気象前線

気象前線は、空気の密度、風、気温、湿度など、いくつかの特性が異なる気団を分ける境界である。これらの違いによる乱れた不安定な天候は、境界に沿って頻繁に発生する。例えば、寒冷前線は雷雨や積乱雲の降水帯をもたらしたり、スコールラインが先行したりするが、温暖前線は通常、層状の降水と霧が先行する。夏には、乾燥線と呼ばれるより微妙な湿度勾配が悪天候を引き起こす可能性がある。風向きが常に変わるにもかかわらず、降水量や雲量が少ない前線もある。^[1]

寒冷前線は一般的に西から東へ移動するのに対し、温暖前線は極方向へ移動するが、どの方向にも動く可能性がある。閉塞前線は両者が混ざったもので、停滞前線は動きが止まっている。寒冷前線と寒冷閉塞は、背後の濃い空気が暖かい空気を押し上げるだけでなく持ち上げることができるため、温暖前線と温暖閉塞よりも速く移動する。山や水域は、大気の状態以外にも前線の動きや性質に影響を及ぼすことがある。^[2]例えば均一に暖かい海洋上に流れ出た後など、気団間の密度のコントラストが減少すると、前線はシアーラインと呼ばれる風速の異なる領域を分ける単なる線に退化することがある。これは外洋で最も一般的である。

ベルジェロン分類は、最も広く受け入れられている気団分類の形式です。気団分類は3つの文字で示されます。^{[3] [4]前線は、異なる種類または起源の気団を分離し、低}気圧の谷に沿って位置します。^[5]

• 最初の文字は水分特性を表し、
  • c大陸性気団（乾燥）   および
  • m は海洋気団（湿潤）に   使用されます。
• 2 番目の文字は、その発生源領域の 熱特性を表します。
  • T   は熱帯、​
  • P   は極性、​
  • A   は北極または南極、​​
  • Mはm   のオンスーン、
  • E   は赤道儀、
  • S は上層空気（大気中の著しい上昇気流によって形成された乾燥した空気）   を表します。
• 3 番目の文字は、大気の安定性を表します。ラベルは次のように付けられます。
  •   気団がその下の地面よりc古い（「k古い」）場合はk 。
  • w   気団がその下の地面よりも暖かい場合。

地上気象解析は、地上の気象観測所からの情報に基づいて、指定された時間における地理的領域の気象要素の上から見た図を提供する特殊なタイプの天気図です。 ^{[6]天気図は、}海面気圧、気温、雲量などの関連量の値を検出し、地理地図上にプロットしてトレースすることで作成され、気象前線など総観規模の特徴を見つけるのに役立ちます。 ^[7] 地上気象解析には、前線システム、雲量、降水量、またはその他の重要な情報を示す特別な記号があります。たとえば、H は高気圧域を表し、晴れまたは快晴を意味します。一方、L は低気圧を表し、降水や嵐を伴うことがよくあります。低気圧は高気圧帯から派生した地上風も生成し、逆もまた同様です。天気図では前線帯やその他の地表境界だけでなく、天気図上のさまざまな場所の現在の天気を表すためにさまざまな記号が使用されています。さらに、降水域は前線の種類と位置を決定するのに役立ちます。^[6]

気象学では、前線帯周辺の天候を表すのに2つの異なる意味が使われている。「アナフロント」という用語は不安定さを示す境界を表し、空気が境界に沿って急速に上昇し、境界を越えて上昇することで、大きな天候の変化と大雨を引き起こす。「カタフロント」はより弱く、気温と湿度の変化は小さく、降雨量も限られている。^[8]

寒冷前線は、密集した温度勾配の暖かい側の境界に沿って位置する。地表解析図では、この温度勾配は等温線で表示され、寒冷前線は地表の谷と一致することが多いため、等圧線を使用して識別できる場合もある。天気図では、寒冷前線の表面位置は、冷たい空気が移動する方向を指す三角形の付いた青い線で示され、冷たい気団の前縁に配置されます。^[2]寒冷前線は雨をもたらすことが多く、時には激しい雷雨も伴います。寒冷前線は、より急激で激しい天候の変化を引き起こし、暖かい前線の最大2倍の速度で移動することがあります。これは、冷たい空気は暖かい空気よりも密度が高いため、境界に先行する暖かい空気を押し上げるだけでなく持ち上げるためです。この上昇運動により、十分な湿度があれば、上昇した湿った暖かい空気が凝結して狭い線状のにわか雨や雷雨が発生することがよくあります。冷たく密度の高い空気が密度の低い暖かい空気の下に「くさび形」になるという概念は単純すぎる。^[9]なぜなら、上昇運動は実際には前線形成に反応して回転する地球上で地衡風のバランスを維持するプロセスの一部だからである。

