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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

すなは どこで うまれて、どこまで たびを するの?

空を黄褐色にする黄砂は、どこで生まれ、どこまで旅をするのか

黄砂はどこで生まれ、どこまで運ばれるのか ── 海への鉄の供給も調べる

分野:自然

はるの そらが、きいろっぽく けむる ひが あります。この すなの つぶは、おもさで くらべると 0.004ミリメートルほどの ものが いちばん おおい、ちいさな ものです。たいへいようを こえて、アメリカの ほうまで とんだ、という ほうこくも あります。

そんなに ちいさな すなは、どこで うまれて、どうやって ここまで くるのでしょう。この きじを よむと、すなの たびの みちすじと、うみの プランクトンに とって の やくわりが わかります。

春の空が黄褐色にけむる日があります。日本に届く黄砂の粒は、質量で見ると直径0.004mm(4マイクロメートル)ほどのところに山があり[1]、東アジアで舞い上がった粒が太平洋を渡って北米やグリーンランドまで運ばれたという報告もあります[2]。

そんなに細かい砂は、どこで生まれ、どうやってここまで来るのでしょう。海に降った黄砂は、迷惑なだけなのでしょうか。この記事を読むと、砂の旅の道すじ、春に多い理由、煙霧とのちがい、そして海の植物プランクトンとの関係が分かります。

日本に到達する黄砂は、質量粒径分布が直径4μm付近にピークをもち[1]、東アジア起源の粒子が太平洋を横断して北米やグリーンランドに達した例も報告されている[2]。細かい砂が数千キロを移動できるのはなぜか。西部北太平洋のある海域では、黄砂など大気から降る粒子が鉄供給の一部を担うと推定された。

この記事を読むと、黄砂の発生域と輸送の条件、春に集中する季節性、煙霧との統計上の違い、輸送中に粒子が取り込むもの、西部北太平洋での鉄供給の推定値、そして観測の方法が分かる。

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1. すなは どこで うまれるの?

1. 空を黄褐色にする砂は、どこで生まれるのか

1. 発生域 ── 砂塵嵐が土壌・鉱物粒子を数千メートルまで運ぶ

おおきな さばくの ある ところで、つよい かぜが ふくと、すなが ぐんぐん まいあがります。たいりくの ないりくに ある タクラマカンさばくや ゴビさばく、こうどこうげんなどが、その ばしょです[1]。

まいあがった すなや つちの つぶは、なんと 数千メートルの たかさまで のぼる ことが あります。そこで ふいている ひがしへ むかう かぜに のって、ちゅうごくや かんこく、にほんへ やって きます。

この かぜは 「へんせいふう」と よばれます。でも、すなが たくさん とぶのは、なぜか はるに おおいのです。

黄砂の生まれ故郷は、ユーラシア大陸の内陸にある乾燥・半乾燥地域です。タクラマカン砂漠、ゴビ砂漠、黄土高原などが代表的な場所として挙げられます。そこで強い風による砂塵嵐が起き、土や鉱物の粒が数千メートルの高さまで巻き上げられます[1]。

巻き上げられた粒は、上空を西から東へ吹く偏西風に乗って、中国や韓国、日本へ飛んできます。気象庁は、こうして運ばれた多量の砂じんが空に浮かびながら降りてくる現象を黄砂と説明しています[2]。

ただ、砂漠があれば毎日黄砂が飛ぶわけではありません。黄砂が出るかどうかや量は、発生域の風の強さだけでなく、地面の状態にも左右されます。植物の生え方、雪が積もっているか、土が湿っているか、土の粒の大きさなどです[2]。では、日本ではなぜ春に多いのでしょう。

黄砂は、タクラマカン砂漠・ゴビ砂漠・黄土高原など乾燥・半乾燥地域で、強風による砂塵嵐によって数千メートルの高度まで巻き上げられた土壌・鉱物粒子が、偏西風に乗って中国・韓国・日本などへ飛来する現象である[1]。気象庁の説明でも、東アジアの砂漠域や黄土地帯から吹き上げられた多量の砂じんが、上空の風で運ばれながら浮遊し降下する現象とされる[2]。

ここで注意したいのは、発生の条件が風だけでは決まらない点である。発生の有無と量は、発生域の強風の程度に加え、植生・積雪の有無・土壌水分量・土壌粒径といった地表面の状態と、上空の風の状態によって大きく左右される[2]。砂漠という場所と、強い風という引き金の間に、地表の条件という第三の要素が挟まっている。

それでは、日本で黄砂が観測される時期に偏りがあるのはなぜか。

2. どうして はるに おおいの?

