リーウェーブス

気象学では、リー波は大気の定常波です。最も一般的な形態は山岳波で、これは大気内部の重力波です。これらは1933年にドイツのグライダーパイロット2人、ハンス・ドイチュマンとヴォルフ・ヒルトによってジャイアント山脈の上で発見されました。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} これらは、風が山や山脈を越えて吹くときの地形性上昇気流などの垂直変位によって引き起こされる、気流中の大気圧、温度、および正標高の周期的な変化です。これらはまた、断崖や高原を越えて吹く地表風^{[ 4 ]}、あるいは熱上昇気流や雲列を越えて偏向した上空の風によって引き起こされることもあります。

垂直方向の動きにより、この気流内の空気の速度と方向が周期的に変化します。それらは常に、それらを引き起こす地形の風下側にグループで発生します。山岳波は、山脈の風下側の降水量を増加させるのに役立つことがあります。^{[ 5 ]}通常、最初の谷の周りには、回転軸が山脈と平行な乱流渦が発生します。これはローターと呼ばれます。最も強い風下波は、気温減率が障害物の上に安定層を示し、その上下に不安定層がある場合に発生します。 ^{[ 4 ]}

山岳波によって、大きな山脈の麓では強い風（風速が時速 100 マイル (160 km/h)を超える突風）が発生することがあります。 ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}これらの強い風は、予期せぬ山火事の拡大や延焼につながる可能性があります（2016 年のグレート スモーキー マウンテンズの山火事では、スモーキー マウンテンズの山火事から飛び散った火花がガトリンバーグやピジョン フォージの地域に飛来しました）。^{[ 10 ]} 

リー波は、安定した成層流が障害物を乗り越える際に発生する内部重力波の一種です。この擾乱により、空気塊は中性浮力レベルよりも高い位置に持ち上げられます。そのため、浮力復元力が働き、擾乱された空気塊はブルント・ヴァイサラ周波数で垂直方向に振動します。大気の場合、この周波数は次のようになります。

${\displaystyle N={\sqrt {{g \over \theta _{0}}{d\theta _{0} \over dz}}}}$、 どこ${\displaystyle \theta _{0}(z)}$は、ポテンシャル温度の垂直プロファイルです。

垂直軸からある角度で傾いた振動${\displaystyle \phi }$より低い頻度で発生する${\displaystyle N\cos {\phi }}$これらの気塊の振動は、波面（位相が一定の線）に平行に同時に発生します。これらの波面は、擾乱された圧力場の極値（つまり、最低圧力線と最高圧力線）を表し、波面間の領域は、擾乱された浮力場の極値（つまり、浮力が最も急速に増減する領域）を表します。

エネルギーは波面（空気塊の振動に平行）に沿って伝達され、これは波群速度の方向である。対照的に、波の位相伝播（または位相速度）はエネルギー伝達（または群速度）に垂直な方向を向いている。^{[ 11 ] [ 12 ]}

大気中に十分な水分があり、空気を露点まで冷却するのに十分な垂直変位がある場合、リー波とローターの両方が特定の波状雲の形成によって示されることがあります。波は雲マーカーのない乾燥した空気中にも形成されることがあります。^{[ 4 ]}波状雲は通常の雲のように風下に移動せず、それらを形成する障害物に対して位置が固定されたままになります。

• 波の頂上付近では、断熱膨張冷却によってレンズ状の雲（レンズ雲）が形成されることがある。上空に比較的乾燥した空気と湿った空気が交互に層状に分布している場合、複数のレンズ雲が積み重なることがある。
• ローターは 上昇部分で積雲または積雲断片（「ロール雲」とも呼ばれる）を生成することがある。ローター雲は積雲の列のように見える。風下側に形成され、尾根線と平行になる。その基部は山頂の高さに近いが、頂部は山頂よりかなり上まで伸び、上空のレンズ雲と合体することがある。ローター雲は風下側の縁がギザギザしており、危険なほど乱流である。^{[ 4 ]}
• 山の風下側にフェーン壁雲が存在する可能性はあるが、これは風下波の存在を示す信頼できる指標ではない。
• 波を発生させる山雲や積雲の上には、レンズ雲に似た、山雲または帽子状の雲が形成されることがある。
• 各波動の谷における断熱圧縮加熱は、気団中の積雲や層雲を蒸発させ 、「波動窓」または「フェーンギャップ」を作り出すこともある。

リー波は、グライダーが上昇したり、滑空時に長距離を飛行したりする可能性を提供します。速度、距離、または高度の世界記録の波飛行パフォーマンスは、シエラネバダ山脈、アルプス山脈、パタゴニアアンデス山脈、および南アルプス山脈の風下側で達成されています。 ^{[ 13 ]}ペルランプロジェクトは、リー波を使用して動力のないグライダーで対流圏界面より上空に上昇し、成層圏の定常波に移行することの実現可能性を実証するために取り組んでいます。彼らは2006年8月30日にアルゼンチンでこれを初めて行い、 15,460メートル（50,720フィート）の高度まで上昇しました。^{[ 14 ] [ 15 ]}航空科学技術機構のマウンテンウェーブプロジェクトは、リー波とそれに伴うローターのグローバルな分析と分類に焦点を当て、成層圏下端への記録飛行と科学的な乱流測定飛行でその理解を実証しています。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} 

