める必要があるため，利用できる計算資源的な限界に近い，鉛直・水平解像

3 ．観測条件・気象条件

度20cm で計算を行った．与えた海面水温は28℃，初

本稿で論じる蜃気楼は，2017年 4 月15日午前 7 時

期の温度プロファイルとして，地上気温23℃（感度実頃，マダガスカル南部西岸のイファティ（23°9’S，43°

験26℃）で強安定な大気を与えて積分を行った．与え37’E）沖の海上において，手漕ぎカヌーに乗っているた風速（地衡風の風速）は 1 m/s（感度実験 3 m/s）で際に観測された．カヌーからは，座っていて水面に手ある．計算の詳細設定は，第 1 表に示す．

が届く程度であったので，観測者の視点の高度は，せLES 計算により得られた温度プロファイルの時間発展の例を第 4 図に示す．初期には，海面温度が高い

いぜい海抜 1 m 程度であろう．
イフ ァ テ ィ で は 気 象 観 測 は 行 わ れ て い な い が，ところに冷たい大気が接しているため，海面付近は不27km 南に位置するトリアラでは，午前 3 時に23℃，

安定で混合層が形成され，それが時間と共に発達して

午前 9 時に30℃であった．両時刻とも，風速は 1 m/s

いく様子がわかる．時間と共に混合層の高さは高くなであり，東風（陸から海に向かう方向）であった．カり，また，混合層の温度は高くなっていく．本研究でヌーに乗っていても，風は無風に近く，カヌーの進行

は，計算開始から60分後の大気状態を使用することにに従って相対的に前からの微風を感じる程度であったする（60分後というのは，典型的な大気状態を得るた

第1表

温度プロファイルを再現するために使用した LES の設定．（粗度に関して：海上の風によって海面が変化することから，海面上の粗度は風速に依存する．ここでは，Beljaars（1994）によって提案された海面上の粗度を見積もる式を適用して算出した）．

LES の設定
サブグリッドスケールモデル：Smagorinsky‒Lilly モデル

2020年 2 月

鉛直・水平解像度：

20cm

格子数：

512×512×386

タイムステップ：

0.05s

海面水温：

28℃

初期の温度プロファイル：地上気温23℃（感度実験26℃）で強安定な大気

風速（地衡風速）：

1 m/s（感度実験 3 m/s）

粗度（運動量）：4.64×10－5m（for 風速 1 m/s）
4.05×10－5m（for 風速 3 m/s）

粗度（熱）
：

1.58×10－4m（for 風速 1 m/s）
5.33×10－5m（for 風速 3 m/s）
45

132

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―めに設定した便宜的な時間である．そもそも想定する

これらを見ると，いずれも，海面から10cm の高さま

気温に不確実性があること，また，その気温に対するでで急激に温度が上がって絶対不安定な層を形成して感度実験もしており，60分後，という値に特別な意味

おり，それより上部でも絶対不安定となっていること

はない．
）．

がわかる．例として，初期大気温度23℃，風速 1 m/s

第 5 図が，得られた温度プロファイルであり，今回の温度プロファイル（赤線）においては，10‒30cm のの蜃気楼にとって重要と考えられる 1 m 以下の高さの高 さ で は，－886.5K/km，30‒50cm の 高 さ で は，部分を描画している．なお，10cm 以下の高度は，モ－212.3K/km もの絶対不安定である．また，風速をニン・オブコフの相似則からの推定値を描いている．

1 m/s から 3 m/s（緑線）にすると，大気がより上下に混合されやすくなり，混合層の温度も上がって，海面水温との差が小さくなっていることもわかる．また，初期の大気温度を26℃とすると，海面水温との差がより小さくなっている（青線，ピンク線）こともわ
かる．なお，接している海面や地面付近で大きな不安
定となっているこのような温度プロファイルは，夏の道路などで見られる逃げ水の場合のように地表面が強烈に温められている状況だけではなく，大気よりも海面や地面の温度が少しでも高い場合には，現実にもごく一般的に見られるものである．また，ここで得られた温度プロファイルは，10cm より高い高度でも，実第4図

LES で計算された大気境界層の時間発展の例．30分後（グレー線），
及び60分後（黒線）の温度プロファ
イル（単位：℃）を図示．初期気温
23℃，風速 1 m/s の場合．点線は，初期値として与えた温度プロファ
イル．

際には相似則によく乗っていることを付け加えておく．

5 ．光路計算LES により得られた温度プロファイルを用い，光路計算（レイ・トレーシング；詳しくは，柴田（2013）など）を行う．
そのためには，まず，大気の屈折率のプロファイル