2. 黄砂が春に集中するのはなぜか

2. 季節性 ── 月別平年値が示す3〜5月への集中

にっぽんで すなが とんで くる ひを かぞえると、4がつが いちばん おおく、へいきんで 6.2にちです。3がつは 4.4にち、5がつは 2.7にちです。2がつは 1.2にち。ほかの つきは、0.5にち より すくない[2]。

はるに おおい わけは、ゆきが とけた あとの じめんに ありそうです。つちが かわいて、くさも まだ あまり はえて いない じきに、つよい かぜが ふくと、すなが まいあがりやすい と いわれます。

では、まいあがった すなの つぶは、どのくらい ちいさいのでしょう。

気象庁が国内11地点で数えた黄砂の観測日数を、1991年から2020年まで平均すると、4月が6.2日でいちばん多く、3月が4.4日、5月が2.7日です。2月は1.2日で、ほかの月は0.5日より少なくなっています[2]。春に集中していることが、数字からも分かります。

理由としては、雪が解けて地面が現れ、乾いたのに、植物がまだ十分に生えていない時期だから、といわれます。地表の状態が黄砂の量を左右する[2]ことと、話がつながります。

では、そうして舞い上がった砂は、日本に着くころ、どのくらいの大きさになっているのでしょう。

気象庁の月別黄砂観測日数の平年値(1991〜2020年の平均、国内11地点)は、2月が1.2日、3月が4.4日、4月が6.2日、5月が2.7日で、他の月は0.5日未満である[2]。3〜5月に集中する、というのが数字から読み取れる季節性だ。

春に多い理由は、融雪後に露出した地表が乾燥し、植生がまだ十分でない時期に、温帯低気圧などに伴う強風が砂塵を巻き上げやすいからだ、と説明されることが多い。ただし、前節のとおり、発生は地表面の状態と風の両方に左右される[2]ので、個々の年の多少は、その年の条件で変わる。

次に、輸送の条件を左右する粒径を見る。

3. なぜ とおくまで とんで こられるの?

3. 日本に届く粒は、どのくらい小さいのか

3. 粒径と長距離輸送 ── 直径4μm付近にピーク

ちいさな つぶほど、とおくまで とべます。おおきな つぶは、おもいので、すぐに じめんへ おちて しまいます。

にほんに とどく すなの つぶは、つぶを おもさで くらべると、0.004ミリメートル あたりの ものが いちばん おおいと いわれます[1]。1ミリメートルの 250ぶんの 1です。

この ちいさな つぶが、たいへいようを こえて、アメリカや グリーンランドまで はこばれた、と ほうこくされて います[2]。すなの つぶは、かるい ほこりのように、そらを たびして いるのです。

空に舞い上がった黄砂のうち、直径10マイクロメートル(0.01mm)以上の比較的大きな粒は、重力でわりあいすぐ落ちます。遠くまで運ばれるのは、数マイクロメートル以下の小さな粒です[2]。

日本に届く黄砂を、質量で見た粒の大きさの分布で調べると、直径4マイクロメートル(0.004mm)付近に山があります[1]。1mmの250分の1で、砂場の砂よりずっと細かい粒です。

この細かさも、遠くまで運ばれる理由の一つです。東アジアで生まれた粒が太平洋を横断して北米やグリーンランドに運ばれたことも報告されています[2]。ところで、空がけむって見える日は黄砂の日だけではありません。煙霧という別の現象もあります。

大気中に舞い上がった黄砂粒子のうち、粒径10μm以上の比較的大きな粒子は重力で速やかに落下し、数μm以下の小さな粒子が上空の風で遠くまで運ばれる[2]。日本に到達する黄砂の質量粒径分布のピークは、直径4μm付近である[1]。4μmは0.004mmで、1mmの250分の1にあたる。

10μmが0.01mmであることを考えると、「大きいほうの粒子」でも肉眼で一粒ずつ見分けられる大きさではない。落下速度が粒径によってこれだけ違うため、発生域から離れるほど、残る粒は小さいほうに偏っていく。ここまでは資料の記述どおりだが、偏りの度合いを示す数値は、今回の資料にはない。

東アジア起源の黄砂が太平洋を横断して北米やグリーンランドに運ばれたことも報告されている[2]。では、空が黄褐色にけむる現象は、すべて黄砂なのか。

4. 「えんむ」と おなじ ものなの?

