資料來源：牛頓雜誌1995年5月號
奇妙的「環八雲」
熱島現象與大氣污染的產物?
最近幾年(注：當時的雜誌出版日期為1995年5月)在東京環狀8號公路 (日語：東京都道311号環状八号線)的簡稱路附近的上空，出現了奇妙的積雲。這些積雲排成一列，出現的次數逐年增加，日本東京環境科學研究所等單位已正式展開調查。為什麼積雲行列會出現在「環八」(東京環狀8號公路的簡稱)的上空?與都市環境又有什麼關係?本文將介紹「環八雲」研究的最新成果。
環八雲可能是環境汙染的產物
讀者不妨想像一下美國西部片或非洲平原的景致，在一望無際的廣闊平原上，到處飄浮著積雲 (cumulus)。但日本氣象學會會員兼攝影家塚本治弘先生，卻在日本關東平原看到整整齊齊排成一列的積雲。
塚本治弘最早是在1969年的夏天，注意到積雲的異常排列現象。他在環繞著東京首都圈的環狀道路上空，首度發現小型積雲排成一列。為什麼雲在這裡不會分散而排成一列呢?他百思不得其解而開始著手調查，結果竟發現了「環八雲」。
環八雲的出現越來越頻繁
「環八」是「環狀8號公路」的簡稱，這是一條將東京都心呈輻射狀延伸出來的眾多道路，以同心圓方式連接起來的環狀公路。大阪的內環公路、中央環狀公路，及名古屋的第一、第二環狀公路，都是具有同樣功能的道路。由於雲列在環繞日本首都圈的環八公路上空沿著路線出現，所以稱之為「環八雲」。
環八雲多出現在日本本州附近，被太平洋高壓籠罩的平靜日子，此時由東京西郊外的武藏野市往東京都心方向看，通常能見範圍還不到10公里，這是因為在東京上空，不斷產生並飄浮著「煙霧」。
從飄浮在東京上空的煙霧和小雲塊的移動狀況來看，可以確認海風是由東京灣吹入。上午11點過後，煙霧濃度高的部分開始形成小積雲塊，並排列在「環八」上空。
根據日本一般大氣環境測定局設置在東京都內各測量所的地上氣溫資料顯示，特別是在中午到下午兩點左右，環繞在東京的地上氣溫分布情形，有異常升高的現象。而環八雲的最盛期也出現在這個時間帶。
到了黃昏，環八雲在陸風吹拂下往東京灣方向移動，並於氣溫下降、上升氣流衰退後消失，而結束一日。這就是環八雲從出現道結束的經過。
根據觀測，於冬季氣溫寒冷時及夜間，環八雲主要籠罩在整個日本首都圈上空，呈朦朧的「煙霧圓頂形」。夏季氣候溫暖時，環八雲則一朵一朵地獨立，排成清楚的雲列。環八雲的形狀便可大致分為這兩種。
以清楚的雲列形式出現的環八雲，於1969〜1985年，每年約可觀測到10次；於1986年開始，每年約可觀測到20次；1991年觀測到35次，1992年觀測到40次，1993年觀測到44次，逐年增加。
環八雲可能帶來酸雨?
日本橫濱市公害研究所大氣部門的研究小組，於1986年到1987年，將搭載觀測儀器的氣球釋放到發生機制與環八雲相同的雲中。然後採集雲中水滴，同時分析地上雨水和大氣汙染物質。結果觀測到，雲中最低酸度值為pH(氫離子濃度指數)3.04，酸度遠強於同時測定的地上雨水。由此可知，都市上空的雲為「強酸度雲」。
根據觀測，環八雲不會發展成高度達1萬公尺的「積雨雲」(Cumulonimbus)。另一方面，也知道環八雲下方常會下驟雨，這種雨通常稀稀落落的下個10分鐘左右。但透過照片觀測發現，一旦環八雲上空有高於3000公尺的高積雲(Altocumulus)，環八雲就會轉變為小型積雨雲，而在局部地區造成豪雨。
歸納過去10年來環八雲的出現情形，並依星期別來看，星期日很少出現環八雲，星期一、星期二逐日增加，星期三與星期一差不多，星期四到星期六又逐日增加。另一方面，雖未發現這10年間天氣的周期性與星期幾之間有何關聯，倒不如說，環八雲出現的次數與星期幾的關係，類似東京交通量與星期幾的關係(根據日本首都高速公路局的交通量統計)。這似乎暗示了汽車的運轉與環八雲的形成有關。
根據以往的觀測，形成機制與環八雲相同的雲列，不僅見於東京，在日本札幌、名古屋、京都等地也曾發現。在札幌、雲列出現於大通公園上空；在名古屋，雲列出限於千種區上空；在京都，則可觀察到自大阪出發的雲列，經高槻，來到四條上空。
因都市特有氣候而形成的環八雲
近年來，東京等大都市因都市化、人造熱、汽車廢氣排放，以及地表狀態不斷改變，出現了與郊區和周邊地區不同的都市特有氣候。最明顯的現象有「熱島」(Heat Island，即都市高溫化)、「塵島」(Dust Island，即大氣汙染物質增加)、濕度減少，以及大廈風等等。
目前都市氣候中最受矚目的現象就是環八雲。在晴朗的夏日午後，於東京都心和郊外交界處，常可觀測到形狀奇妙的雲。這個漂亮的積雲行列，因出現在東京都西側呈南北走向的環八通路附近的上空，而被稱為「環八雲」。雲底高度(雲底面的海拔高)相當低，只有500〜1000公尺。
日本都市氣候研究人員對大眾傳播媒體再三報導的環八雲，也深感興趣。他們不解，為什麼環八雲不是出現在都市化顯著的都心部位，而是沿著環八公路出現?
