サイクロン

気象学において、サイクロン（英: cyclone / ˈ s aɪ . k l oʊ n /）は、強い低気圧の中心の周りを回転する大きな気団であり、上空から見て北半球では反時計回り、南半球では時計回りに回転する（高気圧の反対）。^{[1] [2]サイクロンは、}低気圧の帯の周りを回転する内向きの螺旋状の風が特徴です。^{[3] [4]}最大の低気圧システムは、最大規模（総観規模）の極渦と温帯低気圧です。熱帯低気圧や亜熱帯低気圧などの暖芯サイクロンも総観規模に属します。^[5]メソサイクロン、竜巻、砂塵旋風は、より小さなメソ規模に属します。^[6]

上層のサイクロンは地表低気圧がなくても存在することができ、北半球の夏季に熱帯上層圏の谷底から分離することがあります。サイクロンはまた、火星、木星、海王星などの地球外惑星でも観測されています。^{[7] [8]}サイクロンの発生は、サイクロンの形成と強化の過程です。^[9]温帯低気圧は、傾圧帯と呼ばれる中緯度の気温差が顕著な広い領域で波として始まります。これらの帯は、低気圧の循環が閉じて強化されるにつれて縮小し、気象前線を形成します。温帯低気圧は、ライフサイクルの後半で、冷たい気団が暖かい空気を切り裂いて冷たい中心系になるため、閉塞します。サイクロンの進路は、2～6日のライフサイクルを通じて亜熱帯ジェット気流の方向転換によって決まります。

気象前線は、温度、湿度、密度が異なる 2 つの空気の塊の境界を示し、最も顕著な気象現象と関連しています。強い寒冷前線は、通常、狭い帯状の雷雨と悪天候を特徴とし、スコールラインや乾燥線が先行する場合もあります。このような前線は循環中心の西に形成され、一般的に西から東に移動します。温暖前線はサイクロン中心の東に形成され、通常、層状 降水と霧が先行します。温暖前線は、サイクロンの進路に先立って極方向に移動します。閉塞前線は、サイクロンライフサイクルの後期にサイクロンの中心付近に形成され、多くの場合、嵐の中心を包み込みます。

熱帯低気圧の発生は、熱帯低気圧の発達過程を説明する。熱帯低気圧は、激しい雷雨活動によって引き起こされる潜熱によって形成され、温暖核である。^{[10] [11]}サイクロンは、温帯、亜熱帯、熱帯の各段階間を遷移することができる。^[12]メソサイクロンは、陸上で温暖核サイクロンとして形成され、竜巻の形成につながる可能性がある。^[13] ウォータースパウトもメソサイクロンから形成されるが、より多くの場合、不安定性が高く垂直方向の風のシアが低い環境で発生する。^[14]大西洋と北東太平洋では、熱帯低気圧は一般にハリケーン（古代中米の風の神ウラカンの名に由来）と呼ばれ、インド洋と南太平洋ではサイクロン、北西太平洋では台風と呼ばれる。^[15] 渦の不安定性の成長は普遍的ではない。例えば、渦の大きさ、強度、湿潤対流、表面蒸発、各潜在高度における潜在温度の値は、渦の非線形進化に影響を与える可能性がある。^[16]

ヘンリー・ピディントンは1836年から1855年にかけてカルカッタの熱帯暴風雨に関する40本の論文をアジア協会誌に発表した。また、蛇のとぐろを意味する「サイクロン」という用語も考案した。1842年には画期的な論文「嵐の法則」を発表した。^[17]

すべてのサイクロンに共通する構造的特徴がいくつかあります。サイクロンは低圧領域です。^[18]サイクロンの中心（成熟した熱帯サイクロンでは目と呼ばれることが多い）は、その地域で最も気圧が低い領域です。^[18]中心付近では、圧力勾配力（サイクロンの中心の圧力とサイクロン外部の圧力との比較）とコリオリの力はほぼ均衡している必要があります。そうでないと、圧力差の結果としてサイクロンは崩壊します。^[19]

