温帯低気圧

温帯低気圧は、中緯度低気圧または波状低気圧とも呼ばれ、高気圧の高気圧とともに地球上の多くの地域の天候に影響を与える低気圧です。温帯低気圧は、曇りや小雨から激しい雹、雷雨、吹雪、竜巻まで、あらゆる気象現象を引き起こす可能性があります。これらのタイプのサイクロンは、地球の中緯度で発生する大規模な（総観）低気圧気象システムとして定義されています。熱帯低気圧とは対照的に、温帯低気圧は、サイクロンの中心付近の気象前線と呼ばれる広い線に沿って、気温と露点の急激な変化を引き起こします。 ^[1]

「サイクロン」という用語は、多くの種類の低気圧に当てはまりますが、そのうちの 1 つが温帯低気圧です。温帯という記述は、この種類のサイクロンが一般に熱帯地方の外で、緯度 30 度から 60 度の間の地球の中緯度で発生することを意味します。これらの緯度内で発生する場合は中緯度サイクロン、中緯度に熱帯低気圧が侵入した場合は亜熱帯低気圧と呼ばれます。 ^{[1] [2]}気象予報士や一般の人々は、サイクロンを単に「低気圧」または「低気圧」と表現することがよくあります。前線サイクロン、前線低気圧、前線低気圧、温帯低気圧、非熱帯低気圧、ハイブリッド低気圧などの用語もよく使用されます。^{[引用が必要]}

温帯低気圧は、前線帯と呼ばれる温度と露点の勾配の帯に沿って発生するため、主に傾圧型に分類されます。低気圧の周囲の熱分布が半径に沿ってほぼ均一になると、低気圧は順圧型になることがあります。 ^[3]

温帯低気圧は、地球の温帯地域（通常は赤道から緯度30度から60度の間）のどこででも、低気圧の発生または温帯低気圧の遷移によって発生します。2つの異なる低気圧アルゴリズムを使用した気候学的研究では、再解析データに基づいて、1979年から2018年の間に北半球で合計49,745～72,931個の温帯低気圧、南半球で71,289～74,229個の温帯低気圧が検出されました。^[4]南半球の温帯低気圧の研究では、緯度30度から70度の間に、6時間ごとに平均37個の低気圧が存在することが示されています。^[5]北半球での別の研究では、毎年冬に約234個の重要な温帯低気圧が発生することが示唆されています。^[6]

温帯低気圧は、温度/露点勾配の直線的な帯に沿って、著しい垂直方向の風のシアーとともに形成されるため、傾圧低気圧に分類される。最初に、サイクロン発生、つまり低気圧形成は、ジェット気流ストリークとして知られる上層ジェット気流の極大の好ましい象限付近の前線帯に沿って起こる。好ましい象限は通常、右後方と左前方の象限にあり、そこで発散が生じる。^[7]この発散によって、空気が気柱の上部から勢いよく吹き出す。気柱内の質量が減少するため、地表レベルの大気圧（気柱の重さ）が減少する。圧力の低下により、サイクロン（低気圧システム）が強化される。圧力の低下により空気が引き込まれ、低層の風の場に収束が生じる。低レベルの収束と上層の発散は、気柱内の上向きの動きを意味し、サイクロンを曇らせる。サイクロンが強まると、寒冷前線が赤道に向かって進み、サイクロンの背後を回り込む。一方、それに伴う温暖前線は、システムの前方にある冷たい空気が密度が高く、そのため除去しにくいため、進行が遅くなる。その後、寒冷前線の極方向の部分が温暖前線の一部を追い越し、暖かい空気の舌またはトロワルを上空に押し上げると、サイクロンは閉塞する。最終的に、サイクロンは順圧的に冷たくなり、弱まり始める。^[要出典]

