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凍雨(フリージングレイン):その形成過程

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凍雨の形成過程

FAA(米連邦航空局)によると、凍雨(フリージングレイン) は、雪が暖かい層を通過した後、再び氷点下の空気層を通過することで発生します。このような気温の逆転層温度インバージョン)と呼ばれる状態が生じると、特定の温度分布が見られます。

以下の図のように、この状況では大きく分けて3つの空気層が存在します。

  1. 上空の氷点下の層
  2. 中間の氷点以上の層(ここで雪が溶ける)
  3. 地表付近の再び氷点下の層

溶けた水滴が中間の暖かい層を抜けて地表付近の氷点下の層に落ちるとき、冷却速度が非常に速いため、地面に到達するまでに完全に凍る時間がありません。

では、この冷たい水滴はどうなるのでしょうか?
それは過冷却状態Supercooling)になります。これは航空機にとって重大な着氷リスクを引き起こす可能性があります。


過冷却とは?

過冷却(Supercooling) とは、液体が氷点下の温度になっても固体(氷)にならない状態のことです。この状態の水滴は、空気中を落下する間に氷の結晶化ができません。

しかし、この過冷却水滴が航空機の表面に衝突すると、すぐに付着して凍結します。これが飛行中の着氷の主な原因となります。

なぜ過冷却の大きな水滴は危険なのか?

凍雨のような大きな水滴は、機体表面に厚い氷の層(クリアアイス)を形成することがあります。この氷は特に危険で、以下の理由から除去が困難になる可能性があります。

  1. 防氷装置の後方で凍結する
    • 防氷装置(デアイシング装置)の範囲外に氷が形成されると、除去が難しくなる。
  2. 透明で視認しにくい
    • クリアアイス(透明氷) は、表面が滑らかで透明なため、パイロットが気づきにくく、危険性を増大させる。

このため、過冷却の大きな水滴は航空機の安全にとって深刻なリスクとなるのです。

ATC録音: 凍雨による意図しない着氷遭遇

2020年、テキサス州ラボックへの進入中に、おそらく凍雨が原因と考えられる事故が発生しました。

NTSB(国家運輸安全委員会)の予備報告書を詳しく見る前に、以下の動画でATC(航空交通管制)音声とレーダー画像を確認してください。

 

NTSB予備報告書

以下は、この事故の直後にNTSB(国家運輸安全委員会)によって公開された報告書です。

2020年10月26日、セントラル・デイライト・タイム(CDT)15時58分、テキサス州ラボック付近でセスナ 210(N9622T)が事故に巻き込まれ、機体は大破しました。操縦していたプライベートパイロットは死亡しました。この飛行機は、連邦航空規則(FAR)Part 91に基づく個人飛行として運航されていました。

本来の飛行計画では、ニューメキシコ州ベレン・リージョナル空港(BRG) から テキサス州コルシカーナ市営空港(CRS) への計器飛行方式(IFR) のフライトでしたが、途中でラボック・プレストン・スミス国際空港(LBB)へ目的地を変更していました。


事故の概要

航空管制(ATC)記録およびADS-Bデータの分析によると、飛行機は降下中に計器気象条件(IMC) にあり、パイロットは「しばらくの間IMCにいた」と報告していました。管制官は滑走路35LへのRNAV(GPS)Y計器進入を指示しましたが、パイロットは進入ルートを確認できず、最終進入コースを捉える位置にいなかったため、管制官は別の初期進入修正点(IAF)を用いた進入方法を指示しました。

その後、管制官の問い合わせに対し、パイロットは機体に構造的な着氷が発生し、「凍雨(フリージングレイン)に遭遇している」と報告しました。飛行機は中間修正点「ZOVOC」 を通過し進入方向へ向かいましたが、対地速度(gs)が約80ノットから50ノットへと徐々に低下しました。

最終進入修正点**「UFACI」** を4,700フィート(MSL)で通過した時点で、対地速度は48ノット でした。その直後、機体は左へ旋回し南南東方向へ降下しました。パイロットは管制官に**「オートパイロットの問題が発生した」と報告し、管制官は新たな進路を指示しました。しかし、ADS-Bデータによると、飛行機はさらに降下し、急な左旋回をした後にデータが途絶えました。その後、管制官はレーダーコンタクトを喪失**し、パイロットからの通信も途絶えました。

(図1:Google Earth上のADS-B飛行軌跡、進入修正点、事故地点を示す)


墜落地点と機体状況

事故現場に駆け付けた連邦航空局(FAA)検査官の報告によると、飛行機は最終ADS-B記録地点から約200ヤード離れた住宅地に墜落し、LBBの南約6マイルの地点に位置していました。墜落後、火災が発生し、胴体の大部分と両翼の内側部分が焼失しました。

検査官は機体の残骸の中から多数の氷の塊を発見し、一部の氷は機体の前縁部にまだ付着していました。氷の塊は湾曲した形状をしており、内側が滑らかで、機体の翼の前縁部と一致する形状でした。氷の厚さは**1〜2インチ(約2.5〜5cm)**に達していました。


どのように対処すべきか?

凍雨に関する重要なポイント:

  • 上空に暖かい空気層がある場合(温度逆転層)、これはよく知られた現象です。
  • 暖かい層が上空にあるとわかっていれば、上昇して脱出する選択肢も考えられます。
    • しかし、これは推力に余裕のあるジェット機でなければ実行が難しいケースが多いです。
  • 上昇できない場合は、すぐに引き返して非着氷条件の気象へ戻ることが必要です。

凍雨の危険性:

  • 凍雨はほとんどの防氷・除氷装置を圧倒する可能性がある
  • 防氷装置がない部分(主翼後部など)に氷が蓄積し、機体の制御が困難になる

結論:
上昇、引き返し、または別の行動をとるにせよ、凍雨の条件からはできるだけ速やかに脱出するべきです。

 


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