その他の用法については、「Snow (曖昧さ回避)」を参照してください。
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雪
吹きだまりの雪の中を進むノルウェーの列車
物理的特性
密度 （ρ）0.1～0.8 g/cm 3
機械的特性
引張強度（σt ）1.5～3.5 kPa [ 1 ]
圧縮強度 （σ c）3～7MPa [ 1 ]
熱特性
融点 （T m）0℃
熱伝導率 （k）密度0.1～0.5g/cm 30.05～0.7 W/(K·m)
電気的特性
誘電率 （εr ）乾燥雪の密度0.1～0.9g/cm3の場合1～3.2
雪の物理的特性は、出来事ごと、サンプルごと、そして時間の経過とともに大きく変化します。

シリーズの一部
天気
温帯と極地の季節
熱帯の季節
嵐
降水量
トピック
用語集
アイコン 天気ポータル

雪は個々の氷の結晶で構成されており、通常は雲の中で大気中に浮遊しながら成長し、その後落下して地面に積もり、そこでさらに変化します。[ 2 ]雪は、そのライフサイクル全体を通じて凍った結晶水で構成されており、適切な条件下では、氷の結晶が大気中に形成され、ミリメートルサイズに成長し、沈殿して表面に積もり、その場で変態し、最終的に溶けたり、滑り落ちたり、昇華したりします。

吹雪は、大気中の水分と冷気を栄養源として形成され、発達します。雪片は、 大気中の粒子の周囲に過冷却水滴を引き寄せ、六角形の結晶に凍結することで核を形成します。雪片は様々な形状をとりますが、基本的な形状としては、板状、針状、柱状、霧氷などがあります。雪が積もって積雪になると、吹きだまりになることがあります。積もった雪は、時間の経過とともに、焼結、昇華、凍結融解によって変化します。気候が寒冷で毎年積雪が続く場所では、氷河が形成されることがあります。そうでない場合、雪は通常、季節的に解け、小川や河川に流出し、地下水を涵養します。

降雪が起こりやすい主な地域としては、極地、北半球の最北端、そして十分な水分と低温に恵まれた世界中の山岳地帯が挙げられます。南半球では、南極大陸を除き、雪は主に山岳地帯に限られています。[ 3 ]

雪は、交通（道路、翼、窓を雪から守る必要性を生み出す）、農業（作物への水の供給と家畜の保護）、スキー、スノーボード、スノーマシンによる移動などのスポーツ、そして戦争といった人間の活動に影響を与えます。また、雪は冬の間、植物や動物が寒さに耐えられる断熱層を提供することで、生態系にも影響を与えます。 [ 1 ]

降水量

降雪の発生：
  すべての標高
  すべての標高、すべての地域ではない
  標高の高いところ（主に500メートル以上）、それ以下のところはまれに
  高地（500メートル以上）のみ
  非常に高い標高（2,000メートル以上など）のみ
  どの標高でもなし

雪は雲の中で発達しますが、雲自体もより大きな気象システムの一部です。雲の中での雪結晶の発達の物理的性質は、水分量や気温といった複雑な変数の組み合わせによって決まります。落下する結晶や落下する結晶の形状は、いくつかの基本的な形状とその組み合わせに分類できます。時折、晴天時に非常に低温の逆転現象が発生すると、板状、樹枝状、星状の雪片が形成されることがあります。[ 4 ]

雲の形成

雪雲は通常、より大きな気象システムの中で発生します。その中で最も重要なのは低気圧で、その循環には温暖前線と寒冷前線が伴うのが一般的です。さらに、湖沼効果嵐（海面効果嵐も含む）と、特に山岳地帯における標高効果も、局所的に雪を発生させる要因となります。[ 5 ]

低気圧域

主要記事:温帯低気圧
2007 年 2 月 24 日の温帯低気圧性暴風雪 (アニメーションを見るにはクリックしてください)

中緯度低気圧は、曇りや軽度の吹雪から激しい吹雪まで、様々な気象現象を引き起こす可能性のある低気圧です。[ 6 ] 半球の秋、冬、春には、大陸上空の大気が対流圏深部まで冷え込み、降雪を引き起こすことがあります。北半球では、低気圧の北側で最も多くの降雪が発生します。[ 7 ]

フロント

主要記事:気象前線
マサチューセッツ州ボストンに向かって移動する前線沿いの吹雪

寒冷前線は、より冷たい空気の塊の先端で、地表の気温が氷点近くになると、前線性スコール（降水帯に似た強力な前線対流線）を発生させることがあります。発生する強い対流は十分な水分を含んでいるため、風が激しい吹雪を引き起こすため、前線が通過する場所ではホワイトアウト状態が発生します。[ 8 ]このタイプのスコールは、通常、進路上のどの地点でも30分未満しか持続しませんが、線状の動きは長距離にわたります。前線性スコールは、地表の寒冷前線のすぐ前方、または寒冷前線の後方で発生することがあります。その場所には、従来の寒冷前線の通過に似た働きをする、深まりつつある低気圧や一連の気圧の谷線がある可能性があります。 [ 9 ]

温暖前線は、暖かく湿った空気が氷点下の空気を覆い隠し、境界で降水を引き起こすため、一定期間雪を降らせることがあります。前線の後ろの温暖な領域では、雪が雨に変わることがよくあります。[ 8 ]

湖と海の影響

主要記事:湖効果雪
冷たい北西風がスペリオル湖とミシガン湖に吹き、湖効果雪を降らせる

湖効果雪は、気温が低いときに冷たい空気塊が長い範囲の暖かい湖水を横切って移動し、下層の空気を暖め、その下層の空気が湖から水蒸気を拾い、上空の冷たい空気を通って上昇し、凍結して風下側の海岸に積もるときに発生します。[ 10 ] [ 11 ]