コリオリの力により、大きなサイクロンの周りの風の流れは北半球では反時計回り、南半球では時計回りになります。^[20]そのため北半球では、地球の表面に対して最も速い風は北向きのサイクロンの東側と西向きのサイクロンの北側で発生し、南半球ではその逆になります。^[21]低気圧とは対照的に、高気圧の周りの風の流れは北半球では時計回り（高気圧）、南半球では反時計回りになります。

サイクロン発生とは、大気中のサイクロン循環の発達または強化のことである。^[9]サイクロン発生は、何らかのサイクロンの発生につながるいくつかの異なるプロセスの総称である。^[23]サイクロン発生は、ミクロスケールから総観スケールまで、さまざまな規模で発生する可能性がある。

温帯低気圧は、気象前線に沿った波として始まり、その後、そのライフサイクルの後半で寒冷核システムとして閉塞します。ただし、一部の強力な温帯低気圧は、温暖な隔離が発生する と温暖核システムになることがあります 。

熱帯低気圧は、大規模な対流活動の結果として形成され、温暖な核を持つ。^[11]メソサイクロンは、陸上で温暖な核を持つ低気圧として形成され、竜巻の形成につながる可能性がある。[ ^13] ウォータースパウトもメソサイクロンから形成されるが、不安定性が高く垂直方向の風のせん断が低い環境で発生することが多い。^[14]サイクロリシスはサイクロン発生の反対で、高気圧の形成、つまり高気圧発生に関わる高気圧系に相当する。[ 24 ^]

地表低気圧はさまざまな方法で形成される。地形によって地表低気圧が形成される。メソスケールの対流システムによって、最初は暖気中心である地表低気圧が発生することがある。^[25]擾乱は前線に沿って波のような形に成長し、低気圧はその頂上に位置する。低気圧の周囲では、流れはサイクロン状になる。この回転流によって、極地の空気は低気圧の西側で赤道に向かって移動し、暖気は東側で極に向かって移動する。西側には寒冷前線が現れ、東側には温暖前線が形成される。通常、寒冷前線は温暖前線よりも速いペースで移動し、サイクロンの前にある高密度の空気塊がゆっくりと浸食されるため、温暖前線に「追いつく」。さらに、サイクロンの後ろに流れ込む高密度の空気塊によって、高圧で密度の高い冷たい空気塊が強化される。寒冷前線は温暖前線を覆い、温暖前線の長さを短縮する。^[26]この時点で閉塞前線が形成され、暖かい空気の塊が上空の暖かい空気の谷に押し上げられ、トロワルとも呼ばれます。^[27]

熱帯低気圧の発生は、熱帯低気圧の発達と強化である。^{[28]熱帯低気圧の発生メカニズムは、中}緯度低気圧の発生メカニズムとは明らかに異なる。熱帯低気圧の発生、すなわち暖核低気圧の発達は、好ましい大気環境における大きな対流から始まる。熱帯低気圧の発生には、主に6つの要件がある。

1. 十分に暖かい海面温度、^[29]
2. 大気の不安定性、
3. 対流圏の下層から中層にかけての高湿度
4. 低圧中心を形成するのに十分なコリオリの力
5. 既存の低レベルの焦点または障害
6. 低い垂直風せん断[ ^30]

熱帯暴風雨強度の熱帯低気圧は、世界中で毎年平均86個発生し、^{[31]そのうち47個がハリケーン/台風の強度に達し、20個が強力な熱帯低気圧（}サファー・シンプソンハリケーンスケールで少なくともカテゴリー3の強度）になります。^[32]

総観図では以下の種類のサイクロンが識別できます。

地上型サイクロンには、温帯低気圧、亜熱帯低気圧、熱帯低気圧の3つの主な種類があります。

温帯低気圧は、熱帯の特徴を持たない総観規模の 低気圧システムであり、^[33]前線と水平勾配（垂直ではなく）と関連しており、別名「傾圧帯」とも呼ばれます。^[34]

「温帯低気圧」は、熱帯地方の外側、中緯度にある低気圧に適用される。これらのシステムは、発生地域により「中緯度低気圧」と呼ばれることもあるが、熱帯低気圧が熱帯地方を越えて移動（温帯移行）した場合は「亜熱帯低気圧」と呼ばれることもある。 ^{[34] [35]これらは、気象予報士や一般の人々によって「低気圧」または「低気圧」と表現されることが多い。これらは、}高気圧とともに、地球の多くの地域で天候に影響を与える日常的な現象である。

