北海道新幹線に乗って本州側から津軽海峡をくぐり抜け、北海道に入ると、最初に停車する駅が木古内（きこない）である（この駅を通過する列車もある）。その木古内町を、2021（令和3）年11月2日、集中豪雨が襲った。道路は冠水し、道路沿いの斜面では土砂崩れが発生した。この大雨による被害は、木古内町や北斗市を中心に、床上浸水10棟、床下浸水29棟、河川氾濫3箇所、道路の通行止め8路線、鉄道の運休51本、などであった。北海道新幹線も運休した。
この大雨に伴い、アメダス木古内観測所では、12時58分までの10分間に55.0ミリメートルの降水量が観測された。念のため繰り返すが、これは1時間雨量ではなく、10分間に降った雨量なのである。この値は、わが国における10分間降水量の最大記録を塗り替えるものとなった。冬の足音も聞こえる11月、それも北海道での記録更新には驚きを禁じ得ない。今回はこの集中豪雨のメカニズムに探りを入れる。
10分間降水量の歴代順位
表1に示すのは、わが国における10分間降水量のランキングである。木古内で2021年11月2日に観測された10分間降水量55.0ミリメートルは、それまで1位であった埼玉県熊谷（2020年6月6日）と新潟県室谷（2011年7月26日）の50.0ミリメートルを余裕で上回り、堂々の1位となった。以下、ランキングの10位までを見ても、出現月は6～9月の暖候期ばかりが占めており、第1位となった木古内の記録が11月に、しかも北海道で観測されたことは驚異的である。表1には載せていないが、11月に観測された10分間降水量としては、和歌山県潮岬で1972（昭和47）年11月14日に観測された38.0ミリメートルという記録が歴代14位になっている。
表1には、筆者の分析による要因も記入した。大雨の要因と言えば、一般には台風や梅雨前線などを思い浮かべるが、表1に列挙された10件について見ると、梅雨前線によるものは1件あるが、台風は1つも登場していない。台風による大雨は、どちらかと言えば、短時間の降雨強度より、長時間降り続くことによる総雨量の方が問題になる。10分間というごく短時間の降水量で見た場合に上位にくるのは、激しい夕立など、大気の成層不安定による雷雨であることが多い。表1にはそれを「大気不安定」と記入した。
ところが、表1に掲げられた歴代順位で第1位の木古内の事例は、成層不安定による単純な雷雨とも異なるように筆者には思えたのである。表1には「収束・地形」と記入したが、その意味については後述する。表1で第4位の高知県清水の事例も、木古内の事例と類似しているように思えたが、かなり古い時代であり資料が少なく、確認することが難しいので「？」を付した。
なお、表には示さないが、1時間降水量に着目すると、木古内で2021年11月2日に観測された最大1時間降水量は136.5ミリメートルで、これは言うまでもなく木古内での極値（歴代1位）であるが、全国的には上位20位までに入らない。
木古内の気象経過
図1に、津軽海峡周辺の地形図を掲げる。津軽海峡は西南西～東北東の走向をもつ長さ130キロメートルほどの海峡で、幅は最短で20キロメートル足らずだが、中央部がやや広い。木古内は津軽海峡に面し、背後に松前半島の山岳を抱えている。
図2に、2021年11月2日の木古内における気象経過を示す。10分間降水量は緑の棒グラフで示され、左縦軸の目盛で読み取る。赤の折れ線グラフは積算降水量で、これは右縦軸の目盛で読み取る。木古内では、2日朝に10分間降水量で数ミリメートル程度の降水が数時間続き、10時までの積算降水量は39ミリメートルに達していた。11時頃から再び降り出し、12時30分までに約20ミリメートル上積みされた。問題はその後である。天が裂けたかのように、突如として降水強度が増した。図2に示された10分間降水量は10分刻みの観測値であり、13時00分までの10分間に観測された47.5ミリメートルが最大になっているが、任意の10分間では12時58分までの10分間の降水量が55.0ミリメートルで最大となり、これが国内における10分間降水量の新たな最大記録となった。