塩水域で発生する同様の現象は、海洋効果雪または湾効果雪と呼ばれます。この現象は、風下の海岸における高高度の地形的影響によって移動する気団が上昇すると、さらに顕著になります。この上昇によって、幅は狭くとも非常に強い降水帯が生じ、毎時数インチの降雪量となる場合があり、結果として総降雪量が多くなることもあります。[ 12 ]

湖水効果雪の影響を受ける地域はスノーベルトと呼ばれています。これには、五大湖の東側、日本北部の西海岸、ロシアのカムチャッカ半島、グレートソルト湖、黒海、カスピ海、バルト海、そして北大西洋の一部の地域が含まれます。[ 13 ]

山の影響

主要記事:降水の種類 § 地形性

地形性降雪または地形性降雪は、大規模な風の流れによって湿った空気が山脈の風上側に押し上げられることで発生します。湿った空気が山脈の斜面を上昇すると、断熱冷却が起こり、最終的には凝結して降水となります。このプロセスによって空気中の水分が徐々に除去され、下降側、つまり風下側には乾燥した暖かい空気が残ります。[ 14 ]結果として生じる降雪量の増加[ 15 ]と、標高に伴う気温の低下[ 16 ]が相まって、積雪の多い地域では積雪深と積雪の季節的な持続期間が増加します。[ 1 ] [ 17 ]

山岳波は、凝結と降水に必要な揚力を高めることで、山脈の風下の降水量を増加させることにも役立つことが分かっています。[ 18 ]

雲の物理学

メイン記事:スノーフレーク
東京で雪が降る
新しく降った雪片

雪片はおよそ10の19乗個の水分子で構成されており、雪片が地面に落下する過程で通過する大気中の温度と湿度の変化に応じて、その中心核に異なる速度とパターンで追加されます。その結果、雪片は似たようなパターンを描きながらも、それぞれが異なります。[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]

雪の結晶は、過冷却された微小な雲粒（ 直径約10μm）が凍結することで形成されます。これらの雲粒は、-18℃（0℉）以下の温度でも液体のままです。凍結するには、雲粒内の少数の分子が偶然に集まり、氷格子に似た配置を形成する必要があるためです。雲粒はこの「核」の周りで凍結します。より温暖な雲では、核として機能するためには、エアロゾル粒子、つまり「氷核」が雲粒内（または雲粒と接触）に存在する必要があります。氷核は、液滴が形成される雲凝結核に比べて非常に稀です。粘土、砂漠の塵、生物学的粒子などが核となり得ます。[ 22 ]人工核には、ヨウ化銀やドライアイスの粒子があり、これらは雲の種まきにおける降水促進に用いられます。[ 23 ]

一旦凍結した水滴は、過飽和環境（気温が氷点下であるときに空気が氷に対して飽和している環境）で成長します。その後、空気中の水分子（蒸気）が拡散して氷結晶の表面に集まることで、水滴は成長します。水滴は氷結晶の個数よりはるかに多いため、ウェーゲナー・ベルジェロン・フィンダイゼン過程によって、氷結晶は水滴を犠牲にして数百マイクロメートルまたはミリメートルの大きさにまで成長することができます。これらの大きな結晶は、その質量により大気中を落下し、衝突してクラスターまたは凝集体を形成するため、効率的な降水源となります。これらの凝集体は雪片であり、通常は地面に落ちるタイプの氷粒子です。[ 24 ]氷は透明ですが、結晶の面や空洞/欠陥による光の散乱により、小さな氷の粒子による光の全スペクトルの拡散反射により、結晶は白く見えることがよくあります。 [ 25 ]

雪片の分類

メイン記事:スノーフレーク § 分類
イスラエル・パーキンス・ウォーレンによる雪片の初期の分類[ 26 ]

1885年以降、ウィルソン・アルウィン・ベントレーに始まる何千もの雪片の顕微鏡写真により、分類可能な一連のパターンの中に多様な雪片があることが明らかになった。[ 27 ]よく一致する雪の結晶も観察されている。[ 28 ]

中谷宇吉郎は、結晶の形状とそれが形成される温度および湿度の条件を関連付けた結晶形態図を開発しました。これは次の表にまとめられています。[ 1 ]

温度と水分飽和度の関数としての結晶構造形態
温度範囲彩度範囲雪の結晶の種類
°C°Fグラム/立方メートルオンス/立方ヤード飽和度以下飽和度以上
0～-3.532から260.0から0.50.000から0.013固体プレート薄板

樹状突起

−3.5から−1026対140.5から1.20.013から0.032固体プリズム

中空プリズム

中空プリズム

針

−10から−2214から-81.2から1.40.032から0.038薄板

固体プレート

セクタープレート

樹状突起

−22から−40−8から−401.2から0.10.0324から0.0027薄板

固体プレート

列

プリズム

中谷は、形状は周囲の水分が飽和度以上か以下かによっても決まることを発見した。飽和線以下の形状はより固体で緻密な傾向があり、過飽和空気中で形成される結晶はよりレース状で繊細、そして装飾的な形状になる傾向がある。また、条件や氷核に応じて、側板状、弾丸状、平面状など、より複雑な成長パターンも形成される。[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]結晶が約-5℃（23°F）の柱状成長領域で形成を開始し、その後より温かい板状成長領域に移行すると、柱の端に板状または樹枝状の結晶が芽生え、いわゆる「キャップド・コラム」が形成される。[ 24 ]

マゴノとリーは、新しく形成された雪の結晶を80種類の異なる形状に分類する分類法を考案し、それぞれの形状を顕微鏡写真で記録した。[ 32 ]