上層の力が強い場合、気圧は急速に低下することがある。圧力が1時間あたり1ミリバール（0.030  inHg ）以上低下する場合、そのプロセスは爆発的サイクロン発生と呼ばれ、サイクロンは爆弾と表現される。^{[8] [9] [10]これらの爆弾は、}メキシコ湾流のような自然の温度勾配の近く、または上層の発散が最も良い上層ジェット気流の好ましい象限などの好ましい条件下では、圧力が980ミリバール（28.94 inHg）未満まで急速に低下する。サイクロン上の上層の発散が強いほど、サイクロンは深くなる可能性がある。ハリケーン級の温帯低気圧は、12月と1月に北大西洋と北太平洋で発生する可能性が最も高い。^[11] 1986年12月14日と15日、アイスランド付近の温帯低気圧は920ミリバール（27 inH​​g）以下にまで深まりました。^{[12]これは}カテゴリー5のハリケーンに相当する圧力です。北極圏では、サイクロンの平均圧力は冬季は980ミリバール（28.94 inHg）、夏季は1,000ミリバール（29.53 inHg）です。^[13]

熱帯低気圧は、熱帯性低気圧としての存在期間の終わり、通常は緯度30度から40度の間で、偏西風に乗った上層の気圧の谷や短波からの十分な力によって、温帯性低気圧に変化することが多い。 ^[14]このプロセスの間、温帯性低気圧（北太平洋東部と北大西洋全域では亜熱帯性段階として知られる）^{[15] [16]}は、必ず、傾圧系と一致する近くの前線や谷を形成するか、または接続する。このため、システムのサイズは通常、増大し、中心は弱まるように見える。しかし、遷移が完了した後、システムを取り巻く環境条件によっては、傾圧エネルギーによって嵐が再び強まることがある。^[14]サイクロンの形状も歪み、時間の経過とともに対称性が低下する。^{[17] [18] [19]}

温帯低気圧への移行中、低気圧は高度とともに冷たい気団に傾き始め、低気圧の主なエネルギー源は、（中心付近の雷雨による）凝結潜熱の放出から傾圧過程へと変化する。低気圧は最終的に暖かい核を失い、冷たい核のシステムになる。^{[19] [17]}

北大西洋における亜熱帯低気圧の発生のピーク（この移行の中間点）は9月と10月で、上空の気温と海面温度の差が最も大きく、不安定になる可能性が最も高くなります。^[20]まれに、温帯低気圧が海水温が高く、垂直方向の風のせん断が少ない環境に達すると、温帯低気圧が熱帯低気圧に変化することがあります。^[21]この現象の例として、1991年のパーフェクトストームが挙げられます。^[22]「熱帯移行」と呼ばれるプロセスでは、温帯の冷たい中心渦が熱帯低気圧にゆっくりと発達します。^{[23] [24]}

合同台風警報センターは、可視および赤外線衛星画像に基づいて、熱帯低気圧が温帯低気圧になる強度を主観的に推定するために、温帯遷移（XT）技術を使用しています。遷移中の熱帯低気圧で中心対流が失われると、ドヴォラック法が機能しなくなる可能性があります。 ^[25]対流が失われると、ドヴォラック法を使用して非現実的なほど低い推定値になります。^[26]このシステムは、熱帯低気圧の強度を推定するために使用されるドヴォラック法と、亜熱帯低気圧の強度を推定するために使用されるヘバート・ポテア法の側面を組み合わせています。^[27]この技術は、熱帯低気圧が前線境界と相互作用するか、前進速度を維持または加速しながら中心対流を失ったときに適用されます。^[28] XTスケールはドヴォラックスケールに対応しており、同じ方法で適用されますが、システムが温帯遷移中であることを示すために「T」の代わりに「XT」が使用されます。^[29]また、XT法は温帯低気圧への遷移が始まった場合にのみ使用され、システムが遷移せずに消散し始めた場合はドヴォラック法が引き続き使用されます。^[28]サイクロンが遷移を完了してコールドコアになると、この手法は使用されなくなります。^[29]