温帯低気圧は偏西風内の温度と露点勾配の帯に沿って発生するため、ほとんどの場合傾圧型に分類されるが、低気圧の周囲の温度分布が半径に対してかなり均一になると、そのライフサイクルの後半で順圧型になることもある。 ^[36]温帯低気圧は、中心部を温めるのに十分な温水上に留まり、その結果中心対流が発生すると、亜熱帯性嵐に変化し、さらに熱帯性低気圧に変化することがある。^{[37]冬に発生する特に強力な温帯低気圧は、俗に}ノーイースターと呼ばれる。

極低気圧は、北半球と南半球の両方で主な極前線の極側の海域に見られる小規模で短命な低気圧（低気圧）です。極低気圧は、1960年代に利用可能になった気象衛星画像で初めて特定され、高緯度に多くの小規模な雲渦が明らかになりました。最も活発な極低気圧は、ノルウェー海、バレンツ海、ラブラドル海、アラスカ湾など、冬の間、北極内またはその付近の特定の氷のない海域に見られます。極低気圧は、上陸すると急速に消散します。南極のシステムは、大陸周辺の空気と海の温度差が一般に小さいため、北極のシステムよりも弱い傾向があります^[要出典]。ただし、南極海上には活発な極低気圧が見られます。冬季には、対流圏中層の気温が−45℃（−49℉）に達する寒冷低気圧が外洋上を移動すると、深層対流が発生し、極低気圧の発達が可能になります。^[38]このシステムは通常、水平方向の長さが1,000キロメートル（620マイル）未満で、数日間しか存在しません。これらは、より大きなクラスのメソスケール気象システムの一部です。極低気圧は、従来の天気予報では検出が困難な場合があり、船舶やガス・石油プラットフォームなどの高緯度での活動に危険をもたらします。極低気圧は、極メソスケール渦、北極ハリケーン、北極低気圧、寒気低気圧など、他の多くの用語で呼ばれてきました。今日では、この用語は通常、地表付近の風速が少なくとも17メートル/秒であるより活発なシステムに対して使用されています。^[39]

亜熱帯低気圧は、熱帯低気圧の特徴と温帯低気圧の特徴を併せ持つ気象システムです。亜熱帯低気圧は、赤道から北緯50度の間で発生することがあります。[ ^40] 1950年代初頭、気象学者は、熱帯低気圧と温帯低気圧のどちらに分類すべきか明確でなく、サイクロンハイブリッドを説明するために準熱帯や半熱帯などの用語を使用していました。^[41] 1972年までに、国立ハリケーンセンターは、このサイクロンのカテゴリーを正式に認めました。^[42]亜熱帯低気圧は、2002年に大西洋盆地の公式熱帯低気圧リストから名前が付けられるようになりました。 ^[40]亜熱帯低気圧は、一般的な熱帯低気圧よりも中心から離れた場所にある最大持続風を伴う幅広い風パターンを持ち、温度勾配が弱いから中程度の地域に存在します。^[40]

亜熱帯低気圧は熱帯地方で通常見られるよりも上空の気温が低いため、その形成には海面温度が約23℃（73°F）必要となり、これは熱帯低気圧よりも3℃（5°F）低い。^[43]これは亜熱帯低気圧が従来のハリケーンシーズンの範囲外で発生する可能性が高いことを意味する。亜熱帯の嵐がハリケーン並みの風を吹くことはめったにないが、中心部が温まると熱帯性になることがある。^[44]

熱帯低気圧は、低気圧の中心と多数の雷雨を特徴とする暴風雨システムであり、強風と洪水雨をもたらします。^[45]熱帯低気圧は、湿った空気が上昇するときに放出される熱を糧とし、その結果、湿った空気に含まれる水蒸気が凝縮します。 ^{[45]熱帯低気圧は、}ノーイースター、ヨーロッパ暴風、極低気圧などの他のサイクロン暴風とは異なる熱メカニズムによって発生するため、「温核」暴風雨システムとして分類されます。^{[45] [11]}