第5図

46

LES で計算された大気境界層の温度プ
ロファイル（単位：℃）．計算開始後60分後の状態．初期気温23℃及び26℃，風
速 1 m/s 及び 3 m/s の組み合わせを示
している．

第6図

LES で計算された大気境界層の温度プ
ロファイルを用いて計算された余屈折率（屈折率から 1 を引いたもの）．初期
気 温23℃ 及 び26℃， 風 速 1 m/ s 及 び
3 m/s の組み合わせを示している．
〝天気〞 67．2．

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―133を計算する必要がある．LES により得られた温度プロ面である場合よりもより高い部分が見えることに相当

ファイルから計算された余屈折率（屈折率から 1 を引する．この等温大気の場合でも，実際には，先ほど説いたもの）を第 6 図に示す．この図から，海面に近づ

明したとおり，上空の方が気圧が低くなるため，屈折

くと，屈折率が急激に小さくなっていくことがわか率も上空の方が小さくなり，光路は上に凸に曲がるのる．もちろん，これは大気の温度が海面に近づくと急だが，地球が丸い効果が勝るため，第 7 図に示したよ

激に上昇することと対応している．なお，LES を用い

うな光路となる．また，光路が x 軸にぶつかっているて， 4 つの条件で実験を行ったが，得られた大気の温のは，海面が見えることに相当している．

度が低い設定ほど，屈折率の絶対値は大きいことがわ

次に，LES で計算された温度プロファイルを用いたかる（第 5 図の赤線の温度が一番低く，ピンク線の温光路計算結果を見る（第 8 図）
．この図から，視点の高度が一番高いが，第 6 図の対応する赤線の屈折率は一さ 1 m で初期気温23℃，風速 1 m/s の場合（左上図）

番大きく，ピンク線の屈折率が一番小さい）．また，ひには，例えば 8 km 先の物体を見る場合，視線の仰角

とつ興味深いのは，屈折率は，海面から上に行くにしをどういう方向に向けても高さ 4 m 以下の部分を見る

たがい，海面付近では急激に上昇するが，途中で上にことは不可能であることがわかる．また，視線の仰角

行くほど減少に転ずる（初期気温23℃，風速 1 m/s のをだんだん下げて行くと，ある角度からは逆に実際に赤線の設定では， 2 m 付近）ことである．温度は上にはより高いところに存在するものが目に入ってくるこ行くほど下がるのに屈折率が減少するのを不思議に思とになる．つまり，ある仰角を境にして，実際には高う読者もいるかもしれない．これは，以下のような理いところにあるものが，負の仰角の方向に見えてくる

由による．屈折率は大気の密度に依存（余屈折率が大わけであり，これが観測者には反転した鏡像と認識さ気の密度にほぼ比例）するが，大気の密度を決定するれることになる．つまり，下位蜃気楼が観測されるこのは温度と気圧である．一般に，上空ほど気圧が下がとになる．

り，気圧が下がると屈折率が小さくなる．一方，海面

この状況は，同じ条件（視点の高さ 1 m で初期気温

すれすれの高度では，温度が上空に行くほど下がる効23℃）で風速のみを 3 m/s に変えた場合（左下図）で果が勝って屈折率を増加させる．だが，途中から温度もほぼ同様である．ただし，両者の間には若干の違いの鉛直勾配が小さくなるために，気圧の減少による屈があり，風速が 3 m/s の方が，光路の曲がり具合がわ

折率の減少が卓越するようになるためである．この両ずかではあるがより大きい．第 5 図の温度プロファイ

効果が拮抗する温度鉛直勾配は，－34K/km 程度の絶対不安定に対応する（定量的な議論等，詳しくは，柴田（2013）を参照）．
光路計算は，観測者の視点から，仰角±0.2° の範囲
を0.002度ごとに光路を計算した．この光路計算は，
5 cm の鉛直・水平分解能で行っている．LES 計算で得られた，初期気温23℃（デフォルト），26℃，風速
1 m/s（デフォルト），3 m/s の 4 つの組み合わせについて計算を行った．さらに，初期気温23℃の温度プロ
ファイルに対しては，観測者の視点の高度の影響を調べるため，視点の高さ 1 m（デフォルト）に加えて視点の高さ 5 m の計算も行い，計 6 パターンの計算を行った．
さて，この光路計算の結果を見る前に，まず，温度が海面水温と同じ28℃で一定の場合の光路計算の結果を見ておく．第 7 図がその結果であるが，これを見ると，視点の高さ 1 m からの光路は直線ではなく，下に凸の曲線となっていることがわかる．これは，地球が球面であるために，遠方に存在するものは，地球が平2020年 2 月