滑空に適した強い風下波が発生する条件は以下のとおりです。

• 高度の上昇に伴い風速が徐々に増加する
• 山稜線に対して垂直方向から30°以内の風向
• 安定した大気中での強い低高度の風
• 尾根の風速は最低でも20ノット

ローター乱気流は、気球、ハンググライダー、パラグライダーなどの他の小型航空機に有害となる可能性があります。大型航空機にとっても危険となる可能性があり、この現象は、1966年に日本の富士山付近で発生したBOAC 911便（ボーイング707）の空中分解や、 1993年にアラスカ州アンカレッジ付近で発生したエバーグリーン国際航空のボーイング747貨物機のエンジンの空中分離など、多くの航空事故やインシデントの原因となっていると考えられています。 ^{[ 20 ]}

グライダーが高高度まで上昇することを可能にする上昇気流は、リー波の中で水平巡航飛行を維持しようとするジェット機に高高度での機動異常を引き起こすこともある。リー波の中または上空における上昇気流、下降気流、または乱気流は、例えばイラン・アセマン航空3704便の墜落事故のように、速度超過、失速、または制御不能を引き起こす可能性がある。

さまざまな大気条件下で形成される、多種多様な特徴的な波が存在する。

• 風のシアによって波が発生することもあります。これは、大気逆転層が風向の大きな違いを持つ2つの層を分離するときに発生します。風が下から上昇するサーマルによって引き起こされる逆転層の歪みに遭遇すると、歪みの風下側に大きなシア波が発生し、滑空に利用できます。 ^{[ 21 ]}

• 水理ジャンプによって誘発される波は、山の大きさに比べて密度は高いが薄い下層の空気が存在する場合に形成される波の一種です。山を越えた後、流れの谷で衝撃波が形成され、山よりも数倍高い水理ジャンプと呼ばれる急激な垂直不連続部が形成されます。水理ジャンプは非常に乱流的であるという点でローターに似ていますが、ローターほど空間的に局所的ではありません。水理ジャンプ自体は、その上を移動する安定した空気層の障害物として機能し、それによって波を引き起こします。水理ジャンプは、そびえ立つロール雲によって区別でき、シエラネバダ山脈^{[ 22 ]}や南カリフォルニアの山脈で観測されています。
• 静水圧波は、空間的に大きな障害物の上に形成される、垂直方向に伝播する波です。静水圧平衡状態では、流体の圧力は高度のみに依存し、水平方向の変位には依存しません。静水圧波という名前は、圧力振幅が水平方向ではなく主に垂直方向に変化するという、静水圧の法則にほぼ従うという事実から付けられました。従来の非静水圧波は、高度にほとんど依存しない揚力と沈降の水平方向のうねりによって特徴付けられますが、静水圧波は、同じ地面上の異なる高度での揚力と沈降のうねりによって特徴付けられます。
• ケルビン・ヘルムホルツ不安定性は、連続流体内に速度せん断が存在する場合、または2つの流体の界面を挟んで十分な速度差が存在する場合に発生する可能性がある。
• ロスビー波（または惑星波）は、大気中で発生する大規模な運動であり、その復元力は緯度によるコリオリ効果の変化によって生じる。

• 重力波
• 北西アーチ

• Alexander, P.; Luna, D.; Llamedo, P.; de la Torre, A. (2010-02-19). "GPS電波掩蔽観測によるパタゴニアと南極のアンデス山脈近傍における重力波の研究" . Annales Geophysicae . 28 (2): 587– 595. Bibcode : 2010AnGeo..28..587A . doi : 10.5194/angeo-28-587-2010 . hdl : 11336/61424 . ISSN 0992-7689 . 

• グリムショー、R. (2002).環境成層流. ボストン: クルーワー・アカデミック・パブリッシャーズ.
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• Turner, B., (1979).流体における浮力効果. ケンブリッジ、英国: ケンブリッジ大学出版局.
• ホワイトマン、C. (2000).山岳気象学. オックスフォード、英国: オックスフォード大学出版局.

• マウンテンウェーブプロジェクト公式サイト
• アルゼンチン、バリローチェの山岳波に関する気象データ、衛星写真、雲画像の時系列コレクション（スペイン語）
• 南部アパラチア山脈西部山麓における山岳波現象に伴う強風とフェーン現象による温暖化について
• 南部アパラチア山脈西麓における山岳波による強風の面積範囲の調査
• SOUTHTRAC（南半球上部対流圏および下部成層圏の輸送と組成）キャンペーン（アルゼンチン南部）