一般雲的產生必須要有上升氣流使空氣冷卻，例如風向山脈吹，於山脈的迎風斜面迫使空氣上升，雲便會沿著山脈成行列狀形成。可是為什麼在地形相當平坦的日本南關東地區，並沒有那麼大的山脈，卻會出現行列狀的環八雲呢?
日本筑波大學地球科學系講師甲婓憲次等人，歷年來觀測環八雲、分析氣象資料，對環八雲的形成機制有了若干了解，茲介紹如下。
1989年8月21日午後，日本關東地方在太平洋高壓的籠罩下，甲婓憲次等人觀測到典型的環八雲。根據東京都大氣汙染常時測定局的資料，追查該日的氣溫分布，發現該日上午3〜6時，有以都心為中心的同心圓狀高溫區出現，氣溫朝西測郊外降低。都心的千代田區和郊外多摩地區，溫度差了大約4°C，這是典型的熱島現象。但是隨著日出，海風吹起，狀況為之一變。夏天的強烈日照使陸地加熱，相對的，東京灣的海水卻沒有什麼變化，海陸溫差遂造成海風發達。來自東京灣的海風朝都心的熱島灌入，使都心冷卻，高溫區乃以不規則的型態往郊外移動，也就是往環八公路附近和琦玉縣境移動。
下午3時，環八公路附近的高溫區進入最盛期，於杉並區久我山記錄到34°C，比都心大約高出2°C。甲婓憲次等人就是在這個時候觀測到明顯的環八雲。依氣溫分布而言，當時環八公路附近的帶狀高溫區有熱對流發生，這正是積雲容易形成的狀態。3時過後，環八公路附近的高溫區逐漸衰退，環八雲也隨之消失。
接下來看看風的分布情形。其中最大的特點是，來自東京灣的偏東南海風，和來自相模灣的偏西南海風，在環八公路附近聚集。來自兩個方向的海風在環八公路附近會合，而形成上升氣流。
計算風聚集和分散的程度，可以知道何處產生上升氣流、何處形成下降氣流。根據這項計算，環八公路附近有產生上升氣流的地區，這個地區雨自飛機所見環八雲的分布地區大約一致。亦即環八公路附近，有使東京灣海風旱相模灣海風容易聚集的地形條件。
綜合以上所述，夏日午後，環八公路附近因熱島和海陸風的相互作用，產生了上升氣流，而上升氣流又對雲的形成非常重要。
環八雲的形成機制尚未證實
接下來再針對雲的成分－水蒸氣和氣溶膠 (Aerosol)來加以探討。首先，夏季的海風因為溫度條件，富含形成雲所必要的水蒸氣。而分析風也知道，環八公路附近為海風聚集的地方，因此臨海工業地帶和都心部分排放出的氣溶膠，會隨著海風搬運到環八公路附近。因此環八公路附近充足的水蒸氣和氣溶膠有利於雲的形成。
根據甲婓憲次等人的推論，環八雲在環八公路上空形成的機制為：(1)於環八公路附近形成高溫區，(2)來自東京灣和相模灣的海風在環八公路附近會合，(3)氣溶膠由臨海工業地帶和都心部分供給。這個環八雲形成機制和都心部分供給。這個環八雲形成機制的模型是由事例分析所得的推論，今後尚需利用雷射雷達(Lidar)和飛機觀測以得實證，自不待言。
編輯：徐玉清 / 翻譯：楊清木
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