後部側面の下降気流

後方側面下降気流（RFD ）は、スーパーセル雷雨におけるメソサイクロンの背面を包み込む乾燥した空気の領域です。^{[1]これらの下降気流領域は、多くのスーパーセル}竜巻の発生に不可欠であると考えられています。後方側面下降気流内の大きな雹は、気象レーダー画像上でフックとして明るく表示されることが多く、特徴的なフックエコーを生み出します。これは、多くの場合、竜巻の存在を示します。^[1]

後方側面の下降気流は、負の浮力によって発生することがあります。負の浮力は、降水または雹の融解の蒸発冷却、または雲への乾燥した冷たい空気の注入によってスーパーセル雷雨の背面で生成される寒冷異常によって発生する可能性があります。また、鉛直渦度の鉛直勾配、上昇気流での環境流の停滞、および鉛直浮力の変化による圧力の乱れ（部分的には静水力効果による）から発生する鉛直擾乱圧力勾配によっても発生します。^[2]

垂直方向の圧力の乱れは、垂直方向の浮力による圧力の上昇によって生成され、圧力の乱れの勾配を作り出します。沈降する空気は一般に乾燥しており、沈降するにつれて空気は断熱的に暖まり、雲の中にクリアスロットと呼ばれる空き地を形成することがあります。^[2]クリアスロットは、竜巻の周りを包み込むように、または馬蹄形に竜巻から離れて形成されるのが観察されます。この空き地は、竜巻の形成に関連するフックエコー領域の形成である可能性が最も高いです。^[2]乾燥した空気が断熱的に暖まることで発生する RFD は、地表の RFD よりも暖かい観測結果を生み出す可能性があります。

RFD は、竜巻の周囲を少なくとも 3 分の 2 ほど覆う透明なスロットとして現れることがありますが、RFD が存在する場合でも、透明なスロットが常に明らかであるとは限りません。多くの文書では、RFD 内には数ミリバールまでの表面圧力超過が存在することが示されています。^[2]いくつかの調査結果では、RFD 内の等価温位温度(θe) は流入に対して冷たいことが示されています。さらに、表面で観測された最低湿球温位温度(θw) 値は、RFD 内でした。ただし、RFD 内には暖かく、θe の高い空気が観測されています。^[2]

前方側面下降気流(FFD)と比較すると、後方側面下降気流 (RFD) は暖かく乾燥した空気で構成されています。これは、RFD が大気の中層から下方に押し下げられ、下方に移動する塊の圧縮加熱が発生するためです。対照的に、FFD はスーパーセル雷雨の降水コアにおける降水負荷と蒸発冷却によって駆動され、FFD は比較的冷たく湿っています。どちらも竜巻の形成に重要であると考えられています。

後方側面の下降気流はフックエコーとよく知られた関係がある。^{[3] [4]}まず、初期の後方側面の下降気流は、上空の空気が嵐と衝突して混合することで地表まで運ばれたものである。^[2]次に、フックエコーは、強い上昇気流の領域周辺のメインエコーの後方からの降水が移流することで形成される。^[2]したがって、フックエコーによって引き起こされる降水負荷と蒸発冷却は、下降気流を強める可能性がある。いくつかの観測では、主な嵐の上昇気流の後ろの最も強い低層回転の近くで、強まった下降気流の存在が示された。

乾燥した環境空気も下降気流に巻き込まれ、蒸発冷却によって負の浮力を持つ空気がさらに生成されます。降水量が減少すると、巻き込まれた冷たい空気が下方に循環し、最終的に地表に到達します。これが循環に寄与し、フックエコーが形成されます。フックエコーの存在は下降気流の激化を反映していると結論付けられました。

多くの研究者は、特にフックエコーに関連する後方側面の下降気流が、竜巻の形成（竜巻発生）に根本的に重要であることを認識しています。1975年に、テッド・フジタは竜巻発生の再循環仮説を提唱しました。 ^[3]まず、下降気流が（発達中の）竜巻に再循環し、（まだ発達中の）竜巻の背面で顕著な収束が起こります。次に、降水による角運動量の下方輸送と竜巻への空気の再循環により、正のフィードバックループとして竜巻の激化に必要な接線方向の加速が生まれます。

RFD 内の低層渦度対の観測は、RFD による渦度の傾斜がスーパーセル嵐内での竜巻の形成に重要であることを示しています。スーパーセルの竜巻発生段階では、竜巻または初期竜巻に侵入する空気の塊はフックエコーと RFD を定期的に通過しているように見えますが、これは藤田の再循環仮説の根拠となります。さらに、竜巻段階中および直前のクリアスロットの観測は、竜巻に侵入する空気が RFD から来ている可能性があることを示唆しています。

通常、竜巻の発生に必要な環境において地表近くで大きな鉛直渦が発生する原因は下降気流です。しかし、非スーパーセル竜巻発生の場合など、地表に鉛直渦が既に存在する環境では、下降気流がなくても竜巻が発生することがあります。

下降気流は地表付近のメソサイクロン生成において次のような役割を果たす可能性がある: ^{[2] [5]}

1. 水平方向の渦度を傾けて垂直方向の渦度を生成する
2. 垂直渦を含む空気を中層から地表まで輸送する
3. 上昇気流に入り垂直方向に伸びることで、上昇気流の下の地表付近の渦度の収束を大幅に強化します。

• フックエコー
• スーパーセル
• 雷雨
• 竜巻
• 垂直ドラフト

• ウォレス、ホッブス（2006年）。大気科学：入門調査。エルゼビア・アカデミック・プレス。pp.350-351。ISBN 9780127329512。
• ブルースタイン（1993）「中緯度における総観気象学II」pp.491, 493–495 , 501。