4. 黄砂と煙霧は、どうちがうのか

4. 黄砂と煙霧 ── PM2.5超過率と粒径比の比較(2003〜2012年度)

「えんむ」は、かわいた ちいさな つぶで、とおくが みえにくく なる ことです。こうじょうや くるまの はいきで おきる こともあります[7]。こうさとは、べつの げんしょうです。

かんきょうしょうの ちょうさでは、ちいさな つぶの 「PM2.5」が おおい ひの わりあいを しらべました。ぜんぶの ひでは 4.1%、こうさの ときは 40.1%、えんむの ときは 28.1%でした。

こうさの ひは、ふだんの およそ 10ばいです。えんむの ひも、ちいさな つぶが おおい ひが あります。

煙霧は、気象庁の用語で、乾いた微粒子のために見通しが悪くなる現象です。黄砂とは別の現象で、工場や自動車の排気などで起きることもあれば、遠くから運ばれた粒で起きることもあります[7]。空がけむって見える点は同じでも、原因も粒の種類も同じとは限りません。

環境省の調査報告(2003〜2012年度のデータ)では、PM2.5の日平均が1立方メートルあたり35マイクログラムを超えた割合が、全体では4.1%でした。黄砂のときは40.1%で、全体の約10倍です。煙霧のときは28.1%でした[7]。

もう一つ、PM2.5と、より大きな粒も含むSPMの比では、大規模な黄砂や煙霧のときの平均が、黄砂は0.50、煙霧は0.79でした[7]。この調査の大規模な例では、煙霧のほうが細かい粒の割合が高いということです。黄砂の日は空気の質の情報にも注意が向けられる理由が、ここから見えてきます。

煙霧は、気象庁の用語で乾いた微粒子による視程障害を指し、黄砂とは別の現象である。原因は工場・自動車の排気などの人為的なものが中心だが、長距離輸送で起きる場合もある[7]。では、両者を粒子の面から比べるとどう見えるのか。

環境省の黄砂実態解明調査報告書(2014年3月公表、2003〜2012年度のデータ)では、PM2.5の日平均値が35μg/m³を超えた割合は、全体で4.1%、黄砂時で40.1%、煙霧時で28.1%だった。黄砂時は全体の約9.8倍にあたる[7]。

粒径の目安として使われるPM2.5/SPM比(小さい粒子の割合の目安)は、大規模黄砂・大規模煙霧時の平均で黄砂が0.50、煙霧が0.79で、この調査の大規模事例では煙霧のほうが細かい粒子が多い。黄砂が微小粒子の濃度を押し上げる一方、その粒径構成は煙霧と異なる。両者は同じ「視程の悪化」でも、粒子の面では別の顔をもつ、ということだ。

では、黄砂の粒子は、運ばれる間に何かを取り込むのか。

5. たびの とちゅうで、なにが のるの?

5. 砂の粒に、何が乗って旅をするのか

5. 輸送中の混合 ── 鉱物・汚染物質・細菌

すなの つぶには、せっえいや ちょうせきなどの、いしの もとに なる ものが ふくまれて います[1]。とおくまで はこばれる とちゅうで、くうきの よごれを とりこむ ことも あるかもしれない、と いわれます。

かなざわ だいがくの ひとたちは、ちゅうごくの とんこうと、にほんの かなざわ・すずの うえで、そらを ただよう ものを あつめました。しらべたのは、ちじょうから 600〜1000メートルの たかさです。

さばくと にほんの そらで あつめた つぶを くらべると、おなじ なかまの さいきんの はいれつが みつかりました[6]。とおくまで はこばれた かのうせいが あります。

黄砂の粒には、石英や長石などの鉱物が含まれます[1]。遠くまで運ばれる途中で、人の活動による大気汚染物質を取り込んで、性質が変わっている可能性もあるとされます。

金沢大学の研究チームは、中国の敦煌と、石川県の金沢・珠洲の上空600〜1000mに係留気球を使って空気中の粒を集めて調べました。タクラマカン砂漠でも日本でも、共通する塩に強い細菌の遺伝子配列が見つかり、長距離輸送された可能性のある細菌の種類(バチルス属)が特定されています[6]。

