Up | 日々の気温を大局的に理解する法 (要約) | 作成: 2023-05-03 更新: 2023-05-03 |
そのスキー場だが,そこに雪が降っていたのは 10〜50年くらい前のことである。 この間の「平均気温」の差は,1度に満たない。 この程度の気温差は,雪が降らなくなるという話にはならない。 干涸らびた畑や雪の降らないスキー場は,「地球温暖化」ではなく「日照時間の増加」の話である。 「日照時間の増加」は,「乾燥化」の話であり,「雲ができにくい」という話である。 「雲ができにくい」は,「熱帯雨林」を想えばわかるように,気温の話ではない。 さてその気温だが,これは日々変化する。 しばしば,大きく変化する。 この変化は,何がどうなっているのか。 これを,ここで解説するとしよう。 空気は流れている。 それが「風」である。 そこで,つぎのようになる:
こうして,つぎの命題となる:
「寒いところから流れてくる風か,それとも暖かいところから流れてくる風か」は,地上天気図からはわからない。 風の流れは,地勢によって大きく攪乱されるからである。 そこで,風の大局的な流れをとらえるために,高層天気図を用いる。 高層天気図は,日本の「気温が日々変化するしくみ」を見ようとするときは,北極中心の北半球 500hPa 面天気図を用いることになる。 以下「高層天気図」と言うときは,これを指す。 地上天気図には等圧線 (等気圧線) が書かれている。 「気圧」とは何か。 空気粒子の密度──濃い・薄い──である。 地上天気図と高層天気図の大きな違いは,「等圧線」に代わって「等高度線」になっていることである。 500hPa 高層天気図だと,「この地点は,上空 ○m が 500hPa」を観測し,その高度が同じになる地点を線でつなげる。 これが「等高度線」である。 ![]()
この等高度線は,等圧線と同じ感覚で使える。 即ち,高度の高低が気圧の高低と同値になる。 高層天気図では,風の流線が等高度線に表されることになる。 これは当然のことである。 気圧は,空気の密度である。 密度は,風がこれを運んでいる。 よって,風の流線は,等圧線である。 先に,《風の流線は,等気温線である》と言った。 よって,つぎの3つは同じである:
等高度線 等気温線 高層天気図では,極に向かうにつれて,気圧が低くなる。 これはなぜか? 空気の粒子には,地球の回転による遠心力がかかっている。 この遠心力ベクトルの地表面成分は,低緯度側に向かう。 何も抵抗がなければ,空気の粒子は赤道に集まることになる。 しかし,粒子間の押し合いへし合いのダイナミクスにより,密度差を現す格好で均衡する。 その密度は,極で最も小さく,赤道で最も大きい。 「気圧」とは「空気の密度」のことであったから,つぎのようになる:
ところで,高緯度になるほど低くなるのは,気温もそうである。 気温はなぜ高緯度になるほど低くなるのか? 日射量が,高緯度になるほど少なくなるからである。 よって,北半球高層天気図はつぎのようになる:
こうして,その等高度線からは,つぎの3つが同時に読めることになる: 実際,北半球 500 hPa 面天気図は,つぎのようになる:
東京を通過する風を,白で表示。 |
![]() |
![]() |
先に《気圧は,高緯度になるほど低くなる》と言った。 そうすると等高度線は極中心の同心円模様になるはずだが,上図に見るように,実際はもっと複雑になっている。 一方,この模様でも,気圧の傾斜と気温の傾斜は対応している。 この模様は何かというと,鉛直対流の上昇流渦柱と下降流渦柱の束を表している。 上昇流があれば,下降流もなければならない。 鉛直対流は,上昇流と下降流のセットになる。 上昇流と下降流は,流れがスムーズになるように互いの位相を調整する。 この結果が,《上昇流と下降流が互いに逆回転の渦柱になって隣合う──これの束》の配列 (「ベナール渦」) である: ![]() 上昇流の渦柱は,上の2つの天気図では,局所的な<低気圧=低温>領域がこれになる。 その渦は,上空から下に見て,左回転になっている。 そして上昇流渦柱の間を,右回転の上昇流渦柱が埋めている。 (右の天気図をクリックし,拡大図で風の流れを確認せよ。) 上昇流渦柱が左回転で下降流渦柱が右回転なのは,なぜか。 これは,複雑系の科学の謂う「創発 emergence」「進化の不可逆性」に類することであり,「地球の進化の過程でこうなった」と言うのみである。 なぜ低気圧と低温が対応しているのか? 上昇流は,上空に膨張する よって,密度が小さく,そして温度が下がる。 下降流は,地面に対して圧縮される よって,密度が大きく,そして温度が上がる。
そして,上昇流と下降流の渦回転に周りの空気が連動する。 つぎのような風の流れになるわけである。 ![]() そしてこの風の流れは,温帯の緯度だと前線を発生させることになる: ![]() |