上昇気流のでき方とできる条件は？天気の基本を解説

こんにちは。「ふくしまの防災 HIH ヒカリネット」防災士の後藤です。

皆さんは、「上昇気流」と聞くとどんなイメージを持ちますか？ 天気のニュースなどで「上昇気流の影響で大気の状態が不安定に…」と聞くけれど、その詳しい仕組みや、なぜできるのか、そして具体的なできる条件については、意外と知らないことも多いかもしれません。

「上昇気流のでき方」がわかると、「なぜここで雨が降るのか」「なぜ天気が急変するのか」が理解できて、天気予報がもっと身近になりますよね。

上昇気流は、私たちの生活に欠かせない雲や雨のでき方と密接に関わっています。それだけでなく、低気圧や前線が近づくと天気が崩れる理由、さらには夏の積乱雲や恐ろしい雷の発生にも、この上昇気流が深く関係しているんです。また、山などの地形が天気に与える影響や、反対の現象である下降気流との違いについても知っておくと、空の様子から天気の変化を予測し、防災行動につなげるのに役立ちます。

この記事では、防災士の視点から、この「上昇気流のでき方とできる条件」について、中学生にもわかるように、できるだけ簡単に、そして少し詳しく解説していきますね。

• 上昇気流が雲や雨を作る基本的な仕組み
• 天気が悪くなる主な4つのパターン（でき方）
• 積乱雲や雷と上昇気流の危険な関係
• 防災に役立つ上昇気流の知識

HIH防災サポーター そなぷー（ボウメット装備）が教える
『そなぷーと学ぶ！上昇気流で雲ができるまで』――

上昇気流のでき方とできる条件の基本

まずは、上昇気流がそもそも何なのか、そしてなぜそれが雲や雨といった「天気」を生み出すのか、基本的な部分から見ていきましょう。この仕組みがわかると、日々の天気予報で「なぜ晴れるのか」「なぜ雨が降るのか」が、もっと深く理解できるようになるかなと思います。

上昇気流とは？下降気流との違い

すごくシンプルに言うと、上昇気流とは「空気が地面（地表）から上空へとのぼっていく流れ」のことです。目には見えませんが、空気の「上向きのエレベーター」のようなものですね。

逆に、上空から地面に向かって空気がおりてくる流れを「下降気流（かこうきりゅう）」と呼びます。大気はつながっていますから、空気が上がるところ（上昇気流）があれば、必ずどこかで下りるところ（下降気流）がなければバランスが取れません。この二つは常にセットで起きています。

この下降気流が主役になるのが、いわゆる「高気圧」です。高気圧の中心部は、上空の冷たく重い空気が地面に向かってゆっくりと下りてくる場所なんです。

高気圧に覆われると天気が「晴れ」になる理由は、この下降気流にあります。 上昇気流とは逆に、空気は下りてくると圧縮されて暖まります（断熱昇温）。すると、もし上空に雲の粒があったとしても、暖められて蒸発し、目に見えない水蒸気に戻ってしまうんです。だから、下降気流のある場所（高気圧）では、雲が消されて晴天になるんですね。

つまり、天気を理解する上で、ざっくりと「上昇気流＝雲ができやすい＝天気が悪くなるモト」「下降気流＝雲が消えやすい＝天気が良くなるモト」と覚えておくと、非常に分かりやすいかなと思います。

雲や雨ができる簡単な仕組み

では、なぜ上昇気流があると雲や雨ができるんでしょうか。ここが一番大切なポイントであり、上昇気流のでき方を知る上での大前提になります。

空気は、上空にのぼればのぼるほど冷たくなります。これは、登山をすると山頂が寒いことからも想像がつきますよね。

なぜ冷えるかというと、上空は気圧が低い（空気が薄い）からです。上昇気流で持ち上げられた空気の塊（かたまり）は、上空に行くと周りから押される力が弱まるため、風船のように膨張します。空気は膨張するためにエネルギー（熱）を使うため、自分自身の温度が下がっていくんです。（これを専門用語で「断熱冷却」と言ったりします）。

