自由対流層

大気科学において、自由対流層( FCL ) は、対流圏における条件付きまたは潜在的な不安定性の層です。上昇気流が正の浮力(PBE)を受けることができる層であり、深層湿潤対流 (DMC) が発生する可能性があります。大気観測では、自由対流レベル(LFC) と平衡レベル(EL)の間の層です。FCL は、さまざまな対流プロセスや激しい雷雨の予報に重要です。

これは不安定層であり、熱力学図上で上昇気流が周囲より暖かい「正の領域」です。LFCから EL までの浮力エネルギーを積分すると、対流に利用可能な最大エネルギーの推定値である対流有効位置エネルギー(CAPE) の量が得られます。FCL の深さは次の式で表されます。

FCL = Z _EL - Z _LFC

または

FCL = P _EL - P _LFC

深い湿潤対流は本質的に雷雨または雷雲ですが、そのような対流の中には雷を発生しないものもあり、雷が発生しないものもあります。それは積乱雲または積乱雲です。地表近くの層（混合層（ML）または境界層（PBL））から上昇する気塊は、安定な対流抑制層（CIN）が存在する場合は、その層を通過しなければなりません。この仕事は、温度または露点の上昇、または機械的揚力によって低層の不安定性が十分に増加することによって生じます。機械的強制の助けがない場合、気塊は対流温度（T _{c ）に達して初めて}対流凝結レベル（CCL）付近で湿潤対流（雲）が始まりますが、動的揚力がある場合、雲底は上昇凝結レベル（LCL）付近で始まります。このようなキャッピング逆転が存在する場合、対流抑制層を突破するまでは、浅く湿った対流（小さな積雲）のままであり、その後、熱または機械的な力が継続し（流入層に十分な水分がある場合）、気塊が LFC にぶつかって FCL に入ると DMC が発生します。中性浮力レベル（EL）では、気塊は環境よりも低温で熱力学的に安定しており、勢いによって上昇し続け、最終的に最大気塊レベル（MPL）で上昇が止まるまで減速します。これは、オーバーシュートトップとして視覚的に現れることがあります。他の影響を無視すると、FCL 内の合計 CAPE の量が多くなり、特に、それぞれの高度で揚力指数（LI）として測定できるこの正の領域の厚さが大きくなると、より激しい上昇気流とより速い気塊の上昇 が生じます。

• 大気熱力学

• ブランチャード、デビッド・O.（1998年9月）。対流有効位置エネルギーの垂直分布の評価。天気と予報、13（3）：870-877。

• 大気指数（国立気象局セントルイス）