温帯低気圧の風向は地表気圧との関係で距離とともに狭まり、中心付近で気圧が最も低く、風向は温暖前線、閉塞、寒冷前線の寒冷/極側で最高となり、圧力勾配力は最も高くなる。^[30]温帯低気圧につながる寒冷前線と温暖前線の西側と極側の領域は寒冷セクターと呼ばれ、関連する寒冷前線と温暖前線の赤道側と東側の領域は温暖セクターと呼ばれる。^[要出典]

温帯低気圧の周りの風は、コリオリの力により、北半球では反時計回り、南半球では時計回りになります（この回転方法は一般にサイクロンと呼ばれます）。この中心付近では、圧力差によってサイクロンが崩壊しないように、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）とコリオリの力がほぼ均衡している必要があります。^[31]サイクロンの中心気圧は成熟度が増すにつれて低下しますが、サイクロン外部の海面気圧は平均程度です。ほとんどの温帯低気圧では、サイクロン前方の寒冷前線の一部が温暖前線に発達し、前線帯（地上天気図に描かれている）に波のような形状を与えます。衛星画像での見え方から、温帯低気圧はライフサイクルの初期段階では前線波とも呼ばれます。アメリカ合衆国では、このようなシステムの古い名前は「温暖波」です。^[32]

北半球では、サイクロンが閉塞すると、東側の周辺で強い南風が北東の周りを回転し、最終的には北西側の周辺（温暖コンベアベルトとも呼ばれる）に流れ込むことで、暖かい空気の谷（略して「トロワル」）が頻繁に発生し、閉塞前線と同様の曲線を描いて地表の谷が寒冷セクターまで続く。トロワルは、閉塞サイクロンの一部を形成し、その特徴に伴う中層対流圏の雲がコンマのような形状をしているため、コンマヘッドと呼ばれる。トロワルは、局所的に激しい降雨の中心になることもあり、トロワルに沿った大気が対流を起こすほど不安定な場合は、雷雨が発生する可能性がある。^[33]

温帯低気圧は、より冷たい気団に斜めに向かい、高度とともに勢力を強め、時には深さ 30,000 フィート (約 9 km) を超える。^[34] 地表上では、低気圧の中心付近の気温は周囲の環境よりもますます低くなる。これらの特徴は、対応する熱帯低気圧に見られる特徴と正反対であるため、「コールドコア低気圧」と呼ばれることもある。^[35]高度とともにコールドコアシステムの特徴を確認するには、さまざまなチャートを調べることができる。たとえば、高度約 10,000 フィート (3,048 メートル) にある 700 ミリバール (20.67 inH​​g) チャートなどである。サイクロン相図は、サイクロンが熱帯性、亜熱帯性、温帯性のいずれであるかを判断するために使用される。^[36]

サイクロンの発生とライフサイクルについては、ノルウェーモデルとシャピロ・ケイザーモデルの2つのモデルが一般的に使用されています。^[37]

温帯低気圧の構造とライフサイクルに関する2つの理論のうち、古いのは第一次世界大戦中に開発されたノルウェー・サイクロン・モデルである。この理論では、サイクロンは前線に沿って上昇し、最終的には閉塞して順圧的に冷たい環境に到達する。^[38]この理論は、前線境界付近で見られる雲の記述を含む、完全に地表ベースの気象観測から開発された。この理論は大陸の上の温帯低気圧の優れた記述であるため、今でも価値を保持している。^[要出典]

海洋上の温帯低気圧の発達に関する2番目の競合理論は、1990年に開発されたシャピロ・ケイザーモデルです。 ^[39]ノルウェーサイクロンモデルとの主な違いは、寒冷前線の断裂、温暖型閉塞と温暖前線を同じものとして扱うこと、寒冷前線が温暖前線に垂直な温暖セクターを通過することを許可していることです。このモデルは、地表観測や、北西大西洋の前線の垂直構造を決定するために航空機を使用した以前のプロジェクトで見られる海洋低気圧とその前線構造に基づいています。^[要出典]