「熱帯」という用語は、地球上のほぼ熱帯地域でのみ発生するこれらのシステムの地理的起源^{[46]と、その形成が}海洋熱帯気団に依存していることの両方を指します。 「サイクロン」という用語は、北半球では反時計回り、南半球では時計回りに回転する嵐のサイクロン性を指します。^{[46]場所と強さに応じて、熱帯低気圧は、}ハリケーン、台風、熱帯暴風雨、サイクロン暴風雨、熱帯低気圧、または単にサイクロンなどの他の名前で呼ばれます。 ^[46]

熱帯低気圧は、非常に強い風と集中豪雨を引き起こす可能性があるが、高波と破壊的な高潮を引き起こすこともできる。^[47]風によって波のサイズが大きくなり、その過程でより多くの熱と水分がシステムに引き込まれ、それによって波の強さが増す。熱帯低気圧は、大きな温水域で発生するため^[48]、陸地を通過すると強さが失われる。^[49]このため、沿岸地域は熱帯低気圧によって大きな被害を受ける可能性があるが、内陸地域は強風の影響を比較的受けない。^[46]しかし、大雨は内陸で大規模な洪水を引き起こす可能性がある。^[46]高潮は、海面上昇であり、事実上水を「吸い上げる」中心気圧の低下と、事実上水を「積み上げる」風によって引き起こされる。高潮は、海岸線から最大 40 キロメートル (25 マイル) の沿岸地域で大規模な洪水を引き起こす可能性がある。 ^[46]熱帯低気圧は人間社会に壊滅的な影響を与える可能性があるが、干ばつの緩和にも役立つ。^[50]また、熱帯地方から熱とエネルギーを運び去り、温帯 地域へと輸送する。^{[46]そのため、熱帯低気圧は地球の}大気循環メカニズムの重要な一部となっている。その結果、熱帯低気圧は地球の対流圏の平衡を維持するのに役立っている。^[46]

多くの熱帯低気圧は、大気中の弱い擾乱の周囲の大気条件が良好な場合に発生します。 ^{[46]他の種類の低気圧が熱帯特性を獲得すると、他の低気圧が形成されます。熱帯システムは、その後、}対流圏の風向によって移動します。条件が良好なままであれば、熱帯擾乱は激化し、目を形成することさえあります。その一方で、システム周辺の条件が悪化するか、熱帯低気圧が上陸すると、システムは弱まり、最終的に消滅します。熱帯低気圧は、エネルギー源が凝結によって放出される熱から気団間の温度差に変わると、高緯度に向かって移動するにつれて温帯低気圧になる可能性があります。^[11]熱帯低気圧は通常、温帯低気圧への移行中に亜熱帯になるとは考えられません。^[51]

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  大西洋ハリケーン
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  太平洋ハリケーン
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  太平洋台風
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  北インド洋のサイクロン
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  南太平洋のサイクロン
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  オーストラリア地域のサイクロン
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  南西インド洋のサイクロン

極低気圧、亜極低気圧、または北極低気圧（極渦とも呼ばれる）^[52]は、冬に強くなり、夏に弱まる広大な低気圧領域です。^[53]極低気圧は、通常1,000キロメートル（620マイル）から2,000キロメートル（1,200マイル）に及ぶ低気圧気象システムであり、 ^[54]北半球では空気が反時計回りに循環し、南半球では時計回りに循環します。高高度で極方向へ移動する気団に作用するコリオリの加速度により、高高度で反時計回りの循環が発生します。空気の極方向への動きは、極セルの空気の循環に由来します。極低気圧は熱帯低気圧のように対流によって駆動されるのではなく、温帯低気圧のように寒気団と暖気団の相互作用によって駆動されるわけでもなく、極セルの地球規模の空気の動きによって生じるものである。極低気圧の基部は中層から上層対流圏にある。北半球では、極低気圧は平均して 2 つの中心を持つ。1 つの中心はバフィン島付近にあり、もう 1 つはシベリア北東部にある。^[52]南半球では、西経 160 度付近のロス棚氷の端付近に位置する傾向がある。 ^[55]極渦が強い場合、その影響は偏西風 (東向き) として地表で感じられる。極低気圧が弱い場合、著しい寒波が発生する。^[56]

