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気象学において、低気圧域（LPA）、低気圧域、または低気圧とは、周囲の場所よりも気圧が低い領域のことです。これは高気圧域の反対です。低気圧域は一般的に悪天候（曇り、強風、雨や嵐の可能性など）と関連付けられていますが[ 1 ] 、高気圧域は風が弱く、晴天と関連付けられています[ 2 ] 。北半球では、コリオリの力が反対するため、風は低気圧の周りを反時計回りに、南半球では時計回りに回ります。低気圧は、大気の上層部（上空）で発生する風の発散域の下で形成されます。低気圧域の形成過程は、サイクロジェネシスとして知られています。気象学では、上空の大気の発散は2種類の場所で発生します。
これらの気圧の谷の前方の上空で風が発散すると、地表から空気が上昇し、対流圏内部で上昇気流が発生します。この上昇気流は、地表付近の空気を圧縮する重力に部分的に拮抗するため、地表気圧が低下します。
熱的低気圧は、砂漠やその他の陸地の上空で太陽光の入射量が増えることによる局所的な加熱によって形成されます。局所的に暖かい空気の領域は周囲よりも密度が低いため、この暖かい空気は上昇し、地球表面のその部分付近の気圧が低下します。大陸上の大規模な熱的低気圧は、モンスーン循環を促進するのに役立ちます。低気圧域は、暖かい海上の組織的な雷雨活動によっても形成されることがあります。これが熱帯収束帯と同時に熱帯で発生すると、モンスーントラフと呼ばれます。モンスーントラフは、北限が8月に、南限が2月に達します。対流性低気圧が熱帯で十分に高温の循環を獲得すると、熱帯低気圧と呼ばれます。熱帯低気圧は世界中で年間を通してどの月にも発生する可能性がありますが、12月には北半球または南半球のどちらでも発生する可能性があります。
大気の上昇は、気温が上昇するにつれて露点以下まで下がると断熱冷却によって雲を生じさせ、低気圧域特有の曇り空は日中の気温の極端さを緩和する働きをします。雲は太陽光を反射するため、入射する短波太陽放射が減少し、日中の気温が低下します。夜間は、雲が地表からの熱エネルギーなどの放出される長波放射を吸収する効果により、どの季節でも夜間の最低気温が高くなります。低気圧域が強いほど、その周辺で発生する風も強くなります。世界的に見ると、低気圧はチベット高原とロッキー山脈の風下側に最も多く発生します。ヨーロッパ（特にイギリス諸島とオランダ）では、繰り返し発生する低気圧は一般的に「低気圧」と呼ばれています。
サイクロジェネシスとは、大気中の低気圧循環、または低気圧域の発達と強化のことです。 [ 3 ]サイクロジェネシスはサイクロリシスの反対であり、高気圧域の形成を扱う高気圧（高気圧システム）に相当する反サイクロジェネシスがあります。[ 4 ]サイクロジェネシスは、いくつかの異なるプロセスを包括する用語であり、それらはすべて何らかのサイクロンの発生につながります。気象学者は、円形の気圧システムが地球の自転方向に流れる場合に「サイクロン」という用語を使用します。[ 5 ] [ 6 ]これは通常、低気圧域と一致します。[ 7 ] [ 8 ]最大の低気圧システムは、総観規模に位置する寒冷核極サイクロンと温帯低気圧です。熱帯低気圧、メソサイクロン、極低気圧などの暖気核サイクロンは、より小さなメソスケール内にあります。亜熱帯低気圧は中規模です。[ 9 ] [ 10 ]サイクロジェネシスは、ミクロスケールから総観スケールまで、さまざまなスケールで発生する可能性があります。ロスビー波とも呼ばれる大規模なトラフは、総観スケールです。[ 11 ]大規模なトラフの周囲の流れの中に埋め込まれた短波トラフは、スケールが小さく、メソスケールの性質を持っています。[ 12 ]ロスビー波とロスビー波の周囲の流れの中に埋め込まれた短波は、北半球と南半球の両方に位置する極低気圧の赤道側に移動します。 [ 13 ]すべてに共通する重要な側面は、対流圏内での上昇鉛直運動です。このような上昇運動は、局所的な大気柱の質量を減少させ、地表気圧を低下させます。[ 14 ]