温暖な隔離は、温帯低気圧のライフサイクルの成熟期です。これは、1980年代後半のERICAフィールド実験の後に概念化されました。この実験では、異常に暖かい低層の熱構造が、湾曲した温暖前線とそれと同時に発生するV字型の強烈な地表風帯に隔離（または囲まれ）ていることを示唆する強力な海洋低気圧の観測が行われました。^{[40]ベルゲン気象}学学校が開発したノルウェーの低気圧モデルは、主にライフサイクルの終わりにある低気圧を観測し、衰退段階を識別するために閉塞という用語を使用しました。^[要出典]

温暖な隔離帯は、中心部に雲がなく、目のような特徴（熱帯低気圧を思わせる）、著しい気圧低下、ハリケーン並みの風、中程度から強い対流を伴うことがある。最も激しい温暖な隔離帯では、圧力が950ミリバール（28.05 inHg）未満になることが多く、下層から中層の温暖核構造が明確に見られる。^[40]温暖な隔離帯は、傾圧ライフサイクルの結果であり、熱帯地方の極側の緯度で発生する。^[要出典]

潜熱フラックスの放出は発達と激化に重要であるため、ほとんどの温暖な隔離現象は海上で発生し、ハリケーン並みの強風と集中豪雨で沿岸諸国に影響を及ぼす可能性がある。^{[39] [41]}気候学的には、北半球では寒い季節に温暖な隔離現象が見られるが、南半球では年間を通じてこのような強いサイクロン現象が見られる可能性がある。^[要出典]

北インド洋を除くすべての熱帯盆地では、熱帯低気圧の温帯移行により、温暖な隔離状態への再強化が起こる可能性がある。例えば、ハリケーン・マリア（2005年）とハリケーン・クリストバル（2014年）は、いずれも強い傾圧系に再強化され、成熟期（または最低気圧）で温暖な隔離状態に達した。^{[42] [43]}

温帯低気圧は、一般的には、地球の北半球と南半球の両方で西から東への動きを強い偏西風によって駆動、または「操縦」されます。この大気の流れの一般的な動きは「帯状」として知られています。^[44]この一般的な傾向が温帯低気圧の主な操縦効果である場合、それは「帯状流レジーム」として知られています。^{[引用が必要]}

一般的な流れのパターンが帯状パターンから子午線パターンに変化すると、^[45]北または南方向への動きが遅くなる可能性が高くなります。子午線の流れのパターンは、強く増幅された谷と尾根を特徴とし、一般的に北向きと南向きの流れが強くなります。^[要出典]

このような方向の変化は、サイクロンが他の低気圧、気圧の谷、尾根、または高気圧と相互作用した結果として最も一般的に観察されます。強くて静止した高気圧は、温帯低気圧の進路を効果的にブロックすることができます。このようなブロックパターンはごく普通であり、正確な条件に応じて、サイクロンの弱体化、高気圧の弱体化、サイクロンが高気圧の周辺に逸れる、またはある程度これら3つすべてを組み合わせた結果になります。また、このような状況では、ブロックしている高気圧または尾根が弱まるにつれて温帯低気圧が強まることもよくあります。^[46]

温帯低気圧が別の温帯低気圧（または大気中の他のほぼすべての種類の低気圧渦）に遭遇すると、2つの低気圧が合体して2つの低気圧の渦が互いの周りを回転する（「藤原効果」として知られる）バイナリーサイクロンになることがあります。これにより、2つの低気圧が1つの温帯低気圧に合体することが最も多くありますが、まれに、どちらか一方または両方のサイクロンの方向が変わるだけの場合もあります。^[47]このような相互作用の正確な結果は、2つのサイクロンの大きさ、強さ、互いの距離、周囲の大気の状態などの要因によって異なります。^[要出典]