温暖前線は、等温線の勾配の赤道側端に位置する均一に前進する暖かい空気塊の先端にあり、寒冷前線よりも広い低気圧の谷の中にあります。温暖前線は、冷たい空気がより密度が高く、地球の表面から持ち上げるのが難しいため、通常その後に続く寒冷前線よりもゆっくりと移動します。^[2]

これにより、温暖前線間の温度差も大きくなります。温暖前線の前に現れる雲は主に層状雲で、前線が近づくにつれて降雨量は徐々に増加します。温暖前線通過前には霧が発生することもあります。前線通過後は通常、急速に晴れて温暖化します。暖かい空気塊が不安定な場合は、前線前の層状雲の間に雷雨が潜んでいる可能性があり、前線通過後も雷雨が続くことがあります。天気図では、温暖前線の表面の位置は、空気塊が移動する方向を指す半円の赤い線で示されます。^[2]

閉塞前線は、寒冷前線が温暖前線を追い越したときに形成され、^[10]通常はサイクロンなどの成熟した低気圧の周囲に形成されます。^[2]寒冷前線と温暖前線は、自然に極方向にカーブして閉塞点に達します。この閉塞点は三重点とも呼ばれます。^[11] この閉塞点は鋭い谷の中にありますが、境界の後ろの気団は暖かい場合も冷たい場合もあります。寒冷閉塞では、温暖前線を追い越す気団は温暖前線から遠ざかる寒気団よりも冷たく、両方の気団の下を通過します。温暖閉塞では、温暖前線を追い越す寒気団は温暖前線から遠ざかる寒気団よりも温かく、暖かい空気を持ち上げながら冷たい空気の上に乗ります。^[2]

閉塞前線沿いではさまざまな天候が見られ、雷雨が発生する可能性もあるが、通常、閉塞前線の通過は気団の乾燥を伴っている。閉塞前線内では、空気の循環により暖かい空気が上昇し、冷たい空気の流れが下降するか、前線が経験している閉塞の種類に応じてその逆のことが起こっている。降水と雲は、低気圧または嵐の閉塞プロセス中に形成された上空の暖かい空気の舌が地球の表面に投影されたトロワルと関連している。 ^[12]

閉塞前線は天気図上では紫色の線で示され、移動方向を示す半円と三角形が交互に表示されます。^[2]トロワールは一連の青と赤の接合線で示されます。

温暖部は、温暖前線と寒冷前線の間にある地表近くの気団で、通常は温帯低気圧の赤道側に見られます。この空気は暖かく湿った性質があるため、対流不安定の影響を受けやすく、特に前進する寒冷前線によって持ち上げられた場合は、 雷雨が発生する可能性があります。

停滞前線は、2つの気団の間の動かない（または停滞した）境界であり、どちらの気団も他方を置き換えるほど強力ではありません。停滞前線は、特に風向が平行な場合、長期間にわたって基本的に同じ領域に留まる傾向があります。^[13]停滞前線は通常、波状に移動しますが、持続的ではありません。^[14]通常、境界の背後には広い温度勾配があり、等温線の間隔が広くなっています。

停滞前線沿いにはさまざまな天候が見られますが、通常は雲と長期にわたる降雨が見られます。停滞前線は数日後に消滅するか、シアーラインに変化しますが、上空の状況が変化すると寒冷前線または温暖前線に変化することがあります。停滞前線は天気図上で、赤い半円と青いスパイクが交互に反対向きに表示され、大きな動きがないことを示します。

停滞前線の規模が小さくなり、温度が安定し、風向が比較的短い距離で大きく変化する狭い領域に退化すると、それはシアラインと呼ばれるようになります。^[15]シアラインは赤い点と破線の線として描かれます。^[2]停滞前線は、長期間にわたって小雪や小雨をもたらすことがあります。