第7図

光路計算の結果．横軸は観測者からの距離（km），縦軸は高度（m）．
28℃の等温大気を仮定．観測者の視点の高さ 1 m．仰角が－0.1° から＋
0.03° まで，0.01° 刻みの光路を図示（すなわち，上から 4 番目が水平視線に対応する）．
47

134

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―

ルでは風速 1 m/s の場合の方が海面水温と気温の差が速が強いため，より高い高度まで大気がよくかき混ぜ大きいため，一見奇異に思われるかもしれない．しかられるようになるためである．それによって，大気のし，注意深く見ると，風速 1 m/s の場合には，10cm 以

屈折率の鉛直勾配も，10cm より高い高度では風速

下の高度の温度の鉛直勾配は風速 3 m/s の場合より大3 m/s の場合により大きくなり，光路も大きく曲げら

きいが，10cm より高い高度では，逆に風速 3 m/s のれるのであり，これは自然な結果である．

場合の方が温度勾配は大きくなっている．これは，風

さて，次に，視点の高さを 5 m に上げた場合の結果

第 8 図 光路計算の結果．横軸は観測者からの距離（km），縦軸は高度（m）．上段が風速 1 m/s，下段が風速 3 m/sの結果．左から，初期気温23℃で観測者の視点の高さ 1 m，初期温度23℃で視点の高さ 5 m，初期温度26℃
で視点の高さ 1 m の結果．仰角が－0.1° から＋0.03° まで，0.01° 刻みの光路を図示．

第9図

48

各距離の物体に対する観測者の仰角（横軸）と物体の高度（縦軸）の関係．距離9.5km（一番上の線）か
ら1.5km まで 1 km ごとの距離の物体についての関係を図示．風速 3 m/s の結果．
左図：初期気温23℃，観測者の視点の高さ 1 m の結果．
中図：初期気温23℃，観測者の視点の高さ 5 m の結果．
右図：初期気温26℃，観測者の視点の高さ 1 m の結果．
〝天気〞 67．2．

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―

135を見る（第 8 図の中列）．この場合は，視線をやや下には，U 字を描いておらず，視点が 5 m の場合には距離

向ければ，高さが 1 m 以下の物体も見ることができが近いところの物体は上下反転した鏡像は見えないこる．これは，基本的には，地球が丸みを帯びているたとを示している．また，右図は，初期温度26℃，視点め，低い高度からでは見えない部分も，視点の高さを1 m の場合の図であるが，仰角－0.04° 付近で線が切高くすれば見えることに対応している．また， 4 km

れており，これより仰角を下げても海面が見えるのみ

より遠い物体については，光路が交わっていることかであることを示す．この場合，曲線が顕著な U 字とら，蜃気楼として観測されることもわかる．視点高度

なっておらず，下位蜃気楼として観測されないわけでが 1 m の場合には，8 km 先の，4 ‒10m 付近の物体がはないものの，迫力に欠けるものとなるだろう．

蜃気楼として見えるのに対し，視点高度が 5 m の場合
は， 5 m 以下の高さの部分が蜃気楼として見えること

6 ．議論になる．また，視点の高さが 1 m の場合には，1.5km

ここで得られた結果については，第一近似的には定程度の距離の物体からの光路が既に交わっていること

量的に意味があると考えられるものの，計算の方法にから，視点の高度が低いほど，近くの物体でも蜃気楼

不十分な点もある．第一に，LES の計算は鉛直水平解となりうることがわかる．

像度が20cm で行ったが，50cm 以下の高度の温度プロ

さらに，初期気温を26℃にした場合の結果を見る

ファイルがかなり重要であるため，定量的により厳密（第 8 図の右列）．この時には，左列の初期気温が23℃な議論をしたい場合にはもう少し解像度を高める必要の条件の時と比べて，交わっている光路の角度範囲がもあるだろう．ただし，この点については，温度プロ

狭く，したがって，蜃気楼は上下に狭い領域のみに現ファイルが相似則にほぼ乗っていることから考える

れ，あまり目立つものは見られないことがわかる．しと，解像度を上げて得られるプロファイルは，相似則

かし，この場合も蜃気楼は全く観測されないわけではによる内挿で得られるものと近いと推測されるため，ないことになる．後で述べるが，この温度プロファイ

それほど影響は大きくないと推測される．第二に，こルは，海洋上ではごくごく一般的に見られるプロファ

こでの LES の計算は，水面が固定して動かないと仮定

イルであると思われる．

して行っているが，実際には水面は，風速が弱めだと

第 9 図に，各距離の物体に対する観測者の仰角（横は言え，ゆらゆらと多少は揺れているはずである．そ軸）と物体の高度（縦軸）の関係を示す．左図が風速の揺らめきにより，温度プロファイルも影響を受ける

