大気の川

Kamae et al. (2017)は${\displaystyle IVT}$（Integrated Water Vapor Transport）を、${\displaystyle {g}}$を重力加速度、${\displaystyle {p}}$を比湿、${\displaystyle {u}}$と${\displaystyle {v}}$をそれぞれ水平風の東西・南北方向の成分とした上で、以下のように定義した。

${\displaystyle IVT={\sqrt {({\frac {1}{g}}\int \limits _{1000}^{300}{qu}{dp})^{2}+({\frac {1}{g}}\int \limits _{1000}^{300}{qv}{dp})^{2}}}}$

この上で

• IVTが平年値と140以上の偏差がある。
• 780000平方キロメートルを超える面積
• 1500キロメートルを超える長さ
• 短辺と長辺の比が1.325を超える

ものを「大気の川」としている[9]。

2019年にen:Geophysical Research Letters誌上で掲載された論文では、大気の川を「よく熱帯の海上に端を発する、長く蛇行する水蒸気の柱」と定義している[10]。

2015年12月5日に観測された強い大気の川の層状降水量

「大気の川（Atmospheric River）」という用語は、1990年代前半にマサチューセッツ工科大学の研究者であったReginald NewellとYong Zhuによって水蒸気の帯の狭さを表現する言葉として作られた[2][4]。大気の川は長さ数千キロメートル、幅数百キロメートルに及ぶこともあり、1つの大気の川が輸送する水蒸気量はアマゾン川を超えることもありうることが明らかとなった[3]。大気の川は通常半球につき3から5個存在しており、これの強さは過去1世紀と比較してわずかに強くなっていることも明らかとなった[13]。

データモデリングの進歩に伴って、特定の気柱内のみの水蒸気量を考えるIWV（Integrated water vapor）のみならず、時間的な移動を捉えることが可能なIVT（Integrated Water Vapor Transport）が大気の川の解析に対して用いられるようになった[14]。

2011年のアメリカ地球物理学連合が発行するEoS誌の記事によれば、1998年までにSSM/Iなどを用いた、極軌道を周回する気象衛星によるリモートセンシングが充実したことによって大気の川の概念が注目されるようになった[15]。

大気の川は地球上の水循環に大きな影響を及ぼしている。緯度方向での水蒸気輸送量では10%以下であるが、経度方向での水蒸気輸送量の90%を大気の川が担っている[3]。また、地球上で発生する水蒸気の拡散の内、22%が大気の川によるものであるとされている[16]。

北アメリカ大陸の西海岸[17][18]、西ヨーロッパ[19]、北アフリカ[4]、イベリア半島、イラン[20]、ニュージーランド[16]などといった、中緯度帯の西岸において洪水を引き起こす異常な降水の原因として大気の川の存在が挙げられている[21]。反対に大気の川が存在しないことによることで、南アフリカやスペイン、ポルトガルなどで旱魃が発生していると考えられている[16]。

アメリカ合衆国

GOES11衛星による2010年12月北アメリカブリザード時に発生した大気の川の衛星画像。

西海岸に所在するカリフォルニア州では降雨量が一定しない。この原因の一つとして考えられることが暴風雨の規模や回数が一定しないことであり、それがために水収支が一定しない。このためカリフォルニア州は水管理と暴風雨の予測に対する研究の重要なケースとなっている[7]。大気の川はカリフォルニア州の年間総雨量のうち、30%から50%に関与していることが2013年の研究で明らかとなっている[22]。2018年11月23日に発表された合衆国地球変動研究プログラム（USGCRP）の第4次国家気候評価報告書では、米国西部沿岸における降雨と積雪の30〜40%を「着陸する大気の川（landfalling atmospheric rivers）」が占めている」としている[23]。この「着陸する大気の川」はカリフォルニア州のみならず、合衆国西部の州における深刻な洪水との関連性が指摘されている[8][21]。13の連邦機関が関係するUSGCRPはその提言の中において、「地球温暖化に伴う蒸発量の増加と大気中の水蒸気量の増加によって、西海岸へ上陸する大気の川の頻度と深刻さが増す可能性が高い」とした[8][23][24][25]。

NOAAのPaul J. Neimanが率いる調査チームは「北米地域再分析（NARR）」と呼ばれる分析を行い、1998年から2009年までの11年間においてワシントン州西部での年間ピーク日流量（APDF）のほぼ全てで大気の川が見られたと、2011年に結論付けた[26]。

2019年5月14日付けのサンノゼに本拠を置く新聞であるThe Mercury Newsは、大気の川を「空に浮かぶ巨大な水のベルトコンベア」と表現し、カリフォルニアの降水量の半分を占めるパイナップルエクスプレスの主要な原因であると紹介した[27]。カリフォルニア大学サンディエゴ校のCenter for Western Weather and Water Extremeの長であり長年大気の川の研究を行ってきたMarty Ralphは、大気の川は冬によく発生すると述べている。彼は2018年10月から2019年の春にかけて47本の大気の川が発生したとしており、そのうち12本がStrongもしくはExtremeに分類されているとした。また2019年5月にはWeakやModerateと分類される弱い大気の川が発生し山火事の抑制に寄与したが、Ralphは「気候が変化している」という理解から、「その変化がどのように働くのか」という理解への変化が起きていることを指摘している[28]。

オーストラリア

ひまわり8号によって観測されたオーストラリア森林火災 (2019年-2020年)の期間中に発生した「雲の帯」。

オーストラリア北西雲帯はインド洋を起源とする大気の川の影響を受けることによって、オーストラリアの北西部から南東部にかけて大雨をもたらすことがある。東部インド洋の水温が西部インド洋と比較して低い時、すなわち負のダイポールモード現象が発生している際にこのような大気の川が発生しやすいとされている[30][31]。またこれとは別に大気の川はオーストラリアの南や東において発生することがあり、暖かい季節によく発生するとされている[14]。

• 集中豪雨
• 線状降水帯
• 日本海寒帯気団収束帯（JPCZ）
• 湿舌
• ARkStorm - USGSが発表した1000年に1度レベルの大気の川による災害予測。
• 大気の湖
• マッテンジュリアン振動
• 熱帯収束帯
• ハドレー循環
• ダイポールモード現象
• 大気海洋相互作用

• What are atmospheric rivers? - NOAA
• atmospheric river - Glossary of Meteorology
• What is an Atmospheric River? - YouTube