特定の状況下では、夏季に北半球の海洋中央に位置する熱帯上層圏トラフ (TUTT) の底から上層の寒冷低気圧が分離することがあります。これらの上層圏低気圧性渦は TUTT セルまたは TUTT 低気圧とも呼ばれ、通常は東北東から西南西にゆっくりと移動し、その底は高度 20,000 フィート (6,100 メートル) 未満に広がることはありません。貿易風内の弱い反転地表トラフは通常、その下に見られ、高層の雲の広い領域を伴うこともあります。下向きに発達すると積雲が増加し、地表渦が出現します。まれに、暖芯熱帯低気圧になることもあります。上層低気圧と熱帯低気圧の後を追う上層トラフは、追加の流出チャネルを引き起こし、熱帯低気圧の激化を助けることがあります。発達中の熱帯擾乱は、そこから発生する流出ジェットによって、その余波で上層気圧の谷や上層低気圧を形成したり、その深度を深くしたりします。^{[57] [58]}

以下の種類のサイクロンは総観図では識別できません。

メソサイクロンは、対流性嵐の中にある直径2.0キロメートル（1.2マイル）から10キロメートル（6.2マイル）（気象学のメソスケール）の空気の渦で​​ある。^[59]空気は上昇し、垂直軸の周りを回転し、通常は北半球と南半球の両方で低気圧と同じ方向に進む。それらはほとんどの場合サイクロン性であり、つまりスーパーセル内の局所的な低気圧領域に関連している。 [ ^{60 ] [61]}このような嵐は、強い地表風と激しい雹を特徴とすることがある。^{[60]メソサイクロンは}スーパーセル内の上昇気流とともに発生することが多く、そこで竜巻が発生することがある。^[60]米国では年間約1,700のメソサイクロンが発生するが、そのうち竜巻が発生するのは半分に過ぎない。^[13]

竜巻は、激しく回転する気柱で、地表と積乱雲、または^[62]まれに積雲の底部に接触している。アメリカでは俗語でツイスター、またはサイクロンとも呼ばれるが、気象学ではサイクロンという言葉は、より広い意味で、閉じた低気圧循環を指すのに使われている。

砂塵旋風は、強く、形が整っていて、比較的長く続く旋風であり、^[63]規模は小さいもの（幅0.5メートル、高さ数メートル）から大きいもの（幅10メートル以上、高さ1000メートル以上）まであります。^[63]主な垂直方向の動きは上向きです。^[63]砂塵旋風は通常無害ですが、まれに人や財産に脅威を与えるほど大きくなることがあります。^[63]

水上竜巻は水上で発生する柱状の渦で、最も一般的な形態は積雲と連結した水上の非スーパーセル 竜巻です。陸上で発生する竜巻のほとんどよりも弱い場合が多いですが、メソサイクロンによって発生するより強力な竜巻も発生します。

上昇する水蒸気によって目に見える、静かな水面または湿った土地の上の穏やかな渦。

火の旋風は、口語的には火の悪魔、火の竜巻、火の嵐、または火の竜巻とも呼ばれ、火災によって引き起こされる旋風であり、多くの場合、炎または灰で構成されます。

サイクロンは地球に特有のものではありません。サイクロン嵐は、海王星の小暗斑のような巨大惑星では一般的です。^{[64]これは}大暗斑の約3分の1の直径で、目のように見えるため「魔法使いの目」というニックネームが付けられています。この外観は、魔法使いの目の中央にある白い雲によって発生します。^[8]火星でもサイクロン嵐が発生しています。^[7]大赤斑のような木星の嵐は、通常、巨大ハリケーンまたはサイクロン嵐と誤って命名されます。しかし、これは正確ではありません。大赤斑は実際には逆の現象、つまり高気圧です。^[65]

ウィキメディア・コモンズには、サイクロンに関連するメディアがあります。

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Wikivoyageには、サイクロンに関する旅行ガイドがあります。

• 世界平均海面気圧の現在の地図