3 m/s で，初期気温23℃，視点高度 1 m の場合である

だろうが，それがどの程度かを見積もることは難しが，例えばこの一番上の線は，観測者の仰角を変えてい．第三に，本研究における計算では，大気境界層がいったときに，9.5km 先の物体のどの高さの部分が見

空間的に一様であると仮定して計算を行ったが，実際えるのかを示している．仰角を＋0.05° から下げてには，岸からの距離等によって，大気境界層の構造はいった際，－0.03° 付近で 8 m ほどの高さの部分が見

空間的に非一様な構造をもつはずであり，それを考慮えるが，さらに仰角を下げていくと，見えるのは物体

すると計算結果は変わってくるであろう．

のより上の部分となり，仰角－0.07° で15m ほどの高

さて，今回のように，海面水温が高く，大気温度がさの部分が見えることになる．つまり，9.5km 先の

それより低い場合には，このような大気温度プロファ

8 m の高さより上の部分が反転して鏡像となって見えイルは，かなり一般的なものであるように思われる．

るということである．この曲線が U 字型になり，異なイファティ沖の温度プロファイルは，低緯度の比較的る 2 つの仰角で同じ高度が見える場合に，下位蜃気楼

温度が高い海上に，夜間の放射冷却で冷やされた明けが見えていることになる．なお，仰角が－0.07° より方の空気が陸風によりゆっくり流れ込んで形成された

小さいところでは曲線が途切れているが，仰角がよりものとも考えられる．しかし，このような温度プロ

下向きになると海面が見えるということである．

ファイルは，ごく日常的に生じると推測される．さら中図は，視点高度が 5 m の場合の図であるが，高度に，より弱い温度差でも蜃気楼が見られるはずであるの 最 小 値 を 取 る 仰 角 の 値 は， 先 ほ ど よ り も 小 さことが示されており，これはごくありふれた条件であく，－0.07° 付近となっている．また，この際の高度る．第10図に，ECMWF 再解析データ ERA‒Interimの最小値は，視点高度が 1 m の場合より小さい．距離データ（Dee et al. 2011）より計算した，世界の海域にが近いところの物体に対する線（下の方の何本かの線）

おける 2 m 気温と海面水温の差を示す．熱帯から亜熱

2020年 2 月

49

136

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―

帯にかけては，ほとんどの海域で 2 m 気温の方が海面温度 7 ℃，風速 8 m/s の条件で同様に LES 計算を行

水温より 1 ℃から1.5℃低い状態であり，海面近くのい，光路計算を行った結果を最後につけておく（第11温度構造は第 5 図で示した気温26℃，風速 1 m/s の状図）．なお，ここで与えた条件は境界層がより発達する態に近いと考えられる．第 8 図で示したように，このものとなっており，広い計算領域を必要とする．この

温度プロファイルでも蜃気楼は見える可能性がある．

ため，鉛直・水平解像度を40cm とやや粗くすること

さらに，陸上近くでは明け方の放射冷却による陸風で計算領域を確保した．この図を見ると，観測者の視で， 2 m 気温と海面水温の差はより開くであろう．そ点が 1 m でも 5 m でも，これまでの条件の計算結果にうなると，今回と同じような観測条件になることは頻

比べて光路がより大きく曲がっていると共に，より近繁にあるように思われる．また，第10図からわかる通い距離で大きく交差している．このことは，この条件

り，冬の日本付近は，暖流上に吹き付けるユーラシア

では，より顕著な下位蜃気楼が見えることを意味して大陸からの北西風により，世界の中でも最も 2 m 気温

いる．

と海面水温の差が大きくなる地域であり，この意味では，世界で最も下位蜃気楼が見えやすい場所なのかもしれない．

本研究では，マダガスカルで見た蜃気楼をきっかけ

この気象条件を想定して，海面水温17℃，初期大気第10図に，大気境界層を LES で計算し，それをもとに下位蜃

全球の 2 m 気温と海面水温との差（ 2 m 気温－海面水温；単位：K）．ERA‒Interim データを使用．1979‒2008年の30年間の気候値であり，海氷が 1 ％以上存在する領域はマスクしている． 1 月平均（左図）及び
7 月平均値（右図）．