温帯低気圧は、上空の短波または上層ジェット気流の通過により気象前線に沿って波として形成され、ライフサイクルの後半で寒冷核低気圧として閉塞します。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]極低気圧は、北半球と南半球の両方で主要な極前線の極側の海洋域で発生する、小規模で短命な大気低気圧システムです。これらは、より大きなメソスケール気象システムの一部です。極低気圧は、従来の気象報告では検出が難しく、船舶やオフショアプラットフォームなどの高緯度での作業に危険をもたらします。これらは、地表付近の風速が少なくとも毎秒 17 メートル (38 mph)である活発なシステムです。[ 19 ]
熱帯低気圧は、激しい雷雨活動によって発生する潜熱によって形成され、明確な循環を持つ暖気核を持つ。[ 20 ]熱帯低気圧の形成には、いくつかの条件を満たす必要がある。ほとんどの場合、少なくとも水深50メートル（160フィート）まで、少なくとも26.5 ℃（79.7 °F）の水温が必要である。[ 21 ]この温度の水は、上空の大気を対流と雷雨を維持するのに十分なほど不安定にする。[ 22 ]もう一つの要因は、高度とともに急速に冷却されることであり、これにより熱帯低気圧の動力となる凝結熱が放出される。 [ 21 ]特に下部から中部の対流圏では、高い湿度が必要である。大気中に大量の水分があると、擾乱が発生しやすい条件となる。[ 21 ]風のシアは小さいことが必要である。シアが大きいと、嵐の循環が乱れるからである。[ 21 ]最後に、熱帯低気圧の形成には、既存の擾乱気象システムが必要ですが、循環がなければ低気圧は発達しません。[ 21 ]メソサイクロンは陸上で暖気核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ります。[ 23 ]水上竜巻もメソサイクロンから形成されることがありますが、より頻繁には不安定性が高く鉛直風シアが低い環境から発生します。[ 24 ]
砂漠では、通常蒸発冷却をもたらすはずの地面や植物の水分が不足しているため、下層の空気が太陽によって急速に強く加熱されることがあります。熱い空気は周囲の冷たい空気よりも密度が低くなります。このことが熱い空気の上昇と相まって、熱低気圧と呼ばれる低気圧域が発生します。[ 25 ]モンスーン循環は、広範囲の陸地に形成される熱低気圧によって引き起こされ、その強さは、周囲の近くの海よりも陸地が早く加熱されることによって決まります。これにより、陸地に向かって吹く一定の風が発生し、湿った地表付近の空気が海上に運ばれます。[ 26 ]同様の降雨は、湿った海洋空気が山によって上昇すること、[ 27 ]地表の加熱、[ 28 ]地表での収束、[ 29 ]上空での発散、または嵐によって地表で発生する流出によっても引き起こされます。[ 30 ]上昇がどのように起こるかにかかわらず、空気は低気圧での膨張によって冷却され、その結果凝結が発生します。冬には、陸地は急速に冷えますが、海洋は比熱が高いため、熱をより長く保持します。海洋上の暖かい空気は上昇し、低気圧域と陸から海洋への風を作り出し、一方、陸地上には冬の冷却によって強まった乾燥した高気圧域が広範囲に形成されます。[ 26 ]モンスーンは、海岸線付近で通常局所的に日周期で発生する循環を指す海風や陸風に似ていますが、規模がはるかに大きく、より強く、季節性もあります。[ 31 ]