温帯低気圧は、雨がほとんど降らず、地表の風速が時速15～30 km (10～20 mph) になることもあれば、豪雨と時速119 km (74 mph) を超える風を伴う危険なものもあるため、^{[48]ヨーロッパでは}暴風雨と呼ばれることもある。温暖前線に伴う降水帯は広範囲に及ぶことが多い。成熟した温帯低気圧では、地表低気圧の北西周辺のコンマヘッドと呼ばれる領域が、大雨、頻繁な雷雨、雷雪の領域になることがある。サイクロンは、予測可能な進路に沿って中程度の速度で移動する傾向がある。秋、冬、春には、大陸上の大気が対流圏の深部まで十分に冷え、降雪を引き起こすことがある。^[要出典]

スコールライン、つまり強い雷雨の固い帯は、大気中の水分が多く、上層の発散が強いため、寒冷前線や風下気圧の谷の前に形成されることがあり、ひょうや強風につながる。^[49]強い上層ジェット気流がある寒冷前線の前方の大気中に、方向性のある風のシアが存在する場合、竜巻が発生する可能性がある。^[50]竜巻は地球上のどこでも発生する可能性があるが、最も多く発生するのは米国のグレートプレーンズである。これは、乾燥した線を形成できる南北に伸びるロッキー山脈からの下り風が、どんな強さでも竜巻の発達を助けるためである。^[要出典]

温帯低気圧の爆発的発達は突然起こることがある。イギリスとアイルランドで「1987年大嵐」として知られる嵐は、最高風速220 km/h（140 mph）を記録し、953ミリバール（28.14 inHg）まで勢力を強め、19人の命が失われ、1500万本の樹木が伐採され、家屋が広範囲に被害を受け、推定12億ポンド（ 23億米ドル）の経済的損失をもたらした。 ^[51]

温帯低気圧になった熱帯低気圧のほとんどはすぐに消滅するか、他の気象システムに吸収されるが、ハリケーンや強風の風を保持することがある。1954年、ハリケーン・ヘイゼルはノースカロライナ州で温帯低気圧となり、カテゴリー3の強い嵐となった。1962年のコロンブス・デー・ストームは台風フレダの残骸から発達し、オレゴン州とワシントン州で大きな被害をもたらし、広範囲でカテゴリー3以上の被害があった。2005年、ハリケーン・ウィルマはカテゴリー3の風を依然として放ちながら熱帯の特徴を失い始めた（そしてカテゴリー1の嵐として完全に温帯低気圧になった）。^[52]

夏季の温帯低気圧は一般的に弱いが、集中豪雨により陸上で大規模な洪水を引き起こす可能性がある。 2016年7月の華北サイクロンは強風を伴わなかったが、中国本土で壊滅的な洪水を引き起こし、少なくとも184人が死亡、331億9000万円（49億6000万米ドル）の被害をもたらした。^{[53] [54]}

新たな話題として、温帯低気圧によって引き起こされる、風と降水の極端な同時発生、いわゆる複合極端現象が挙げられます。このような複合現象は、低気圧全体の3～5%を占めます。^[4]

エドワード・ローレンツによる古典的な分析（ローレンツエネルギーサイクル）では、^[55]温帯低気圧（いわゆる大気遷移）は、極から赤道までの温度勾配によって生み出される位置エネルギーを渦運動エネルギーに変換するメカニズムとして機能します。その過程で、極から赤道までの温度勾配は減少します（つまり、エネルギーは極方向に輸送され、高緯度を温めます）。^[要出典]

このような過渡現象の存在は、アイスランド低気圧とアリューシャン低気圧の形成とも密接に関係しています。これらは、北半球中緯度から亜極域の2つの最も顕著な一般循環の特徴です。^[56]この2つの低気圧は、中緯度サイクロンからの運動エネルギーと潜熱（降水時に水相が蒸気から液体に変化したときに放出されるエネルギー）の両方の輸送によって形成されます。^[要出典]

