なぜ晴れた夜は氷点下20℃まで冷えるのか｜北海道の放射冷却と積雪・盆地の仕組み

北海道で氷点下20℃以下を観測した、というニュース見出しを見て、私は最初「そんな気温になるのは真冬だけでは」と思いました。ところが気象庁やウェザーニュースを読み直すと、11月から12月の初めにも、条件がそろえば内陸部で氷点下20℃台まで下がります。しかも、その夜の札幌は氷点下5℃台でした。同じ北海道で、なぜ十数度も差がつくのでしょうか。

この記事では、放射冷却という仕組みを気象庁の資料で確かめたうえで、積雪と盆地がどう冷え込みを深くするのかを順に説明します。読み終えると、天気予報の「晴れて風が弱い」という一言から、どの夜に強く冷えるかを自分で判断できるようになります。2026年11月時点の内容です。なお、見出しにあった今回の記録がいつ以来なのかは、私の側では原典で確認できていません。そのため、確認できた2024年12月の観測例で説明します。

• 放射冷却は、地面や物が熱を空へ出して冷える現象です
• 雲と風があると冷え込みは弱まります
• 積雪は地面の熱が伝わりにくく、表面がより冷えます
• 盆地では冷えた空気が底にたまります

放射冷却とは何か：物が熱を外へ出して冷えること

気象庁の子ども向けFAQは、放射冷却を「物が外へ熱を出して（放射）冷える（冷却）こと」と説明しています。特別な現象ではなく、鉛筆や机から地球まで、すべての物が持っている性質です。お湯をわかしたあとのやかんが、火を消すと少しずつ冷めていくのも放射冷却です。

天気予報で「今夜は放射冷却により冷え込むでしょう」と言うときは、主に地面の放射冷却を指します。地面が冷えると、地面に触れている空気も冷やされ、気温が下がります。

昼は熱をもらい、夜は出すだけになる

福岡管区気象台の「はれるんマガジン」によると、夜になると太陽からの熱をもらえなくなった地面や車、草などが放射冷却で冷えていきます。昼間は日射で熱を受け取っているので、熱を出していても気温は下がりません。夜に入ると受け取る熱がなくなり、出ていく一方になります。

気温は地面から1.5mの高さで測っている

同じ資料に、大事な点が書かれています。天気予報の気温は、地面から1.5mの高さで観測した値です。冷えるのは地面に近い所から先なので、1.5mの気温と地面付近の温度は一致しません。次の節で、その差を数字で見ます。

晴れて風が弱い夜に冷え込む理由

気象庁は、風が弱く晴れた夜に冷え込む理由を2つ挙げています。1つ目は、地面の熱が雲にさえぎられず、どんどん空へ出ていくこと。2つ目は、冷えた空気が周りの空気と混ざりにくいことです。

雲は布団の役目をする

はれるんマガジンは、上空に雲があると、布団をかけているときと同じように地面が冷えにくくなると説明しています。雲が出ている夜は、地面から出た熱が雲に受け止められるため、冷え込みが弱くなります。

風は冷えた空気をかき混ぜる

風が吹くと、地面の近くで冷えた空気が周囲の空気と混じり、冷え方が弱くなります。つまり、強く冷える夜の条件は「雲がない」と「風が弱い」の2つが同時に満たされることです。

この仕組みで、霜がおりる日と、霜柱ができる日の違いも説明できます。気温が4℃でも霜が降りる理由は、気温4℃でも霜が降りるのはなぜか、放射冷却と霜柱の違いを扱った記事に詳しく書きました。本記事では、霜ではなく、氷点下20℃級まで下がる条件に絞って進めます。

気温が4℃でも地面は0℃以下になる

はれるんマガジンには、晴れて雲がなく風が弱いという条件がそろうと放射冷却の効果が十分に発揮され、地面から1.5mの高さの気温が4℃くらいでも、地面付近では0℃以下になって霜がおりる、と書かれています。同じ資料は、一般に晴れて風が弱く、気温が3〜4℃まで下がると霜がおりやすくなる、とも説明しています。

天気予報の最低気温が3〜4℃でも、車のフロントガラスや草の上は凍っているということです。私は冬の朝に予報の数字だけを見て安心していたことがあるので、この差を知って、予報の読み方が変わりました。

盆地や谷底は霜がおりやすい

同じ資料は、盆地や谷底を冷気がたまりやすく霜がおりやすい場所として挙げています。この点は、後の節で氷点下20℃級の冷え込みと結びつけます。

北海道の氷点下20℃台はどう起きたのか

確認できた観測例が、2024年12月16日です。ウェザーニュースによると、北海道胆振地方のアメダス穂別（むかわ町）で氷点下20.5℃を観測し、その季節に全国で初めて氷点下20℃以下になりました（富士山頂を除く）。同じ胆振の厚真町は氷点下18.7℃（7時30分まで）、日高地方の新冠町にあるアメダス新和は氷点下18.1℃でした。

同じ日の札幌の最低気温は氷点下5.6℃で、その季節の最低を更新したところでした。穂別との差は、20.5−5.6＝14.9℃です（私が引き算で出した値）。

2つの条件が重なった

ウェザーニュースは、上空1500m付近で氷点下15℃の寒気が大陸から南下して冬型の気圧配置になったことに加え、胆振・日高や十勝の内陸部では晴れて風が弱く、地表の熱が上空へ逃げる放射冷却が強まったことが原因と考えられる、としています。