そして、空気中には目に見えない水蒸気が含まれていますが、空気が含んでおける水蒸気の量（飽和水蒸気量）は、温度によって決まっています。暖かい空気ほどたくさん、冷たい空気ほど少ししか水蒸気を含めません。

上昇気流で冷やされた空気は、やがて温度が下がりすぎて、それまで気体として持っていた水蒸気を持ちきれなくなります。この限界点（露点）に達すると、余った水蒸気が、空気中に漂うチリやホコリ（エアロゾル）を核にして集まり、目に見える小さな「水のつぶ（雲粒）」や「氷のつぶ（氷晶）」に姿を変えます。これが「雲」の正体です。

雲と雨ができる3ステップ

1. 上昇する（断熱冷却）: 地面の空気が上昇気流にのって上空へ運ばれ、膨張して冷やされる。
2. 飽和・凝結（雲の発生）: 空気が冷えて水蒸気を持ちきれなくなり、小さな「雲粒」に変わる。これが集まって「雲」になる。
3. 成長・落下（雨の発生）: 雲粒が上昇気流に支えられながら合体・成長し、重くなって支えきれなくなると「雨」や「雪」として落ちてくる。

つまり、上昇気流は、雲の材料（水蒸気）を上空の「雲工場」まで運んで冷やし、雲を作る「きっかけ」そのものなんです。上昇気流がなければ、雲も雨も雪も生まれません。

天気を知る鍵は上昇気流

ここまででお分かりの通り、雨や雪を降らせる「雲」を作るためには、上昇気流が絶対に必要です。

私たちが「天気が悪い」と言う時は、だいたい雨や雪が降っている時ですよね。ということは、「天気が悪くなる」＝「どこかで強い上昇気流が発生している」ということになります。

天気予報で「大気の状態が不安定」という言葉をよく聞くと思いますが、あれは「ちょっとしたきっかけで、ものすごく強い上昇気流が発生しやすい状態ですよ！」という防災上の呼びかけでもあるんです。

具体的には、「上空に冷たい空気（寒気）が流れ込み、地上付近には暖かく湿った空気がある」状態を指します。地上にある軽い（暖かい）空気の上に、重い（冷たい）空気が乗っているような、非常にバランスが悪い状態です。このため、何かのきっかけで空気が少し持ち上げられると、あとは自動的に、ものすごい勢いで上昇を続けてしまう（＝強い上昇気流が発生する）んですね。

なぜ低気圧は天気が悪いの？

天気図を見ると、必ず「低」と書かれた低気圧がいますよね。そして低気圧が近づくと、ほぼ間違いなく天気は崩れます。

これは、低気圧の中心付近が、まさに上昇気流が発生する「でき方」の代表例だからです。これは「収束による上昇気流」と呼ばれます。

低気圧は、その名の通り周りより気圧が低い場所です。空気は気圧の高い方から低い方へと流れる性質があるため、低気圧の中心に向かって、周りから空気（風）が渦を巻きながら集まってきます（これを「収束」と言います）。

地面に集まった空気は、下（地面）にも横にも逃げることができません。行き場を失った空気は、唯一開いている上空へと「強制的に」押し出されます。

これが、低気圧の中心部で発生する、非常に広範囲で持続的な上昇気流の正体です。だから、低気圧の周りでは広範囲にわたって雲ができ、雨や風が強まるんですね。特に、台風はその収束が極端に強い例と言えます。

低気圧や高気圧の基本的な仕組みや、天気図での見分け方については、こちらの記事「低気圧と高気圧、なぜできる？見分け方を解説」でも詳しく紹介していますので、よかったら参考にしてみてください。