記録上最も激しい温帯低気圧は、2022年10月に南極海で発生した低気圧である。欧州中期予報センターの分析では、気圧は900.7 mbar（26.60 inHg）と推定され、その後のGeophysical Research Lettersに掲載された分析では、気圧は899.91 mbar（26.574 inHg）と推定された。^{[57] [58]}同じGeophysical Research Lettersの記事では、南極海で気圧が915 mbar（27.0 inHg）未満の温帯低気圧が少なくとも5つあると指摘している。^[58]

北大西洋で最も強かった温帯低気圧は、1993年1月初旬に914 mbar（27.0 inHg）の気圧に達したブラエル嵐であった。 ^{[59]ブラエル嵐の前に、1986年12月に}グリーンランド付近で発生した温帯低気圧が最低でも916 mbar（27.0 inHg）の気圧に達した。西ドイツ気象局は915 mbar（27.0 inHg）の気圧を記録したが、ブラエル嵐よりも低い912～913 mbar（26.9～27.0 inHg）の気圧になる可能性もあった。^[60]

北太平洋で最も激しい温帯低気圧は2014年11月に発生し、台風ヌーリに部分的に関連するサイクロンが記録的な低気圧920ミリバール（27 inH​​g）に達した。^{[61] [62]} 2021年10月には、最も激しい太平洋北西部の暴風がオレゴン州沖で発生し、ピーク時の気圧は942ミリバール（27.8 inHg）に達した。^[63]最も強いノーイースターの1つは2018年1月に発生し、サイクロンの気圧が950ミリバール（28 inHg）に達した。^[64]

温帯低気圧は、ヨーロッパ史上最も被害の大きい洪水を引き起こしてきた。1703年の大嵐では8,000人以上が死亡し、1953年の北海洪水では2,500人以上が死亡、3,000軒の家屋が破壊された。^{[65] [66]} 2002年、ジェノバ低気圧2つによって引き起こされたヨーロッパの洪水により、271億1,500万ドルの損害と232人の死者が出た。これは少なくとも1985年以来、ヨーロッパで最も被害の大きい洪水となった。 ^{[67] [68]} 1999年12月下旬、サイクロン「ロータール」と「マーティン」は、中央ヨーロッパで合わせて140人の死者と230億ドル以上の損害をもたらし、ヨーロッパ史上最も被害の大きい暴風となった。^{[69] [70]}

2012年10月、ハリケーン・サンディは米国北東部の沖合で温帯低気圧に変化した。この嵐により100人以上が死亡し、650億ドルの損害が発生し、当時2番目に高額な熱帯低気圧となった。 ^{[71] [72]}他の温帯低気圧も大規模な竜巻の発生に関連している。 1965年4月、1974年4月、2011年4月の竜巻の発生は、いずれも温帯低気圧に関連した大規模で凶悪で致命的な竜巻であった。^{[73] [74] [75] [76]}同様に、1888年3月、1950年11月、1993年3月の冬の嵐では、それぞれ300人以上が死亡した。^{[77] [78] [79]}

1960年12月、北東アメリカでは少なくとも286人が死亡する北東風が発生し、記録上最も死者数の多い北東風の一つとなった。^[80] 62年後の2022年には、冬の嵐により米国とカナダ全土で85億ドルの損害と106人の死者が出た。^[81]

1954年9月、台風マリーの温帯残余物の影響で洞爺丸が津軽海峡で座礁・転覆した。乗船していた1,309人のうち1,159人が死亡し、日本史上最悪の台風の一つとなった。^{[82] [83]} 2016年7月、中国北部でサイクロンが発生し、184人が死亡、130人が行方不明となり、49億6千万ドル以上の被害が発生した。^{[84] [85]}

• ノーイースター
• スデスターダ
• サイクロン発生
• 爆発的なサイクロン発生
• 環化分解

• ウィキメディア・コモンズの温帯低気圧に関連するメディア