北極で雷雨が発生したのは、2019年6月28日と8月10日のことだった。北極での雷雨は非常に珍しいが、気候変動が激化するにつれ、それも珍しいものではなくなりつつあるのかもしれない。

この誰もいない場所で起きた雷雨については、ヴァイサラ（Vaisala）という企業の助けがなければ、存在すら知られなかっただろう。同社はセンサーのネットワークと三角測量によって落雷の発生を特定し、そのデータを米国立気象局（NWS）などに提供している。世界規模のネットワークのおかげで、6,000マイル（約9,656キロ）離れた場所の雷も検知できるという。

「この比較的新しいシステムによって、ここ5年から10年の間で最北端の地で落雷を検出する能力が劇的に向上しました」と、アラスカのフェアバンクスにあるNWS地方本部の気象学者、アレックス・ヤングは言う。「30年前であれば、こうした事象が起きても誰も気づかなかったでしょうね」

雷が出すのは、音や光だけではない

本題に入る前に、雷がどのようにできるのかをおさらいしよう。

太陽によって地球の表面が温められると、空気や水分が上昇して水滴ができる。太陽のエネルギーが十分にあれば、温かく湿った空気が上昇し続ける一方で、大気中の冷たい空気は下降する。これによって、大きな対流雲［編註：積乱雲もこのひとつ］が生まれ、そこで電荷が発生することで雷が生じるのだ。

北極の空気は通常、そこまでの対流を起こす熱をもたない。しかし、現在のような気候変動の時代に、「通常」などもはや存在しないのだ。

ヴァイサラにとっての幸運は、雷がさまざまなかたちで自らの存在を知らせることである。われわれ人間は、閃光や、耳をつんざくような音によって雷の発生を知る。一方、われわれは感知できないが、落雷による大電流は電波バーストも引き起こしている。

雷が出す「電波」を受信

落雷のほんの一瞬、稲妻は巨大な電波塔のようなはたらきをする。「雷の放電が地面に達するとき、電荷が数キロメートルにわたって空中を伝わることもあります。この放電が、空中の一時的なアンテナとして作用するのです」と、ヴァイサラの科学研究員を務めるライアン・サイードは説明する。

この雷からの電波を検出するには、大気の特性を利用しなくてはならない。地球の大気上層内には、原子が電離しイオン化した電離層（電離圏）という領域がある。この電離層が、電波のかなりの部分を地上に跳ね返してくれるため、それをヴァイサラのセンサーが検出できるというわけだ。

ヴァイサラのセンサーは、AM放送を受信するためのループアンテナを大きくして、かつ感度を高めたものだと考ればいいだろう。

「十分に感度の高い受信機があれば、遠く離れた距離からでも電磁波の放射を検出できます」とサイードは言う。「われわれは世界中に設置した数十の受信機を使って、北極を含めたあらゆる地域の雷を監視できます」（下の動画は、世界中で起きている落雷を視覚化したものだ）

VIDEO BY VAISALA

信頼性のある世界規模のシステムがもたらすもの

このシステムが機能する上で極めて重要になるのが、信号の三角測量だ。「電波バーストがセンサーに到達する時間と、その方向を測定します」とサイードは説明する。稲妻による電波バーストが、世界規模で同期しているヴァイサラのネットワークのうちの少なくとも3台のセンサーで検出されれば、信号が発信された時間と場所を特定できるという。

さらにこの電波信号を、人間が聞こえる音に変換することも可能だ。その音はこちらのファイルで聞くことができる（ピチピチという音のそれぞれが落雷だ）。

ただし、この信号の解析は容易ではない。例えば、正確な解析には電離層からの反射を明らかにする必要がある。このため、ヴァイサラの努力の大半は「これらの信号を適切に解釈して、そこから信頼できる情報を抽出できるようにすることに費やされました」とサイードは言う。

信頼性は最優先事項である。なぜなら、ヴァイサラのデータを利用しているのは米国立気象局だけではないからだ。各地の空港にとって雷雨が近づいているかどうかは、飛行機の遅延を計画したり、燃料補給作業を中止したりするための貴重な情報になる。

さらにこのシステムは、法的な判断にも活用できそうだ。例えば、山火事が落雷によって起こったかどうかを判断できるかもしれない。要するに、もし雷が勝手気ままにあちこちに落ちても気づかれないだろうと思っているとしたら、それは大間違いなのだ。