前線で雨が降る理由

低気圧とセットで登場するのが「前線」です。梅雨前線や秋雨前線など、こちらも雨の代名詞ですね。

前線とは、ざっくり言うと「性質のちがう空気（暖かい空気の塊＝暖気団 と 冷たい空気の塊＝寒気団）がぶつかる場所」のことです。これは「前線性の上昇気流」と呼ばれます。

空気に「暖かい・冷たい」の違いがあると、重さも違ってきます。暖かい空気は軽く（密度が小さい）、冷たい空気は重い（密度が大きい）。これが鉄則です。

性質が違うので、両者はすぐには混じり合いません。水と油のように、ぶつかると必ず軽い「暖かい空気」が、重い「冷たい空気」の上に持ち上げられる形で上昇気流が発生します。ただし、その「持ち上げられ方」が前線の種類によって全く違うんです。

寒冷前線（かんれいぜんせん）

勢いの強い「冷たい空気」が、暖かい空気の下に「潜り込む」ように進むパターンです。暖かい空気は、まるでブルドーザーで押し上げられるように、狭い範囲で急激に持ち上げられます。その結果、垂直に発達する「積雲（せきうん）形」の雲（積雲や積乱雲）ができやすく、「にわか雨」や「雷雨」など、短時間で局地的に激しい雨が降ることが多いです。通過後は、冷たい空気に入れ替わるので気温が下がります。

温暖前線（おんだんぜんせん）

勢いの強い「暖かい空気」が、冷たい空気の上に「はい上がる」ように進むパターンです。暖かい空気は、冷たい空気の作るなだらかな坂をゆっくりとのぼっていくため、広範囲にわたって緩やかに持ち上げられます。その結果、水平に薄く広がる「層雲（そううん）形」の雲（層雲、高層雲、乱層雲）ができやすく、比較的穏やかな雨が長時間続くことが多いですね。通過後は、暖かい空気に入れ替わるので気温が上がります。

どちらにしても、前線面では必ず「上昇気流」が発生するため、天気が崩れるというわけです。

前線の種類と天気のちがい（まとめ）

種類	空気の動き	上昇の仕方	できる雲	雨の降り方	通過後の気温
寒冷前線	冷たい空気が 暖気に潜り込む	急激・狭範囲	積雲・積乱雲 （垂直に発達）	短時間・局地的 （にわか雨・雷雨）	下がる
温暖前線	暖かい空気が 寒気にはい上がる	緩やか・広範囲	層雲・乱層雲 （水平に広がる）	長時間・広範囲 （しとしと降る雨）	上がる

防災士が教える上昇気流のでき方とできる条件

ここまでは、低気圧や前線といった、天気図でよく見る大規模な上昇気流についてお話ししました。ここからは、もっと私たちの身近な現象や、特に防災として知っておきたい「上昇気流のでき方」と「できる条件」について、具体的に解説しますね。

山で天気が変わりやすい訳

登山やハイキングに行くと、「山の天気は変わりやすい」とよく言われますよね。私自身も福島の山に登ることがありますが、本当に実感します。これも上昇気流が主な原因です。

これは「地形性の上昇気流」と呼ばれるものです。

平地から山に向かって水平に風が吹くと、その空気は山という巨大な障害物にぶつかります。空気は山を突き抜けることはできませんし、地面の下にも行けません。その結果、強制的に山の斜面に沿ってのぼっていくしかなくなるんです。

つまり、山は風が吹いているだけで「強制的に上昇気流を作り出す装置」のようなものなんですね。だから、山の風上側（風が当たる側）は雲ができやすく、天気が崩れやすいんです。

逆に、山を越えた空気は、今度は斜面を駆け下りる「下降気流」になります。この時、空気は圧縮されて暖められ、乾燥します。これが「フェーン現象」と呼ばれるもので、風下側では異常な高温や乾燥をもたらし、時には大規模な火災の原因になることもあり、これもまた防災上注意が必要です。