砂の粒は、旅の乗り物にもなるようです。では、海の上に降りた粒は、何をするのでしょう。

黄砂粒子には、石英・長石などの鉱物が含まれ[1]、輸送途中で人為起源の大気汚染物質を取り込んで変質している可能性が指摘されている。ただしこの点は、混合の度合いまで定量した資料を今回は用いていない。

粒子が運ぶのは無機物だけではない。金沢大学の研究(環境省推進費、平成19〜20年度)は、中国・敦煌と金沢・珠洲の上空600〜1000mで、係留気球により空気中の粒を採取した。その結果、タクラマカン砂漠でも日本の大気中でも共通の耐塩細菌の遺伝子配列が検出され、長距離輸送された可能性のある細菌種(Bacillus属)が特定された[6]。

ここで言えるのは、共通の配列が見つかった、という範囲までである。粒子が大気中で何を運ぶかは、観測の細かさによって答えが変わる。では、運ばれた粒子が最終的に降る場所である海では、何が起きるのか。

6. うみに ふった すなは どうなるの?

6. 海に降った黄砂は、プランクトンの栄養になるのか

6. 黄砂と海洋 ── 西部北太平洋亜寒帯域の鉄供給

すなは うみにも ふります。うみの なかの ちいさな いきもの、しょくぶつプランクトンは、「てつ」が ないと そだちません[5]。

にほんの けんきゅうグループが、うみの みずに ふくまれる せっえいの つぶから、たいりくの すなが どのくらい ふったかを みつもりました。そして、きたたいへいようの にしの ほうで、てつの ぜんぶの 4わりくらいが、そらから おりて きたものと わかりました。

この 4わりには、すなだけで なく、ひとが だした ちいさな つぶも まざって います。この けんきゅうで しらべた うみでは、そらから おりる つぶが、てつを とどける やくわりも あると わかりました。

黄砂は海にも降ります。JAMSTEC(海洋研究開発機構)など4機関の研究チームは、海水中の石英粒子から、西部北太平洋の亜寒帯域に降る黄砂の量を推定しました。この研究は2023年に発表されています[5]。

その結果、植物プランクトンの成長に欠かせない鉄のうち、約4割が、黄砂と人間活動由来の粒子を含む大気経由で海面に運ばれていると示されました[5]。海が鉄を、上から受け取っているのです。

この4割は、黄砂だけの数字ではなく、調べたのもこの海域だけです。それでも、空を汚すものとして見られがちな黄砂が、遠い海の生きものを支える面をもつことが分かります。ところで、この黄砂の日は、どうやって数えているのでしょう。

黄砂は海洋にも降下する。JAMSTEC・北海道大学・広島大学・九州大学の研究(2023年、Scientific Reports)は、海水中の石英粒子から西部北太平洋亜寒帯域への黄砂降下量を推定し、植物プランクトンに必須の鉄のうち約4割が、黄砂と人為起源エアロゾルなど大気経由で海面にもたらされることを示した[5]。

数値の内訳を見ると、4〜7月の黄砂による溶存鉄の供給量は1日あたり0.9±0.3μg/m²で、海洋中層からの供給(約2.2)の半分近くに相当する[5]。つまり、春から初夏にかけては、大気が鉄の重要な入り口になる。

ただし、4割は黄砂単独ではなく、人為起源エアロゾルを含む大気経由の合計である。また、対象は西部北太平洋亜寒帯域に限られ、他の海域にそのまま当てはめることはできない。迷惑な現象として語られがちな黄砂に、生態系を支える面もある、という点は、観測の粒度で確かめられた事実だ。では、こうした現象の日数は、誰がどう記録しているのか。

7. すなの ひは、どうやって かぞえるの?