蓄積

衛星画像に基づいた季節ごとの雪の変化のアニメーション

雪は、凍結と融解を繰り返す一連の降雪現象によって、季節的または通年的に雪が残るほど寒い地域で積もります。主要な降雪地域には、北極圏と南極圏、北半球、高山地帯などがあります。降雪量の液体換算値は、積雪計[ 33 ]または漏斗と内筒を取り外して冬用に調整した標準雨量計[ 34 ] を用いて評価できます。どちらのタイプの雨量計も積雪を溶かし、集めた水の量を表示します。[ 35 ]一部の自動気象観測所では、降水量計を補助するために超音波積雪深センサーが使用されている場合があります。[ 36 ]

イベント

2016年の猛吹雪の際のニューヨーク市。強風と記録的な降雪をもたらした。

吹雪、にわか雪、吹雪、猛吹雪は、継続時間と強度が次第に長くなる降雪現象を指します。[ 37 ]猛吹雪は雪を伴う気象条件であり、世界各地で定義が異なります。アメリカ合衆国では、持続的な風または時速35マイル（16 m/s）の突風が頻繁に吹き、視界が0.4キロメートル（0.25マイル）未満になるほどの積雪という2つの条件が3時間以上満たされると猛吹雪になります。[ 38 ]カナダとイギリスでも、基準は似ています。[ 39 ] [ 40 ]猛吹雪の状態では大雪になることがよくありますが、吹雪によって地上の猛吹雪が発生する可能性があるため、落雪は必須ではありません。[ 41 ]

吹雪の強さは視程と積雪の深さによって分類される。[ 42 ]降雪の強さは視程によって以下のように決定される。[ 43 ]

  • ライト：視界1キロメートル（0.6マイル）以上
  • 中程度：0.5～1キロメートル（0.3～0.6マイル）の視界制限
  • 激しい：視界が0.5キロメートル（0.3マイル）未満

スノースコールは、湖沼現象として、または上層前線の通過によって、水域から伸びる帯状の雪を降らせることがあります。[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]

国際季節積雪分類（IACS）では、「新雪の高さ」とは、 24時間または他の観測間隔中にスノーボード上に積もった新雪の深さ（定規で測定したセンチメートル単位）と定義されています。測定後、スノーボードから雪を取り除き、スノーボードを雪面と平らに置き、次の観測間隔終了時に正確な測定値を得ます。[ 4 ]融雪、圧縮、風吹き、吹き溜まりは、降雪量の測定を困難にする要因となります。[ 47 ]

分布

フィンランド、クーサモの雪に覆われた木々

氷河とその永久積雪は地球の表面積の約 10% を覆い、季節的な積雪は約 9% を覆います。 [ 1 ]  1987 年の推計によると、北半球では季節的な積雪が約 4000 万平方キロメートル (15 × 10 6平方マイル) を覆います。 [ 48 ] 2007 年に行われた北半球の積雪面積の推計では、平均して積雪面積は毎年 8 月の最小 200 万平方キロメートル (0.77 × 10 6 平方マイル) から、毎年 1 月の最大 4500 万平方キロメートル (17 × 10 6 平方マイル) または北半球の陸地表面のほぼ半分に及ぶことが示されています。[ 49 ] [ 50 ] 1972年から2006年までの北半球の積雪面積に関する研究では 、35年間で50万平方キロメートル（0.19 × 106平方マイル）の減少が示唆されている。 [ 50 ]^^^^

記録

以下は降雪と雪片に関する世界記録です。

年間降雪量が最も多い都市（人口10万人以上）は、日本では青森（792cm）、札幌（485cm）、富山（363cm）で、続いてカナダではセントジョンズ（332cm）、ケベックシティ（315cm）、ニューヨーク州シラキュース（325cm）となっている。[ 56 ]

変成作用

新雪が変容し始めている。表面には風圧とサストルギが見られる。手前には、冷たい地表に現れた水蒸気が再凍結して形成された霜の結晶が見られる。
サストルギはほんの数時間前の吹雪の間に形成された。

国際氷圏科学協会（IACS）によると、雪の変成作用とは「堆積から融解、あるいは氷河氷への移行までの期間に雪が受ける変化」です。[ 4 ]最初は粉状の堆積物として現れた雪は、自重で圧縮され、風に吹かれて粒子が焼結し、融解と再凍結のサイクルが始まると、粒状化します。水蒸気は、寒冷で風のない条件下では、霜として知られる氷結晶を堆積させる役割を果たします。[ 57 ]この変化の間、雪は「連続した氷構造と連続的に繋がった空隙空間からなる、非常に多孔質で焼結した物質であり、雪の微細構造を形成します」。ほぼ常に融点付近で、積雪はこれらの特性を絶えず変化させており、空隙空間を部分的に満たす液体の水を含む、水の3つの相すべてが共存する可能性があります。堆積後、雪は降雪または季節積雪による融解（主に融解）またはフィルン（複数年積雪）から氷河氷への移行によって、その運命を決定する2つの経路のいずれかで移動します。[ 4 ]

季節限定

詳細は「SnowpackとNévé」を参照

積雪は時間の経過とともに、自身の重さで密度が水の約30%になるまで沈降することがあります。この初期圧縮以上の密度の増加は、主に氷点以上の気温または直射日光による融解と再凍結によって起こります。寒冷な気候では、冬の間も雪は地面に積もっています。晩春までに、雪の密度は通常最大で50%の水分に達します。[ 58 ]夏まで残った雪はネヴェと呼ばれる粒状の雪に変化し、部分的に融解して再凍結し圧縮されます。ネヴェの最小密度は1立方メートルあたり500キログラム（31ポンド/立方フィート）で、これは液体の水の密度のおよそ半分です。 [ 59 ]

フィン

主要記事: Firn
フィルン— 変成した複数年雪

フィルンは、数年にわたって降り積もった雪が再結晶化し、ネヴェよりも密度が高く、氷河氷よりも密度が低く硬くなった物質です。フィルンは固まった砂糖のような形状で、シャベルでかき集めても非常に扱いにくいです。密度は通常、1立方メートルあたり550～830キログラム（34～52ポンド/立方フィート）で、氷河の頭部に積もった雪の下によく見られます。氷河上でフィルンが積もる最低高度は、フィルン限界、フィルン線、または雪線と呼ばれます。[ 1 ] [ 60 ]