大きな極低気圧は、北極の南と南極の北の中緯度を通過するシステムの進路を決定するのに役立ちます。北極振動は、北半球におけるこの効果の大きさを測るために使用される指標を提供します。[ 32 ]温帯低気圧は、大陸の東海岸付近または海洋の西側の上空の気候学的トラフ位置の東で発生する傾向があります。[ 33 ]南半球の温帯低気圧の研究によると、北緯30度から70度の間には、6時間ごとに平均37個の低気圧が存在します。[ 34 ]北半球の別の研究では、毎年冬に約234個の大きな温帯低気圧が発生すると示唆されています。[ 35 ]ヨーロッパ、特に英国とオランダでは、繰り返し発生する温帯低気圧は、一般的に低気圧として知られています。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] これらは年間を通して湿った天候をもたらす傾向がある。熱低気圧は、亜熱帯の大陸地域（ソノラ砂漠、メキシコ高原、サハラ砂漠、南米、東南アジアなど）でも夏に発生する。[ 25 ]低気圧は、チベット高原とロッキー山脈の風下側に位置することが最も多い。[ 33 ]
モンスーントラフまたは熱帯収束帯では、ハドレー循環の一部として、細長い低気圧域が形成されます。 [ 39 ]西太平洋のモンスーントラフは、反対側の半球の冬の地表リッジが最も強くなる晩夏に緯度で最高点に達します。8月には東アジアの北緯40度、2月にはオーストラリアの北緯20度まで達することがあります。その極方向への進行は、さまざまな大陸の最も暖かい部分で低気圧が発生することを特徴とする夏のモンスーンの開始によって加速されます。[ 40 ] [ 41 ]大陸上の大規模な熱的低気圧は、モンスーン循環を駆動する気圧勾配の生成に役立ちます。[ 42 ]南半球では、オーストラリアのモンスーンに関連するモンスーントラフが2月に最も南の緯度に達し、[ 43 ]西北西/東南東軸に沿って伸びています。世界の熱帯雨林の多くは、これらの気候学的低気圧システムと関連しています。[ 44 ]
熱帯低気圧は一般的に、北緯5度線と南緯5度線から555 km (345マイル)以上、または極側で発生する必要があり、コリオリ効果によって低気圧の中心に向かって吹く風が偏向され、循環が生まれます。[ 21 ]世界的に、熱帯低気圧の活動は、上空の気温と海面水温の差が最大となる晩夏にピークを迎えます。ただし、それぞれの海域には独自の季節パターンがあります。世界規模では、5月が最も活動が少ない月で、9月が最も活動が多い月です。[ 45 ]世界の熱帯低気圧のほぼ3分の1は西太平洋で発生し、地球上で最も活発な熱帯低気圧海域となっています。[ 46 ]
風は最初は高気圧の領域から低気圧の領域へと加速されます。[ 47 ]これは、2 つの気団間の密度(または温度と湿度) の違いによるものです。強い高気圧システムには冷たく乾燥した空気が含まれているため、気団はより密度が高く、関連する寒冷前線の前の低気圧の領域付近にある暖かく湿った領域に向かって流れます。高気圧システムと低気圧システムの間の気圧差、つまり気圧勾配が強いほど、風は強くなります。 [ 48 ]したがって、強い低気圧の領域は強い風と関連しています。
地球の自転によって生じるコリオリ力は、低気圧域（ハリケーン、サイクロン、台風など）の風に、北半球では反時計回り（風が内向きに動き、高気圧の中心から右に偏向するため）の循環を、南半球では時計回り（風が内向きに動き、高気圧の中心から左に偏向するため）の循環をもたらします。[ 49 ]簡単なルールとして、一般的に空気が中心に向かって内向きに流れる低気圧域では、地球の自転によって空気の循環に与えられるコリオリ力は、特定の半球の極の上空から見ると、地球の見かけの自転と同じ方向を向いています。
熱帯低気圧は、地理的な位置のみに基づいてハリケーンや台風と区別されます。[ 50 ]熱帯低気圧は、中緯度低気圧とは根本的に異なります。[ 51 ]ハリケーンは、大西洋と北東太平洋で発生する嵐であり、台風は北西太平洋で発生し、熱帯低気圧は南太平洋またはインド洋で発生します。[ 50 ] [ 52 ]陸地との摩擦により、低気圧システムに流れ込む風が減速し、風が中心に向かってより内側に、またはより非地衡的に流れるようになります。 [ 48 ]竜巻は、コリオリ力の影響を直接受けるには小さすぎ、持続時間も短すぎることが多いですが、低気圧システムから発生する場合は影響を受ける可能性があります。[ 53 ] [ 54 ]
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