第11図

50

7 ．最後に

第 8 図に同じ．ただし，海面水温17℃，初期気温 7 ℃，風速 8 m/s の結果．視点の高さ 1 m（左図）， 5 m（右図）の結果．
〝天気〞 67．2．

137

下位蜃気楼の光路計算―マダガスカルで見た蜃気楼―気楼の光路計算を行った結果を紹介した．興味を持っのテーマになりうるかもしれない．

ている多くの方に読んでいただくべく，できるだけわ
かりやすくまとめたつもりである．また，LES を使って大気境界層の構造を再現し，このような下位蜃気楼
の計算を行ったのは，学術的な意義も大きい．

謝

辞

本研究の一部は，日本学術振興会・科学研究費助成事業（JP18H03363，JP19H05699）の支援により実施

さて，今回，蜃気楼を撮影した際，それを蜃気楼だ

されました．本研究で使用した ERA‒Interim データと認識していたわけではなく，また，こうした研究には，ECMWF より提供されたものです．担当編集委員発展させるとは思っていなかったため，蜃気楼を観測の萩野谷成徳氏には的確なコメントをいただき，感謝

した位置や対象となる物体の方角やそこまでの距離

します．マダガスカルにおいては JICA の梅永優衣氏等，確認も記録もしなかった．こうした研究に発展さにたいへんお世話になりました．2019年気象学会春季

せるとわかっていれば，地理的な観測条件もより詳細

大会のポスター発表において，立ち寄り，議論を深め，に確認できたはずであり，また，現地でも，観測頻度

また投稿を勧めてくださった，東京大学の佐藤正樹教

やその季節変化，観測される時間帯など，詳細に証言

授，三重大学の立花義裕教授，桜美林大学の森を取っておけばよかったと悔やまれる．そうした情報

授，境界層研究で有名な山田哲二さんらに感謝します．

厚教があれば，光路計算を行い逆問題として解くことで，海面付近の大気境界層の温度構造のより詳細な推定もできたかもしれない．
さて，日本蜃気楼協議会（2016）によれば，下位蜃
気楼は全国各地で頻繁に見られるとのことである．しかし，一般的な認識として，蜃気楼が頻繁に見られるとは捉えられていない．それはなぜであろうか？本研

略語一覧

ECMWF: European Centre for Medium‒Range Weather
Forecasts
LES: Large Eddy Simulation
MODIS: MODerate resolution Imaging Spectroradiometer

究では，観測者の視点の高さにより，蜃気楼の見え方は大きく異なり，視点が 1 m の高さでは比較的近くの物体でも蜃気楼となりうるが， 5 m の高さではより遠くの物体でないと蜃気楼とはならないことを示している．また，視点の高さが 1 m の場合の方が，物体のより高い部分が鏡像となるため，空も鏡像となりやす
く，浮島として観測されやすいとも言えるだろう．
1 m の視点で遠景を見ることは日常生活では少ないだ
ろうが，視点を低くすればかなり頻繁に下位蜃気楼を見ることができるのであろうか？日本蜃気楼協議会（2016）は，琵琶湖の上位蜃気楼が発生することは近年になって知られるようになったことや，北海道の上位
蜃気楼が近年まで一般にあまり認知されていなかったことなどを述べ，上位蜃気楼は発生しても誰も気づいていなかったり報告がされていないだけで，もっといろいろな場所で発生している可能性を指摘している．
下位蜃気楼は頻繁に発生しているとのことであるが，その詳細な発生率のデータは存在しないようである．
下位蜃気楼の実際の出現率を，様々な地域で，その季節依存性や時刻依存性を含め，詳細に明らかにすることは，一つの興味深いテーマであり，一般の方々や学

参

考

文

献

Beljaars, A. C. M., 1994: The parametrization of surface
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Dee, D. P. et al., 2011: The ERA‒Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation
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遠藤修一，塚脇真二，奥村康昭，2005：トンレサップ湖（カンボジア）に出現した下位蜃気楼．天気，52，3‒4．

飯塚悟，近藤裕昭，2008: LES の基礎．気象研究ノート，（219），1‒20．
木下正博，市瀬和義，2002：富山湾における上位蜃気楼の発生理由―気温の鉛直分布が示す新たな事実―．天気，49，57‒66．

中川達朗，2009：魚津（富山県）における春型蜃気楼発生の気象特性．天気，56，939‒943．

中西幹郎，2009：LES．天気，56，477‒478．

日本蜃気楼協議会，2016：蜃気楼のすべて ! 草思社，108pp．
大鐘卓哉，金子和真，2009：石狩湾における2008年の上位
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柴田清孝，2013：安定成層大気による多像の蜃気楼：レイ・トレーシングと温度構造推定の可能性．天気，60，

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校の生徒などを巻き込んだシチズンサイエンスの一つ

2020年 2 月

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