夏の夕立と積乱雲の関係

夏の午後に突然やってくる激しい夕立（ゲリラ豪雨）と雷。空が急に暗くなったと思ったら、バケツをひっくり返したような雨が降る…。あれこそが、上昇気流の最もパワフルな姿かもしれません。

これは「熱的な上昇気流（サーマル）」と呼ばれるものです。

真夏に強い日差しが照りつけると、地面は非常に熱くなります。特に、アスファルトやコンクリート、乾いた土は、森や水田、芝生といった湿った場所よりも急速に高温になります。

地面が局地的に強く加熱されると、そこに接している空気も強く暖められます。暖められた空気は膨張して軽く（密度が小さく）なるので、「浮力」を得て、周りの相対的に冷たく重い空気の間を、まるで「泡（バブル）」のように一気に上昇していきます。これがサーマルです。

この上昇気流が非常に強力で、さらに先ほど説明した「大気の状態が不安定」な条件（上空に寒気）と重なると、上昇が止まらなくなり、あのもくもくとした巨大な「積乱雲（せきらんうん）」、いわゆる雷雲にまで発達するんです。

積乱雲が近づくサイン（急に空が暗くなる、冷たい風が吹くなど）を感じたら、すぐに安全な場所へ避難することが重要です。詳しくは「積乱雲が発達する兆候とは？即やるべき行動を解説」でも紹介しています。

雷はどうして発生するの？

積乱雲と雷は切っても切れない関係です。積乱雲が「雷雲」と呼ばれるゆえんですが、この雷の発生メカニズムにも、実は上昇気流が深く関わっています。

積乱雲の内部は、ものすごく強力な上昇気流（時には時速100kmを超えることも！）が吹き荒れています。この流れによって、雲の上層部に運ばれた水滴は凍って「氷の粒（氷晶）」になります。

これらが成長して重くなると、今度は「あられ」や「ひょう」として落下を始めます。この落下する氷の粒が、周囲の空気を引きずり下ろし、積乱雲内部に局所的な「下降気流」を生み出します。

この時点で、雲の内部は「下から吹き上げる猛烈な上昇気流」と「上から落ちてくる下降気流」が共存する、非常に激しい状態になります。この結果、上昇する小さな氷の粒と、落下する大きな氷（あられ）が激しく衝突・摩擦し、静電気が発生するんです。

皆さんが冬にセーターを脱ぐときにバチッとなる、あれの超巨大版ですね。

雷の簡単なメカニズム（帯電と放電）

1. 強力な上昇気流と下降気流で、雲の中の氷の粒同士が激しくぶつかり合う。
2. 摩擦によって静電気が発生。物理的な性質により、軽い粒（＋）は上昇気流で上部へ、重い粒（−）は落下して下部へ集まる（電荷の分離）。
3. 雲の上部にプラス（＋）、下部にマイナス（−）の電気が大量にたまる。
4. 雲の下層にたまったマイナス（−）電気と、地上に誘導されたプラス（＋）電気が、空気の絶縁を突き破り、一気に放電する。これが「雷（落雷）」。

（出典：気象庁『雷について』）

つまり、積乱雲を生み出すほどの強力な上昇気流がなければ、雷も発生しないんです。

雷が聞こえたらすぐに避難を！

雷の音が聞こえるということは、すでに積乱雲が近く（約10km圏内）まで来ている証拠です。いつ自分の真上に落ちてもおかしくありません。すぐに鉄筋コンクリートの建物の中や車の中など、安全な場所へ避難してください。