動き

積雪の移動には主に4つのメカニズムがある。未焼結雪の吹き溜まり、急斜面に積もった雪崩、雪解け時の雪解け、そして雪が何年も積もり続け氷河に変化した後に氷河が移動することである。[ 61 ]

漂流

風下の障害物の周りに雪の吹き溜まりが形成される

粉雪が風に乗って降った場所から漂い、[ 62 ]孤立した場所で数メートルの深さの積雪を形成します。[ 63 ]吹き飛ばされた雪は山腹に付着した後、雪崩の危険となる雪板に変化します。[ 64 ]

雪崩

主要記事:雪崩
粉雪の雪崩

雪崩（スノースライドまたはスノースリップとも呼ばれる）は、斜面を雪が急速に滑り落ちる現象です。雪崩は通常、雪の塊の機械的破損（スラブ雪崩）によって発生域で発生しますが、雪にかかる力がその強度を超えた場合に発生します。ただし、雪崩が徐々に広がる場合もあります（ルーズスノー雪崩）。発生後、雪崩は通常急速に加速し、より多くの雪を巻き込むにつれて質量と体積が増加します。雪崩の速度が速ければ、一部の雪が空気と混ざり合って粉雪雪崩（一種の重力流）を形成することがあります。雪崩は主に3つのメカニズムで発生します。[ 64 ]

  • スラブ雪崩は、積雪、あるいは風によって再積雪した雪の中で発生します。スラブ雪崩は、断裂によって周囲から切り離された雪の塊（スラブ）のような特徴的な外観をしています。バックカントリーでの死亡事故の大半は、このスラブ雪崩によるものです。
  • 粉雪雪崩は、乾燥した新鮮な粉雪が堆積することで発生し、粉雪雲を発生させます。この粉雪雲は、高密度の雪崩の上に覆いかぶさります。雪崩の速度は時速300キロメートル（時速190マイル）を超え、質量は1000万トン（980万ロングトン、1100万ショートトン）に達することもあり、その流れは平坦な谷底を長距離移動し、短い距離では山腹を登ることもあります。
  • 湿雪崩は、雪と水が低速で懸濁した状態であり、その流れは雪道表面に限られています。[ 64 ]移動速度が低いのは、雪道の滑走面と飽和水流との間の摩擦によるものです。移動速度は低速（時速約10～40キロメートル（6～25マイル））ですが、湿雪崩は質量と密度が大きいため、強力な破壊力を発揮します。[ 65 ]

溶融

1997年に雪解けによって発生したレッド川の洪水

山岳地帯や高緯度地域に源を発する多くの河川は、その流量の大部分を雪解け水から得ています。そのため、河川流量は季節性が非常に強く、春季には周期的な洪水[ 66 ]が発生し、少なくとも米国西部の山岳地帯やイラン・アフガニスタンの大部分のような乾燥した山岳地帯では、年間を通して流量が非常に低くなります。一方、雪解け水の大部分が氷河またはほぼ氷河に近い地域からのものである場合、雪解け水は温暖期を通して継続し、流量のピークは夏の半ばから終わりにかけて発生します[ 67 ] 。

氷河

主要記事:氷河
アルヘンティーノ湖にあるペリト・モレノ氷河の末端。

氷河は、雪と氷の蓄積が融解を上回る場所に形成される。高山氷河が形成される地域は、カール（corrieまたはcwm）と呼ばれる、典型的には肘掛け椅子の形をした地質学的特徴で、そこに雪が集まり、積もる雪の層の重みで積もった雪塊が圧縮され、ネヴェが形成される。個々の雪の結晶がさらに粉砕され、雪の中に閉じ込められていた空気が減少することで、雪は氷河氷に変化する。この氷河氷は、地質学的な弱点または2つの山の隙間などの脱出経路から溢れ出るまで、カールを埋め尽くす。雪と氷の塊が十分に厚くなると、地表の傾斜、重力、圧力の組み合わせにより移動し始める。急勾配の斜面では、わずか15メートル（49フィート）の雪氷でも移動が始まる。[ 1 ]

科学

主要記事:雪の科学

科学者は、化学結合と雲の物理学、積雪の分布、堆積、変態、アブレーション、河川の水理学と地表水文学への雪解け水の寄与など、さまざまなスケールで雪を研究しています。その際、科学者は研究対象の現象を観察および測定するためにさまざまな機器を使用します。彼らの発見は、車両や構造物を雪に適応させる技術者、農業における雪解け水の利用可能性を検討する農学者、雪上でのスポーツ活動用具を設計する人々に適用される知識に貢献します。科学者は、個々の結晶から凝集した積雪に及ぶスケールでの雪の物理的特性を説明する雪の分類システムを開発し、他の人たちはそれを使用しています。専門分野として雪崩があり、これは技術者とアウトドアスポーツをする人の同様に関心事です。[ 65 ]

雪科学は、雪の形成、分布、そして積雪の経時変化に影響を与えるプロセスを研究します。科学者たちは、嵐の予測精度を向上させ、世界の積雪量とそれが世界中の気候、氷河、水供給に与える影響を研究しています。この研究には、変化する物質の物理的特性、その場に存在する積雪の全体的特性、そして積雪地域の集合的特性が含まれます。その過程で、科学者たちは地上での物理測定技術を用いて地上の真実性を確立し、リモートセンシング技術を用いて広大な地域における積雪関連のプロセスに関する理解を深めています。[ 68 ]