つまり、寒気が入ってきたこと（上空が冷たい）と、放射冷却が強まったこと（地面付近がさらに冷える）の組み合わせです。寒気だけ、あるいは放射冷却だけでは、ここまで深くは下がりません。この点は、次の節の積雪と盆地でさらに説明します。

地形の違いも、札幌との差の候補になります。ただし、この日の穂別と札幌の差を地形や積雪で説明した資料は確認できていないので、ここでは条件を並べるだけにとどめます。

富士山頂の冷え方とは別の仕組み

11月の冷え込みでは、標高が高いために冷える富士山頂のような例もあります。標高と風で冷える仕組みは、閉山中の富士山頂が11月に冷える理由を扱った記事で書いています。放射冷却は、標高ではなく、晴れた夜の地面が熱を出して冷える仕組みなので、低い土地でも起こります。

積雪が冷え込みを深くする理由

気象学者の近藤純正さんの解説（東北大学の公開ページ）は、平地での放射冷却は、夕方の正味放射量が大きいほど、地表層の熱容量と熱伝導度が小さいほど大きくなる、と整理しています。雪国では、上空まで乾燥して寒い気団に覆われ、新雪が積もった晴れた夜に放射冷却が大きくなります。

新雪は熱容量と熱伝導度が小さいため、放射冷却で積雪面の温度と地上の気温が大きく下がりやすい、とも書かれています。熱伝導度が小さいとは、下の地面から熱が上がってきにくいという意味です。普通の地面は、冷えた分を地中の熱が少し補います。雪の表面は補えないので、そのまま冷えていきます。

日本の最低気温の記録も積雪の日だった

同じ解説は、1902年に北海道の旭川で日本一の最低気温である氷点下41℃、1945年に岩手県の藪川で本州一の氷点下35℃を観測したのは、こうした条件の日だった、と述べています。ただし、どちらも観測地点が移転しており、現在の観測地点とは異なる場所での記録です。

盆地では冷えた空気が底にたまる

近藤さんの解説によると、盆地では安定した大気の層「冷気湖」ができると、低温の空気層があることで地上の正味放射量が平地より大きくなり、盆地の底では放射冷却が大きくなります。盆地では夜間に冷気がたまるため、底の放射冷却が一層大きくなります。

冷気湖の深さは風で変わる

冷気湖の深さは、上空の風が弱いと盆地の深さと同じくらいになります。風が少しあると浅くなり、強風のときは冷気湖ができません。やはり「風が弱いこと」が条件です。

胆振・日高・十勝の内陸が冷える理由の一部

先に挙げた穂別などの観測地点が、盆地状の地形にあるかどうかは、私が確かめた資料に書かれていません。そのため、地形がどれだけ効いたかは断定しません。ただ、「内陸で、晴れて風が弱い」という条件は、はれるんマガジンが挙げる冷え込む条件そのものです。

放射冷却の冷え込みで気をつけること

はれるんマガジンは、秋の早霜は春の晩霜とともに農作物に被害をもたらす、と書いています。霜害の予防には、火をたいて煙霧をつくり、放射冷却を弱める方法があるそうです。熱が空へ逃げるのを煙で弱める、という考え方です。

予報の最低気温だけで判断しない

先に見たとおり、予報の気温は地面から1.5mの値です。地面や車の表面は、それより低くなります。屋外に置く物や、早朝に外へ出る場合は、予報より低い温度を想定してください。

この記事で分からないこと

今回の数字は、穂別などアメダスの観測値です。同じ町の中でも、場所によって冷え方は違います。家の周りで何℃になるかは、この記事の資料からは計算できません。

冷え込む夜かどうかを予報から見分けるには

原典で確認できた条件を、見分けるための表にまとめます。

判断のしかた

天気予報で「晴れ」「風が弱い」と言っていて、積雪や盆地の地形が重なる場所に住んでいる、または出かける予定がある場合は、予報の最低気温より低い所があると考えて備えます。逆に、雲が多い夜や風のある夜は、予報の数字に近い冷え方になりやすいです。

放射冷却についてのよくある誤解

寒気が来ないと放射冷却は起きない？

起きます。気象庁の説明では、放射冷却はすべての物が持つ性質で、夜に日射がなくなれば進みます。はれるんマガジンの例では、秋の移動性高気圧のもとでも、地面付近は0℃以下になって霜がおります。寒気が入るとさらに深く下がる、というのが北海道の例です。

気温が低い日はいつも放射冷却のせい？

違います。富士山頂のように標高と風で冷える場合や、寒気そのものが強い場合もあります。放射冷却は「晴れて風が弱い夜に地面付近が冷える現象」を指します。

放射冷却は雲があっても同じように冷える？

同じではありません。雲は布団の役目をして、地面の冷え方を弱めます。冷え込みの予報では、雲の予想も確認してください。

まとめ：氷点下20℃級の冷え込みを生む条件

放射冷却は、地面や物が熱を空へ出して冷える現象で、夜に日射がなくなると進みます。雲がなく風が弱い夜は、熱が逃げやすく、冷えた空気も混ざらないので、冷え込みが強まります。気温4℃の予報でも、地面付近は0℃以下になることがあります。

2024年12月16日の北海道では、上空の寒気に放射冷却が重なり、穂別で氷点下20.5℃を観測しました。積雪は熱が伝わりにくく表面を冷やし、盆地では冷気がたまって底が冷えます。この日の穂別と札幌の差に、地形や積雪がどれだけ効いたかは、今回の資料では確かめられませんでした。

天気予報を見るときは、気温の数字に加えて、雲と風、積雪、地形の4つを見て、予報の最低気温より低い所があるかを判断してください。最新の観測値や予報は、気象庁の発表で確認できます。