木古内では、14時前には積算降水量が200ミリメートルを突破したが、猛烈な雨が長時間続くことはなく、すぐに弱まった。結局、この日の木古内の日降水量は221ミリメートルであった。木古内におけるそれまでの日降水量の極値（152ミリメートル、1995年8月20日）を大幅に上回った大雨であるが、総降水量のおよそ6割が12時30分から13時30分までの1時間のうちに降った。
図2に記入した風向（目盛は左縦軸上部の内側に記入）の経過を見ると、木古内では朝から東風が卓越していた。それも、10分間平均で15メートル／秒を超える強風である。13時前、降水強度が著しく強まるとともに、風向が北あるいは西に変化した様子を読み取ることができる。風速の経過を見ると、降水強度の強まりに伴って瞬間風速が一時的に増大しているものの、大局的には、風向が北あるいは西となった時間帯の風速は、それ以前の東風の時間帯より弱くなっていた。気温については、風向が北あるいは西となった時間帯に、東風の時間帯より2度ないし3度低温になっていたことを、図2の青い折れ線グラフ（目盛は右縦軸の内側に記入）から読み取ることができる。これらの風と気温の経過は、降水強度の著しい強まりに伴って何らかの気象じょう乱が木古内を通過したことをうかがわせる。
図2によれば、木古内では、夜に入って、断続的ながら、東風への復帰が見られ、それに追随して風速が増大し、気温も上昇している。
ベントバック前線
図3は、木古内で降水強度が著しく増大する直前の、2021年11月2日正午の天気図と気象衛星赤外画像である。津軽海峡の西に低気圧が見られ、木古内の集中豪雨との関連が疑われるが、木古内付近に降水が集中する必然性をこの図で説明することは難しい。気象衛星赤外画像で、低気圧の北東側に対流雲を主体とする組織化した雲域が出現しているところを見ると、この低気圧は、寒気を持つ上空の気圧の谷に由来するものである可能性がある。
図4に、前日からの日本付近の気象経過を示した。各図面の背景は気象衛星赤外画像であり、気象庁のアジア太平洋天気図（確定版）を暗緑色で重ねた。記入した前線は筆者の解析によるものである。11月1日9時には日本海西部に低気圧が見られる。この低気圧は、天気図ではあまり強そうに見えないかもしれないが、寒気を伴う上空の気圧の谷に対応している。雲域がコンマ形を呈していることから、既に閉塞した前線系を伴うはずだが、あまり明瞭でないので気象庁の天気図に前線は表示されていない。しかし本稿では、現象を的確に理解するために、明瞭でなくても前線を表示しておく。
12時間後の1日21時には、日本海西部の低気圧はあまり動いていないが、閉塞前線上の佐渡沖に低気圧が発生し、2つの低気圧が東西に並んだ。佐渡沖の低気圧から西北西にのびる前線は閉塞前線であるが、佐渡沖の低気圧中心に近い部分は進行方向が逆になり、南下中である。このように、低気圧中心の西側で進行方向が逆向きになった前線は「ベントバック前線」と呼ばれる。日本の気象庁はベントバック前線を天気図に表示する習慣を持たないが、ヨーロッパ各国はこの種の前線を積極的に解析し、天気図に表示している。ベントバック前線が存在することは疑いもないのだから、それを天気図にきちんと表示することが、現象の正しい理解につながるのではないか。
さらに12時間後の2日9時になると、日本海西部にあった低気圧は南南東へ移動し、隠岐島の北に痕跡を残す程度となった。代わって、佐渡沖に発生した低気圧がやや発達しながら北北東へ進んで津軽海峡西方に達し、閉塞前線が津軽海峡にさしかかっている。そして、ベントバック前線がその西方から秋田県の海岸に迫っている。