測定と分類

参照：雪の分類

野外では、雪科学者はしばしば雪穴を掘り、その中で基本的な測定と観察を行います。観察によって、風、水の浸透、または樹木から雪が降ったことによって引き起こされる特徴を記述することができます。積雪層への水の浸透は、フローフィンガーや水たまり、あるいは毛細管障壁に沿った流れを作り出し、それが積雪層内で水平方向および垂直方向の固体氷層に再凍結することがあります。国際季節降雪分類（IACS）に含まれる積雪層の特性の測定値には、積雪高、積雪水当量、積雪強度、積雪面積などがあります。それぞれにコードと詳細な説明が付与されています。この分類は、中谷とその後継者による以前の分類を関連する降水タイプに拡張したものであり、次の表に引用されています。[ 4 ]

氷河の表面にある雪の穴。雪が氷に変わるにつれて、深さが増すにつれて雪の密度が増す雪の性質をプロファイリングします。
雪の結晶に関連する凍結した降水粒子
サブクラス形物理的プロセス
グラウペル球形、円錐形、六角形、または不規則な形状の、重く結氷した粒子過冷却水滴の集積による粒子の激しい結着
雹層状の内部構造、半透明または乳白色の艶出し表面過冷却水の集積による成長、サイズ：>5 mm
氷の粒透明で、ほとんどが小さな球状体雨滴の凍結、または大部分が溶けた雪の結晶や雪片の再凍結（みぞれ）。薄い氷の層に包まれた霰または雪粒（小雹）。大きさ：いずれも5mm
ライム不規則な堆積物、または風に向かって伸びる長い円錐や針過冷却した小さな霧滴がその場で凍結し、堆積します。このプロセスが長時間続くと、雪面に薄くて壊れやすいクラストが形成されます。

過冷却した水分にさらされた物体上に形成される霧氷を除き、すべては雲の中で形成されます。

また、積雪の分類は、空気中の雪よりも広範囲に及ぶ。分類には、自然雪と人工雪の両方の種類、雪の結晶の変態と融解の説明、積雪中の霜の発生と氷の形成が含まれる。積雪の各層は、隣接する層とは、微細構造や密度を特徴づける1つ以上の特性が異なり、これらが雪の種類やその他の物理的特性を定義する。したがって、ある時点において、ある層を形成する雪の種類と状態を定義する必要がある。なぜなら、その物理的特性と機械的特性は、これらの特性に依存するからである。物理的特性には、微細構造、粒径と形状、積雪の密度、液体水分量、温度などが含まれる。[ 4 ]

地上の積雪を測定する場合、通常3つの変数が測定されます。積雪範囲（SCE）—雪で覆われた陸地の面積、積雪期間（SD）—特定の領域が雪で覆われている時間、そして積雪量（多くの場合、積雪水当量（SWE）として表され、雪がすべて溶けた場合の雪の水量を表します。この最後のものは、積雪の体積の測定値です。[ 69 ]これらの変数を測定するために、さまざまな技術が使用されます：地表観測、リモートセンシング、地表モデル、再解析製品。これらの技術は、多くの場合、最も完全なデータセットを形成するために組み合わせられます。[ 69 ]

衛星データ

衛星やその他のプラットフォームを用いた積雪のリモートセンシングには、通常、多スペクトル画像の収集が含まれます。[ 70 ]得られたデータの多面的な解釈により、観測された内容についての推論が可能になります。これらの遠隔観測の背後にある科学的根拠は、実際の状況に関する地上調査によって検証されています。[ 1 ] [ 71 ]

衛星観測によると、積雪面積は衛星観測が開始された1960年代以降、減少傾向にあります。中国などの一部の地域では、1978年から2006年にかけて積雪面積が増加傾向を示しました。これらの変化は地球規模の気候変動によるもので、融雪の早期化と積雪面積の減少につながる可能性があります。一部の地域では、北緯40度以北の気温上昇により積雪深が増加しています。北半球全体では、月平均積雪面積は10年ごとに1.3%減少しています。[ 72 ]

積雪面積、積雪深、積雪水当量を測量・測定する最も頻繁に用いられる方法は、可視赤外線スペクトル上の複数の情報を用いて、雪の存在と特性を推定するものです。国立雪氷データセンター（NSIDC）は、可視光線と赤外線の反射率を用いて、正規化差積雪指数（雲と雪を区別できる放射パラメータの比率）を計算します。他の研究者は、利用可能なデータを用いてより正確な評価を行う決定木を開発しました。この評価における課題の一つは、積雪が部分的にしか分布していない状況、例えば積雪期や融雪期、森林地帯などです。雲は表面反射率の光学センシングを阻害するため、雲下の地表状態を推定するための他の方法が開発されてきました。水文学モデルでは、積雪に関する継続的な情報を得ることが重要です。受動型マイクロ波センサーは、雲下や暗闇における地表のマッピングが可能であるため、時間的および空間的な連続性を得る上で特に有用です。反射測定と組み合わせることで、受動型マイクロ波センシングは積雪層に関する推論の可能性を大幅に拡大します。[ 72 ]

衛星測定によると、1978年以降、世界の多くの地域で積雪が減少していることがわかりました。[ 69 ]

モデル

降雪と雪解けは地球の水循環の一部です。

雪科学は、地球の水循環の要素である積雪の堆積、融雪、雪水文学を含む予測モデルにつながることが多く、地球規模の気候変動を説明するのに役立ちます。[ 1 ]

全球気候変動モデル（GCM）は、計算において雪を要素として取り入れています。積雪の重要な側面には、アルベド（光を含む入射放射の反射率）と断熱性があり、これらは海氷の季節的な融解速度を遅らせます。2011年時点では、GCM積雪モデルの融解段階は、植生被覆や地形など、積雪融解を制御する要因が複雑な地域では性能が低いと考えられていました。これらのモデルは通常、積雪の衛星観測から何らかの方法で積雪水当量（SWE）を導出します。[ 1 ]国際季節積雪分類（IACS）では、 SWEは「積雪が完全に融解した場合に生じる水深」と定義されています。[ 4 ]