ゲリラ豪雨や雷の危険なサインについては、「ゲリラ豪雨 なぜ起こる？仕組みと備えを解説」の記事もぜひご覧ください。

パラグライダーはなぜ飛べる？

少し防災から離れますが、パラグライダーやグライダーがエンジンもなしに、鳥のように空高く飛んでいられるのも、まさしく上昇気流のおかげです。

彼らは、私たちには目に見えない上昇気流を巧みに見つけて、それを利用して飛んでいます。

• サーマル（熱上昇気流）: 夏の夕立を起こすのと同じ、地面が暖められて発生する「空気の泡（サーマル）」を見つけ、その中心でぐるぐると旋回しながら高度を上げていきます。
• リッジリフト（斜面上昇風）: 山に風がぶつかって発生する「地形性の上昇気流」に乗って、山の斜面付近を（高度を維持しながら）飛び続けます。

上昇気流は、時には激しい気象現象を引き起こす脅威ですが、このようにスカイスポーツにとっては空を飛ぶための「見えない力（エンジン）」としても利用されているんですね。

逆に、熱気球（バーナーで空気を暖めて浮かぶ気球）は、この日中のサーマルが大敵です。サーマルは目に見えず、局所的に発生するため、巻き込まれると制御が効かなくなる危険があるからです。そのため、熱気球のフライトは、地面が冷えていてサーマルが発生しにくい早朝や夕方の、風が穏やかな時間帯に限られることが多いんです。

笠雲やレンズ雲は危険のサイン？

富士山などでよく見られますが、山の頂上に帽子のようにかかる「笠雲（かさぐも）」や、空の高いところにポツンと浮かぶUFOのような「レンズ雲」。見た目はとても美しく、珍しい雲ですが、実は防災の観点からは注意が必要なサインです。

これらの雲は、「山岳波（さんがくは）」という特殊な地形性上昇気流によって発生します。

これは、非常に強い風が山を越えたときに、その風下側の大気が大きく波打つ現象です。その波の「頂上」部分で空気が持ち上げられ（上昇気流）、断熱冷却されて雲ができるんですね。

これらの雲が空の一点に止まって見えるのは、風が弱いからではありません。むしろ全く逆で、「上空ではとてつもなく強い風（ジェット気流など）が吹き続けている証拠」なんです。

雲は、波の頂上（上昇域）で常に新しく作られ、波の谷（下降域）で消えていくのを高速で繰り返しています。だから、私たち地上からは同じ場所に静止しているように見えるんですね。

この山岳波は、飛行機を激しく揺らす「晴天乱気流（CAT）」の主な原因の一つでもあります。したがって、笠雲やレンズ雲が出ている時は、「今、上空では非常に強い風が吹いているんだな」「これから天気が崩れて、地上でも風が強まるかもしれない」という、天候悪化のサインとして捉えることが大切です。

上昇気流のでき方とできる条件のまとめ

今回は、「上昇気流のでき方とできる条件」について、4つの主なパターンを中心に詳しく解説しました。

上昇気流ができる4つの主な条件（でき方）

1. 低気圧（収束）: 空気が集まってきて、行き場を失い「強制的に」上昇する。（例：低気圧、台風）
2. 前線（衝突）: 暖かい空気と冷たい空気がぶつかり、軽い暖かい空気が「押し上げられて」上昇する。（例：寒冷前線、温暖前線）
3. 地形（山）: 風が山にぶつかり、斜面に沿って「強制的に」上昇する。（例：山の天気、笠雲）
4. 熱（サーマル）: 地面が暖められ、軽い空気が「浮力で」泡のように上昇する。（例：夏の積乱雲、夕立）

私たちの身の回りで起こる雨や雪、風、そして雷といった気象現象のほとんどは、これらのいずれか、あるいは「低気圧が山にぶつかる」といった複合的な原因による上昇気流が引き起こしています。

天気の仕組み、特に「上昇気流」というエンジンの存在を知ることは、防災の第一歩です。「なぜ」がわかると、天気予報を見たときや、目の前の空の様子がいつもと違うときに、「あ、これは積乱雲が近づいているサインかも？」「強い上昇気流が起こる条件が揃っているな」と、危険を予測し、早めの避難や準備につなげることができるかなと思います。