津軽海峡西方に進んだ低気圧は、その後動きが遅くなり、6時間後の2日15時でもまだ津軽海峡西方にとどまっている。先行する閉塞前線も千島列島の高気圧に行く手を阻まれ、津軽海峡にさしかかったところで動きが遅くなった。ベントバック前線だけが東進して、先行していた閉塞前線に追いつく形になった。木古内町を襲った集中豪雨は、先行した閉塞前線が津軽海峡にさしかかり、さらにベントバック前線がたたみかけるように到達したタイミングで発生していたのである。
収束・地形
さらに、より詳細に現象を見ていく。図5に、津軽海峡周辺の詳細な解析図を示す。気象衛星赤外画像にレーダーエコー強度分布を重ねて示している。左図は、木古内で10分間に数ミリメートル程度の降水が続いていた11月2日7時の状態を表し、木古内は閉塞前線の進行前面にあたっている。津軽海峡付近では東風が卓越し、それが渡島半島南部の亀田半島や松前半島の山岳にぶつかるところで降水強度が強まっている。低気圧の中心は青森県の西方沖に進んできている。中心から南南西の方向にベントバック前線がのび、対流性の降水域を伴っている。
図5の右図の時刻は11月2日13時であり、これは木古内で10分間降水量の日本記録を更新した頃の状態を表している。木古内付近のごく狭い範囲に、エコー強度64ミリメートル／時以上の強雨域が現れている。先行する閉塞前線の東への動きが遅くなり、左図の2日7時の位置からあまり進んでいないが、津軽海峡では松前半島に達した。ベントバック前線は松前半島付近で先行する閉塞前線に追いついた。函館の風が南風成分を持ち、木古内の風が北風成分を持っているので、函館港の沖合にじょう乱（低気圧）が発生している可能性もあるが、数値モデルの描いた等圧線には表現されていない。
木古内付近で降水が著しく強まった要因を考察する。閉塞前線の進行前面において、東風が卓越する状況下での降水の様子は、図5の左図（2日7時）に見られるとおりである。やがて、そこへ閉塞前線が到達し、さらにベントバック前線もほぼ同時に到達して前線が重畳し、図5の右図（2日13時）のように、木古内付近に性質の異なる空気（東風と南風）がぶつかり合う場が形成された。しかも、木古内は北側と西側に山岳が控えており、空気の逃げ場がない。太平洋から亀田半島に吹き込んだ東風は、松前半島の山岳の南東斜面を南へ回り込み、木古内の風は北風成分を持ち、木古内付近に空気が集まるようになった。気象学の用語で、空気が集まることを「収束」というが、収束が起こると、空気は下へ逃げられないので、上昇気流が励起される。しかも、上空には寒気をもつ気圧の谷が進んできたので、大気の成層状態は不安定になっていて、上昇し始めた空気は勢いよく上昇し続けて強い積乱雲が発達し、猛烈な雨を降らせるに至った、というわけである。函館湾沖にじょう乱が形成されたような風の分布も、木古内付近での収束の強化に一役買っていた。
おわりに
表1において、最大10分間降水量の歴代1位である木古内の事例の要因を「収束・地形」としたのは、以上述べたような分析による。収束をもたらしたのは、低気圧に伴う閉塞前線とベントバック前線であるが、地形がそれを強める働きをした。前線だけでは記録的な降水とはならず、また一定方向の風が山岳に吹き付ける単純な地形性降水というわけでもない。やはり、複雑な条件がそろった時に、ごく狭い範囲だけに起こりうる稀有の現象であったと言えるであろう。それにしても、山岳に隣接した地域は、地形が作用して激しい気象現象が引き起こされることがあることを、頭の片隅に入れておく必要がある。
2021年11月2日の木古内の大雨について、当時のニュース映像を見ると、冠水した道路や畑の水面に大量の氷が浮いている。雹（ひょう）が大量に降ったのだが、降雹などという生易しいものでなく、直径数センチメートルの氷塊が集中砲火のように空から落ちてきたようだ。深さ30センチメートルほどに氷が積もった場所もある。これだけの氷塊が雲中で作られるためには、猛烈な上昇気流が必要である。自然は時に信じられないような技をやってのける。人間は自然災害に対して、謙虚に備える必要がある。