農業にとって雪解けが重要であることから、雪を予測に含める水文流出モデルは、積雪の蓄積、融解プロセス、河川網を通って地下水に融解した水の分配の各段階を扱っています。融解プロセスを記述する上で鍵となるのは、太陽熱流束、周囲温度、風、降水量です。初期の融雪モデルでは、積雪水当量（SWE）を計算するために、空気と積雪の温度差を強調する度日アプローチが使用されていました。最近のモデルでは、融解に利用できるエネルギーQ m を計算するために、以下の要因を考慮したエネルギー収支アプローチが使用されています。これには、 Q mに寄与する6つの熱流メカニズムを計算するために、積雪と環境要因の配列を測定する必要があります。[ 1 ]

文明への影響

雪は、交通、農業、建築物、スポーツという4つの主要な分野で文明に日常的な影響を与えています。ほとんどの交通手段は、路面に積もった雪によって妨げられます。農業は、季節的な水分供給源として雪に頼ることがよくあります。構造物は積雪によって崩壊する可能性があります。人々は雪景色の中で様々なレクリエーション活動を行っています。また、戦争の遂行にも影響を与えています。[ 73 ]

交通機関

参照:除雪車

雪は高速道路、飛行場、鉄道の通行権に影響を与えます。除雪車はすべての作業員が使用しますが、道路では氷の付着を防ぐために防氷剤が散布されますが、飛行場では散布されない場合があります。鉄道は線路の牽引力を確保するために研磨剤を使用しています。[ 74 ] [ 75 ]

高速道路

2011 年シカゴの暴風雪により交通が混乱。
吹雪のため、トロントのオンタリオ州道401号線の視界が悪くなった。

クエンメルによる1994年の報告書によると、20世紀後半、北米では雪などの冬季気象の影響により、道路の冬季保守に年間推定20億ドルが費やされた。この調査では、米国の44州とカナダの9州の管轄区域における実務慣行を調査し、冬季保守に関する政策、実務慣行、および機器を評価した。その結果、ヨーロッパでも同様の慣行と進歩が見られることが明らかになった。[ 76 ]

雪が車両と道路の接触に及ぼす主な影響は、摩擦力の低下です。これは、トラクションを高めるように雪を圧縮するように設計されたトレッドを備えたスノータイヤの使用によって改善できます。降雪時および降雪後に交通量に対応できる道路を維持するための鍵は、化学薬品と除雪の両方を活用した効果的な凍結防止プログラムです。[ 76 ]連邦道路管理局の「 効果的な凍結防止プログラムのための実務マニュアル」は、雪と氷が道路に付着するのを防ぐ「凍結防止」手順に重点を置いています。この実務の重要な側面には、特定の道路で達成されるべきサービスレベル、遭遇する気象条件、除氷剤、凍結防止剤、研磨剤、および用途の異なる役割に照らして凍結防止を理解すること、そして運用用、意思決定用、および人員用の凍結防止「ツールボックス」を活用することが含まれます。ツールボックスの要素は次のとおりです。[ 74 ]

  • 運用– 塩化物塩のプレウェッティングを含む様々な技術を用いた固体および液体化学物質の適用について扱います。また、使用する除雪機や除雪ブレードの種類を含む、除雪能力についても扱います。
  • 意思決定– 気象予報情報と道路情報を組み合わせて、今後の資産適用のニーズと進行中の作業による処理の有効性を評価します。
  • 人員– 適切な資材、設備、手順を使用して、防氷プログラムを効果的に実行するためのスタッフのトレーニングと配置について説明します。

このマニュアルでは、さまざまな雪の種類と降雪量に対応するマトリックスが提供されており、アプリケーションを適切かつ効率的にカスタマイズできます。

道路の風上に設置される防雪柵は、風で吹き飛ばされた吹雪を所定の場所に集積させることで、吹き溜まりを抑制する役割を果たします。鉄道にも利用されています。また、農家や牧場主は、春に水を確保するために、水たまりに雪の吹き溜まりを作るために防雪柵を利用しています。[ 77 ] [ 78 ]

航空

参照:防氷システム
降雪時の航空機の除氷

冬の嵐の間も空港を開通させるには、滑走路と誘導路の除雪が不可欠です。道路では雪が舗装面に付着するのを防ぐために塩化物化学処理が一般的ですが、空港ではアルミニウム製の航空機に強い腐食作用があるため、このような化学処理は通常禁止されています。そのため、除雪車の補助として機械式ブラシが使用されることがよくあります。大型航空機が駐機する空港では滑走路の幅が広いため、大型の除雪ブレードを備えた車両、除雪車の隊列、または回転式除雪車が滑走路と誘導路の除雪に使用されます。ターミナルエプロンでは、6ヘクタール（15エーカー）以上の除雪が必要になる場合があります。[ 79 ]

適切な装備を備えた航空機は、計器飛行方式に従って吹雪の中でも飛行することができます。離陸前には、吹雪の間、航空機と搭乗者の安全を損なう可能性のある雪やその他の降物が翼や胴体に積もって凍結するのを防ぐため、除氷液を散布する必要があります。 [ 80 ]飛行中、航空機は雲の霜やその他の種類の着氷を避けるために、さまざまなメカニズムに依存しています。[ 81 ]これらには、脈動する空気圧ブーツ、熱を発生する電熱領域、表面に滲み出る流体除氷剤などが含まれます。[ 82 ]

レール

鉄道では伝統的に、線路の除雪に2種類の除雪車が使用されてきた。1つは両側に雪を投じるウェッジプラウ、もう1つは大雪に対応し、片側または反対側に遠くまで雪を投じるロータリー式除雪車である。1865年頃にロータリー式除雪車が発明される以前は、深い雪の中をウェッジプラウで走行させるには複数の機関車が必要だった。このような除雪車で線路を除雪した後、「フランジャー」と呼ばれる装置を用いて、他の除雪車の届かないレール間の雪を除去した。着氷によって機関車の車輪と線路の鋼鉄の接触面が影響を受ける可能性がある場合、急勾配での牽引力を確保するために研磨材（通常は砂）が使用されてきた。[ 75 ]

