なぜ砂漠の夜は非常に冷えるのか？

砂漠といえば乾燥して暑い場所というイメージがありますが、実際には日中と夜間の寒暖差が非常に厳しく、日中の平均気温が30度を超えていても夜間には氷点下まで冷え込むこともあります。一体なぜ砂漠の夜はこれほど冷えるのか、そして砂漠に住む生物はどのように厳しい寒暖差に適応しているのかについて、科学系メディアのLive Scienceがまとめています。

Why do deserts get so cold at night? | Live Science
https://www.livescience.com/why-do-deserts-get-cold-at-night.html

砂漠において極端な寒暖差が生じるのは、「砂」と「乾燥」という2つの要因が重なることが理由だとLive Scienceは解説。太陽の熱が砂漠を覆い尽くしている砂に当たると、砂の最上位層が熱を吸収して放出し、周囲の空気の温度を上昇させます。しかし、砂は熱をすぐ放出するために熱をためこむことができず、夜になって太陽が隠れると一気に冷たくなってしまうとのこと。

もし、砂だけが理由で夜の気温が下がるのであれば、夏の砂浜などでも同様に急激な気温低下が起きると推測されます。ところが、確かに夜の砂浜はひんやりとしているものの、夜になったらコートを羽織らなければならないほど冷え込むことはありません。これに対しLive Scienceは、砂漠における急激な気温低下が起きるもう一つの要因として「乾燥」を挙げています。

砂漠の空気は非常に乾燥しており、特にサハラ砂漠やアタカマ砂漠などの降水量が少ない砂漠では、空気中の湿度がほぼゼロになることもあります。湿度がゼロということは空気中に含まれる水蒸気がほとんどないことを意味しており、砂とは異なり熱を蓄える力を有する水がなくなるというのは気温に大きな影響を及ぼします。空気中の水蒸気は地面近くの熱を閉じ込めており、これが太陽のない夜間でも極端に気温が低下するのを妨げていますが、乾燥した砂漠では水蒸気によって熱が蓄えられません。そのため、夜になって太陽の熱が届かなくなると、一気に冷え込んでしまうそうです。

日中と夜間で急激な温度変化が生じるにもかかわらず、砂漠にはさまざまな生物が存在しています。アリゾナ州立大学で砂漠の動物を専門に研究するDale DeNardo教授は、「砂漠の温度変化は生物にとって比較的小さな問題になりがちです。より大きな問題は、生き残るために十分な食料と水を見つけることです」とコメント。

砂漠で最も多く生息する動物の一種であるは虫類は、周辺の環境温度によって体温が変わる変温動物であり、冷え込んでも自分の体温を維持しようとする必要がありません。変温動物は一定の体温を維持するためにエネルギーを使う代わりに、狩猟に貴重なエネルギーを使用しているとのこと。

一方、ラクダなどの哺乳類は恒温動物であり、体の機能を維持するために一定の体温を保つ必要があります。そのため、日中は太陽の熱を浴びて夜間は氷点下まで冷え込む砂漠の環境は哺乳類にとって過酷といえますが、ラクダは脂肪や厚い毛皮が断熱材の役割を果たし、一定の体温を保つことに成功しているとDeNardo教授は述べています。

また、砂漠に住む鳥類は汗をかく人間や舌を出すイヌと同様に、液体が気体に変化する際に熱が奪われる気化熱(蒸発熱)を使用して体を冷やしているとのこと。鳥は遠くの水場まですぐに飛んでいけるほか、一部のハゲワシは足を冷やすために放尿することもあるそうです。

動物はさまざまな方法で気温の変化に耐えるものの、植物はより温度変化に対して弱いそうで、DeNardo教授は「植物は動くことができないので動物より大きな問題に直面しています」とコメント。砂漠に生えるサボテンなどは貴重な水を動物に奪われないようにトゲや毒などで身を守っていますが、夜間の温度が下がりすぎると組織内の水分が凍結して膨脹し、治らない傷を負う場合もあるそうです。そのため、砂漠の植物は夜間の気温が2時間以上にわたり0度を下回らない場所でのみ生育するそうで、この基準は「フリーズライン」と呼ばれています。

近年では地球温暖化が問題視されていますが、その影響が乾燥した砂漠の動植物に対してどういう形で現れるのかは不確かです。しかしDeNardo教授は、「間違いなく変化が現れるでしょう。ほとんどの砂漠では1.7～2.2度の平均気温上昇が予測されています」とコメント。最も大きな問題は、ただでさえ少ない砂漠の年間降水量がさらに減少する可能性があるという点だそうで、わずかな雨期に依存する動植物が深刻なダメージを負う恐れもあるとのことです。