7. 黄砂の日は、どうやって数えるのか

7. 観測 ── 目視とライダー、2023年の数字と長期傾向

きしょうちょうの ひとは、そらに すなの つぶが ういて いるかを、めで みて きろくします。あわせて、レーザーの ひかりを うえへ だす 「ライダー」と いう そうちで、うえの すなの りょうも はかって います[4]。

2023ねんは、すなが みえた ひが 14にち ありました[3]。ふえて いるか どうかは、ねんごとの ちがいが おおきくて、はっきりした かたむきは ありません。

気象庁は、職員が目で見て、空気中に黄砂の粒が浮いていると判断したときに、黄砂として記録します。あわせて、レーザー光を空に向けて発射するライダーという装置で、上空の黄砂の量を地上から測っています[4]。

2023年の観測日数は14日、のべ日数は40日でした。1967年から2023年までのデータを見ても、年ごとの変動が大きく、はっきりした増減の傾向は見られていません[3]。「最近は増えている」と言い切れる状況ではないのです。

なお、目視の観測は2024年3月末に、東京と大阪を除く地点で終わりました[3]。数え方も、時代とともに変わっています。

気象庁の黄砂の記録は、職員が目視で、大気中に黄砂粒子が浮遊していると判断したときに付けるもので、あわせてライダー(レーザー光)で上空の黄砂の飛来量を地上から測定している[4]。目視には主観が入りうるが、長期間同じ方法で続けることで、年ごとの比較ができる。

2023年の観測日数は14日、のべ日数は40日だった。1967〜2023年ののべ日数には有意な変化傾向がなく、年々の変動が大きい[3]。したがって、黄砂が近年増えている、あるいは減っているとは言えない。

なお、目視観測は2024年3月末に、東京・大阪以外の地点で終了した[3]。これから長期の系列を見るときは、観測方法の変更にも気をつけたい。

8. じぶんでも しらべて みよう

8. 自分でも調べてみたくなったら

8. 自分でも調べてみたくなったら

きょう できること

はるに、テレビや スマートフォンの てんきよほうで 「こうさ」の ことばが でたら、おうちの ひとと いっしょに、そらの いろを 見て みましょう。とおくの やまが、ふだんより ぼんやり みえるでしょうか。たいようは、ちょくせつ 見ないで ください。

こうしきの 情報じょうほう

きしょうちょうの ホームページで、「こうさ」の ひの かずや、よほうを 見る ことが できます。

今日できること

春に天気予報で黄砂の予測が出たら、窓の外の遠くの景色が、ふだんよりかすんで見えるかを、家族と見比べてみましょう。太陽は直接見ないようにします。

公式情報

気象庁の黄砂情報のページでは、黄砂の観測日数の推移や予測分布が見られます。環境省の黄砂のページには、黄砂とPM2.5の関係の資料があります。

今日できること

黄砂の予測が出た日に、遠景の見え方を記録し、公表されるPM2.5の値を記録し、黄砂が出ていない日と比べてみる。太陽は直接見ない。

公式情報

気象庁の黄砂観測実況・診断のページで長期の観測日数を確かめ、環境省の黄砂実態解明調査報告書と読み比べてみるとよい。年の傾向を見るときは、観測方法の変更(2024年3月末)にも注意する。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

発生と輸送は環境省・気象庁の説明に、海への影響は研究機関の発表に、統計は気象庁と環境省の資料に依拠する。数字は、資料に書かれた範囲だけを使った。

  1. 環境省「黄砂」 https://www.env.go.jp/air/dss/ (発生域・粒径・鉱物)
  2. 気象庁「令和7年度数値予報解説資料集 1.7.17 全球エーロゾルモデル」 https://www.jma.go.jp/jma/kishou/books/nwpkaisetu/R7/1_7_17.pdf (黄砂の定義・季節性・粒径・長距離輸送)
  3. 気象庁「黄砂観測実況/診断」 https://www.data.jma.go.jp/env/kosahp/kosa_shindan.html (観測日数・長期傾向)
  4. 気象庁「黄砂に関する情報(黄砂観測)」 https://www.jma-net.go.jp/fukuoka/gyomu/kousa.html (目視とライダーの観測)
  5. JAMSTEC・北海道大学・広島大学・九州大学 プレスリリース(2023年9月29日) https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/231002_pr.pdf (海洋への鉄の供給)
  6. 環境省 環境研究総合推進費「RF-072」成果 https://www.env.go.jp/earth/suishinhi/wise/j/J08RF072200.htm (黄砂と細菌)
  7. 環境省「黄砂実態解明調査報告書」(2014年3月公表) https://www.env.go.jp/press/17948.html (煙霧との比較・PM2.5)

なおした ところ

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