鉄道会社は、アルプスやロッキー山脈などの雪に覆われた山岳地帯の線路を覆うために、大雪や雪崩を防ぐために線路を覆う構造物であるスノーシェッドを採用しています。[ 83 ]

  • さまざまな交通手段に対応する除雪車
  • ミズーリ州の高速道路で除雪するトラック
    ミズーリ州の高速道路で除雪するトラック
  • 空港の除雪作業には除雪と除雪が含まれる。
    空港の除雪作業には除雪と除雪が含まれる。
  • スイスの低床列車搭載型除雪車
    スイスの低床列車搭載型除雪車

工事

雪は圧縮されて雪道を形成し、冬季に孤立した地域や建設現場へ車両がアクセスするための道路ルートの一部となります。 [ 84 ]また、南極のフェニックス飛行場のように、雪は滑走路の支持構造や表面を提供するのにも利用できます。圧縮された滑走路は、年間約60回の大型輸送軍用機の車輪付き飛行に耐えられるように設計されています。[ 85 ]

農業

インダス川流域の衛星画像。インダス川とその支流に水を供給するヒマラヤ山脈を含む山脈の雪と、灌漑用にその水を利用するパキスタン東部とインド北西部の農業地域が写っている。

降雪は断熱材として働き、地熱を蓄え、氷点下の寒さから作物を守ることで農業に恩恵をもたらします。一部の農業地域では、冬季に積雪が春に徐々に溶け、直接的に、あるいは小川や河川からの流出水によって作物の生育に必要な水が供給されます。[ 1 ]灌漑用水源として、氷河や積雪の融雪水に大きく依存している河川の例としては、ガンジス川（その支流の多くはヒマラヤ山脈に源を発し、インド北東部に多くの灌漑用水を供給）[ 86 ]、インダス川（チベットに源を発し、[ 87 ]急速に後退するチベットの氷河からパキスタンに灌漑用水を供給） [ 88 ]、コロラド川（その水源の大部分はロッキー山脈の積雪に由来し、 [ 89 ]約400万エーカー（160万ヘクタール）に灌漑用水を供給）[ 90 ]などがある。

構造

建物の屋根に極度に積雪

積雪は構造物への荷重を考慮する上で重要な考慮事項です。これに対処するため、欧州諸国では「ユーロコード1：構造物への作用 - パート1-3：一般作用 - 積雪荷重」を採用しています。[ 91 ]北米では、ASCEの「建物およびその他の構造物の最小設計荷重」が積雪荷重に関するガイダンスを提供しています。[ 92 ]両規格とも、予想される最大地上積雪荷重を屋根の設計荷重に換算する方法を採用しています。[ 91 ] [ 92 ]

屋根

屋根の積雪の底部の融雪水が流れて軒先で再び凍り、氷柱となって氷のダムから壁に漏れて氷結します。

屋根にとって、積雪荷重と着氷は二つの主要な問題です。積雪荷重は建物が立地する地域の気候と関連しています。着氷は通常、建物や構造物が熱を発生し、その上の雪を溶かすことによって発生します。[ 93 ]

積雪荷重–建物およびその他の構造物の最小設計荷重では、以下の要素を屋根の積雪荷重に換算する方法についてガイドラインを示しています。[ 92 ]

  • 地面の積雪荷重
  • 屋根の露出
  • 屋根の熱特性
  • 屋根の形状
  • 漂流
  • 建物の重要性

この規格は、地域別の地上積雪荷重表と、標高によって近傍の測定値から変化する可能性のある地上積雪荷重を計算するための方法論を示しています。ユーロコード1も同様の方法論を採用しており、まずヨーロッパの一部の地域について地上積雪荷重を表にまとめています。[ 91 ]

着氷– 屋根は、雪解け水が屋根の雪の下を流れて軒先で凍ることでできる氷のダムができないように設計する必要もあります。屋根の氷のダムは、傾斜した屋根に積もった雪が溶けて屋根を流れ落ち、通常は軒先の氷点下の気温に達すると形成されます。融雪水が氷点下の気温に達すると、氷が積もってダムを形成し、その後溶けた雪はダムを通って適切に排水できなくなります。[ 94 ]氷のダムは、建築材料に損傷を与えたり、氷のダムが剥がれたり、氷のダムを取り除こうとすると損傷や怪我につながる可能性があります。雪が溶けるのは、断熱性の高い雪の層の下の屋根を熱が通過するためです。[ 93 ] [ 95 ]

ユーティリティライン

樹木のある地域では、電柱上の配電線は、積雪荷重の影響を受けにくいものの、湿った大雪によって倒木が電線に落下し、損傷を受ける可能性が高くなります。[ 96 ]それ以外の地域では、雪が電線に「スリーブ」状の霜氷として付着することがあります。技術者は、kg/m（lb/ft）で測定されるこのような荷重を考慮して設計を行い、電力会社はこのような付着を引き起こす可能性のある気象条件を予測する予測システムを備えています。霜氷は、手作業で除去するか、影響を受けた電線区間に十分な短絡を発生させて付着物を溶かすことで除去できます。[ 97 ] [ 98 ]

スポーツとレクリエーション

アルペンスキー
主要記事:冬季スポーツ

雪は、スキーやそり遊びをはじめ、多くの冬のスポーツやレクリエーションに欠かせない要素です。クロスカントリースキー、アルペンスキー、スノーボード、スノーシューイング、スノーモービルなどがその代表例です。スキーやスノーボードなどの用具の設計は、一般的に雪の支持強度に依存しており、雪上での摩擦係数と対峙することになります。[ 99 ]

