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カリフォルニア湾の湿気サージ、または単に湾サージとは、カリフォルニア湾を高湿度の空気が押し上げられる気象現象です。湾サージは、北米モンスーンの間、アリゾナ州南部に湿気をもたらします。1970年代以前は、アリゾナ州中部および南部のモンスーンを支える湿気は、バミューダ高気圧がより南西に移動することによって生じ、その結果、メキシコ湾からこの地域に水蒸気が運ばれるというのが気象学者の共通認識でした。しかし、1970年代の運用気象学者は、カリフォルニア湾を起源とすると思われる湿気の突発的なサージがこの地域に侵入したことを報告しました。これらの現象は、熱帯低気圧や東風波動など、バハ半島の先端付近の対流系に関連している可能性が高いと指摘されました。
北米モンスーンは、季節的な卓越風の逆転として経験され、通常は降雨量の増加を伴います。モンスーンの開始は通常、米国南西部の強い日射による加熱のため風向きが変わり始める7月上旬です。冬の間、米国南西部の気象パターンは、準恒常的な高気圧システムと、その地域を通過する準週単位の気象システムによって特徴付けられます。寒冷前線がこの地域を通過し、その後徐々に高気圧の尾根が形成されます。モンスーンの月には、強い日射による熱低気圧の発達により、亜熱帯高気圧の尾根が北上します。この低気圧はメキシコ高原で発生し、徐々に北上してフォーコーナーズ地域に向かいます。モンスーンによる雨は通常、シエラマドレオクシデンタル山脈の西斜面で5月または6月に始まり、北上して7月のある時期にアリゾナ州南部に到達します。北米のモンスーンは、インドのモンスーンほど強くも持続的でもありません。これは主に、メキシコ高原がアジアのチベット高原ほど標高が高くなく、面積も大きくないためです。
There have been several proposed mechanisms for the development of gulf surges including gravity currents, ageostrophic flows, Kelvin waves, or Rossby waves.[1] However, due to a lack of observations in the area, the exact cause is uncertain. The best data currently available that indicates moisture arriving from the gulf is from the NEXRAD radar in Yuma, Arizona. This instrument has the capability to measure wind speed and direction at several altitudes in the atmosphere in what is known as a vertical wind profile. The first indication of a gulf surge is a change in the surface wind direction at Yuma, Arizona, with the winds switching from westerly to south-easterly. This flow tends to get wider and deeper as the surge progresses. During the monsoon, there is a pressure difference between the heat low that is present over the Southwestern United States and the relative high pressure over the northern portion of the gulf. Winds will blow from the south due to the pressure gradient force. Typically, during a traditional surge, a large mesoscale convective system is located off the southern tip of the Baja peninsula. Flow around such a low pressure system is cyclonic, which corresponds to counter-clockwise. Some of this circulation will make its way into the gulf and get funneled northward towards the southwestern United States like a waveguide. As this moist air travels northward, it encounters the already present southerly winds and gets pushed into southern Arizona. The high pressure area over the northern gulf tends to push the moisture surge to the east towards the Tucson area.[2]
Gulf of California moisture surges were first scientifically documented in the early 1970s. John Hales, formerly of the Phoenix National Weather Service office, wrote in the April 1972 edition of Monthly Weather Review that gulf surges are related to large areas of cloud masses that are transported northward up the Gulf of California and spill into southern Arizona. He wrote that a surge resembles a large sea breeze.[3] Ira Brenner continued studying gulf surges in 1974, and like Hales found that they resemble a large sea breeze with warm, moist air transported northward in the lowest 10,000 feet (3.0 km) of the atmosphere. Brenner was the first to suggest that easterly waves may be important in the initiation of a gulf surge.[4]
1990 年代半ばには、北米モンスーンシステムへの関心が再び高まりました。マイケル・ダグラスは、 SWAMP-90フィールドキャンペーンで収集されたデータを使用して、湿気の急増が低層ジェット気流と関連していることを発見しました。ジェット気流は、地表から300 メートル (980フィート)から600 メートル (2,000フィート)の高さで最も強くなりました。また、日周変動も見られ、空気は午前中にカリフォルニア湾に向かって下り坂を流れ、夕方には上り坂を流れていました。フィールドキャンペーン中、ジェット気流は広範囲にわたる総観気象条件の下で一貫した特徴であることがわかりました。調査した日の 75% でユマに存在していました。[ 5 ]さらに、1995 年にGOES 9機器が打ち上げられたことで、科学者は大気柱内の水蒸気量を検出できるようになりました。可降水等高線の時間的変化を調べることで、科学者は湿気が湾を北上してアリゾナ州にまで進む様子を追跡することができます。 1997年のモデリング研究では、強い湾のサージが発生するには、熱帯の東風擾乱の数日前に中緯度の西風擾乱が必要であると示唆している。西風擾乱は湾上で発生する沈降量を増加させ、惑星境界層の深さを減少させる。東風波動に関連する深層対流からの流出は、浅い境界層内に閉じ込められる。彼らは、弱いサージは中緯度の西風がなくても発生する可能性があるが、強いサージには両方の要素が必要であると指摘している。[ 6 ] 2000年のMonthly Weather Reviewの記事で、FullerとStensrudは、調査した14年間で、東風波動はトラフがバハ・カリフォルニア半島の先端を通過してから3日以内に一貫して湾のサージを発生させていることを示している。彼らは、相関関係から因果関係を判断することはできないが、Stensrudらが提案した概念モデルと一致していると強調している。 1997年に。[ 7 ]
北米モンスーン実験は、2004年の夏にカリフォルニア湾でラジオゾンデ、雨量計、レーダーなどの通常の観測システムに多くの観測を追加した野外実験でした。この期間中、バハ半島の先端付近を熱帯低気圧が通過したことに関連して、いくつかのサージが発生しました。これらのイベントでは、米国のフォーコーナーズ地域の上空の熱低気圧や、シエラマドレオクシデンタル山脈からの東風の増加による対流性下降気流など、サージの多くの特徴が見られました。[ 8 ]
サージの主な特徴の一つは水の輸送であるため、可降水量と露点も上昇する可能性があります。水蒸気量の増加は対流有効位置エネルギー（CAPE）を増加させ、地形による強制対流を引き起こす可能性があります。メキシコ湾からの湿気は、通常、モゴロン・リムの地形によってアリゾナ州中部と南部に閉じ込められています。サージによる適度な誘導流が対流を山から押し出し、砂漠の谷に降水をもたらします。
メキシコ湾高潮による降水は、局地的に激しい雨をもたらし、鉄砲水を引き起こす可能性がある。2003年8月には、ネバダ州ラスベガスでそのような現象が発生し、一部地域では30分で7.6cmを超える雨が降った。[ 9 ]
ヘイルズ[ 3 ]とブレナー[ 4 ]の研究を要約して、フラーとステンズラッドは、メキシコ湾高潮に一般的に伴う影響について述べている。高潮の発生時には、地表温度が低下し、露点が上昇し、海面気圧が低下する。風向きは北西から南に変わる。これらの変化により、視界が悪化し、低い雲が発生する。その結果、地表付近で最も大きく、高度とともに減少する低層冷却が増加する。高潮がメキシコ湾の北端に達すると、アリゾナ州南部とカリフォルニア州南東部の砂漠地帯に広がり、冷却効果が拡散する。水蒸気量の増加により、米国南西部では雷雨の発生頻度が増加する。