スキーは、冬季レクリエーションの中で圧倒的に人口が多い。1994年時点で、世界中のスキーヤーは推定6,500万～7,500万人で、そのうち約5,500万人がアルペンスキー、残りはクロスカントリースキーに従事していた。ヨーロッパには約3,000万人のスキーヤー（あらゆるスキーヤーを含む）がおり、米国には約1,500万人、日本には約1,400万人がいた。1996年時点では、スキー場は4,500ヶ所、26,000基のリフトが稼働し、年間3億9,000万人のスキーヤーが訪れると報告されている。ダウンヒルスキーの主要地域はヨーロッパで、次いで日本と米国となっている。[ 100 ]

スキー場はますます、スキー場の斜面に設置されたスノーガンに水と加圧空気を送り込んで雪を作る人工降雪機に頼るようになっています。 [ 101 ]人工降雪機は主にスキー場で天然雪を補うために使われています。[ 102 ]これにより、スキー場は積雪の信頼性を高め、スキーシーズンを晩秋から早春まで延長することができます。雪を作るには低温が必要です。湿度が低下すると、人工降雪機の閾値温度は高くなります。湿球温度は気温と相対湿度を考慮に入れるため、測定基準として使われます。人工降雪機はエネルギー消費が比較的高価なプロセスであるため、その使用は限られています。[ 103 ]

スキーワックスは、スキー（またはその他の滑走具）の雪上滑走能力を向上させるために、摩擦係数を下げる。摩擦係数は雪とスキーの両方の特性に依存し、スキーとの摩擦によって雪が溶けることで最適な潤滑量が得られる。潤滑量が少なすぎるとスキーは固体の雪結晶と相互作用し、多すぎると融雪水の毛細管現象によってスキーの滑走が遅くなる。スキーが滑走するには、まず最大静摩擦値を克服する必要がある。動摩擦（または動的摩擦）は、スキーが雪上を滑走しているときに発生する。[ 104 ]

戦争

主要記事:寒冷地戦争
参照:スキー戦

雪は、冬季、高山地帯、または高緯度地域での戦闘に影響を与える。主な要因としては、降雪時の視界不良による目標捕捉、雪景色を背景にした目標視認性の向上、そして機械化部隊と歩兵部隊双方の機動力向上が挙げられる。降雪は部隊への補給兵站を著しく阻害する可能性がある。また、雪は小火器による射撃に対する掩蔽物や要塞化にも役立つ。[ 73 ]雪やその他の要因が作戦に影響を与えた冬季戦闘作戦として、特に注目すべきものは以下の通りである。

植物や動物への影響

雪の中で繁殖する藻類、クラミドモナス・ニバリスがこの雪面のサンカップに赤い部分を形成している。

積雪地域固有の植物や動物は、適応のための手段を発達させています。植物の適応機構には、凍結適応化学、[ 111 ]休眠、季節的な枯死、種子の生存などがあり、動物の適応機構には、冬眠、断熱、不凍化学、食料の貯蔵、体内の蓄熱利用、そして互いの熱を得るために群がることなどが含まれます。[ 112 ]

雪は主に2つの方法で植生と相互作用します。植生は雪の堆積と保持に影響を与え、逆に雪の存在は植生の分布と成長に影響を与えます。特に針葉樹の樹木の枝は、落下する雪を遮り、地面への積雪を防ぎます。樹木に積もった雪は、太陽光や空気の流れに多くさらされるため、地面に積もった雪よりも速く融解します。樹木やその他の植物は、本来であれば他の場所に吹き飛ばされたり、太陽によって溶けたりするはずの雪を地面に保持する効果もあります。雪は植生にいくつかの方法で影響を与えます。蓄えられた水の存在は成長を促進しますが、毎年の成長の開始は、雪の下に埋もれた植物にとって、積雪がなくなるかどうかに依存します。さらに、雪崩や雪解け水による浸食によって、植生が消失することもあります。[ 1 ]

ホッキョクギツネは、雪の下に生息する小動物の捕食者です。

雪は、表面と地下の両方で多種多様な動物を支えています。クモ、スズメバチ、甲虫、ユキカサソリ、トビムシなど、多くの無脊椎動物が雪の中で繁殖します。これらの節足動物は通常、-5 °C (23 °F) までの温度で活動します。無脊椎動物は、氷点下の気温での生存に関して2つのグループに分けられます。凍結耐性を持つものと、凍結に敏感であるため凍結を避けるものです。最初のグループは、体液中に不凍液を生成する能力により、氷点下の環境に長時間さらされても生存できるため、耐寒性があると考えられます。一部の生物は冬の間断食し、消化管から凍結に敏感な内容物を排出します。氷の中で酸素が存在しない状態で生存する能力は、追加の生存メカニズムです。[ 112 ]

雪の下では小型の脊椎動物が活動している。脊椎動物のうち、アルプスサンショウウオは雪の中で−8℃（18℉）の低温でも活動し、春になると地表に潜り、雪解け水が溜まった池に卵を産む。哺乳類のうち、活動を続けるものは典型的には250グラム（8.8オンス）未満である。雑食動物は冬眠状態に入るか、草食動物は雪の下に食料を貯蔵する可能性が高い。ハタネズミは最大3キログラム（6.6ポンド）、ナキウサギは最大20キログラム（44ポンド）の食料を貯蔵する。ハタネズミはまた、互いの暖かさを利用するために共同の巣に群がる。地表では、オオカミ、コヨーテ、キツネ、オオヤマネコ、イタチが食料をこれらの地表下の住人に頼っており、彼らを探すためにしばしば雪の中に潜る。[ 112 ]

地球外

地球外の「雪」には、水系の降水だけでなく、太陽系の他の惑星や衛星に多く見られる他の化合物の降水も含まれます。例としては、以下のようなものがあります。

参照

語彙集

注目すべき雪の出来事

レクリエーション

関連概念

科学と科学者

雪の構造

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