気象前線に似た現象に乾燥線がある。乾燥線は、気温ではなく湿度の差が顕著な気団の境界である。偏西風が地表高気圧の北側で強まると、南北に連なる山脈の風下に気圧の低い領域が形成され、風下トラフが形成される。日中の地表付近では、暖かく湿った空気はより温度の高い乾燥空気よりも密度が高いため、暖かく湿った空気は寒冷前線のように乾燥した空気の下に入り込む。高度が高いほど、暖かく湿った空気はより冷たい乾燥空気よりも密度が低くなり、境界の傾斜が逆転する。上空の反転付近では、特に寒冷前線によって閉塞または三重点が形成される場合に、厳しい天候になる可能性がある。 ^[16] より一般的に見られる乾燥線の弱い形は風下トラフで、湿度の差が弱い。温暖期に境界に沿って水分が溜まると、日中の雷雨の焦点になることがある。^[17]

乾燥線は、砂漠地帯と暖かい海の中間の地域であれば、地球上のどこにでも発生する可能性があります。米国のミシシッピ川の西にある南部の平原は、特に好まれる場所です。乾燥線は通常、日中は東に、夜間は西に移動します。乾燥線は、国立気象局(NWS) の地表解析では、湿潤セクターに面したホタテ貝の付いたオレンジ色の線として表示されます。乾燥線は、示された突起が必ずしも移動方向を反映しない数少ない地表前線の 1 つです。^[18]

雷雨活動の組織化された領域は、既存の前線帯を強化するだけでなく、上層のジェットが2つの流れに分かれるパターンで活発に存在している寒冷前線を追い越すことができ、その結果、風のパターンが上層で分裂した地点に、低層の厚さ線と平行に南東の暖かいセクターに流れるメソスケール対流システム（MCS）が形成される。対流が強く、直線的または曲線的である場合、MCSはスコールラインと呼ばれ、その特徴は大きな風のシフトと圧力上昇の先端に位置する。^[19]雷雨のより弱く組織化されていない領域でも、局所的に空気が冷たくなり、気圧が高くなり、このタイプの活動の前に流出境界が存在し、それが日中の後半の追加の雷雨活動の焦点として機能する可能性がある。^[20]

これらの地形は、温暖な季節には米国全土で地表解析でよく描かれ、地表の谷間内にあります。流出境界またはスコールラインが乾燥地域に形成されると、ハブーブが発生する可能性があります。 ^{[21]スコールラインは、NWSの地表解析では、SQLNまたは}スコールラインと表示された2つの赤い点と破線の交互パターンとして描かれ、流出境界は流出境界のラベルが付いた谷として描かれます。

前線は、悪天候の主な原因です。対流性降水（にわか雨、雷雨、大雨、および関連する不安定な天候）は、寒冷前線の動き、または暖かく湿った空気の塊の下の寒冷閉塞によって空気が持ち上げられ、雲に凝縮することによって発生します。関係する2つの気団の温度差が大きく、風のせん断と強いジェット気流の存在により乱気流が極端になると、「ロール雲」や竜巻が発生する可能性があります。^[22]

温暖な季節には、風下気圧の谷、そよ風、流出境界、閉塞によって、十分な水分があれば対流が発生することがあります。地形性降水は、山や丘などの地形上を気団が移動することによって生じる空気の上昇作用によって生じる降水で、山岳地帯に移動する寒冷前線の背後で最もよく見られます。山岳地帯の東側を北上する温暖前線に先立って発生することもあります。しかし、温暖前線に沿った降水は、小雨や霧​​雨のように比較的安定しています。霧は、広範囲で濃くなることもあり、温暖前線が通過する前の地域でよく発生します。^[23]ただし、上昇する気団には水分が含まれていなければならないため、すべての前線で降水や雲が発生するわけではありません。^[1]

前線は一般に上空の風によって誘導されるが、それほど速くは動かない。北半球の寒冷前線と閉塞前線は通常北西から南東へ進み、温暖前線は時間の経過とともに極方向へ移動する。北半球では温暖前線は南西から北東へ移動する。南半球ではその逆で、寒冷前線または閉塞前線は通常南西から北東へ、温暖前線は北西から南東へ移動する。移動は主に気圧傾度力（大気圧の水平方向の差）と地球が自転することで生じるコリオリの力によって起こる。前線帯は山や大きな温水域などの地形によって減速されることがある。^[2]

• モンモニエ、マーク S. (1999)。『Air Apparent: How meteorologists learned to map, predict, and dramatize weather』シカゴ、イリノイ州：シカゴ大学出版局。ISBN 0-226-53422-7。

ウィキメディア・コモンズには、大気前線に関連するメディアがあります。

• Roth, David (2013 年 11 月 21 日)。Unified Surface Analysis Manual (PDF) (レポート) (第 1 版)。ホノルル、ハワイ: NOAA / Hydrometeorological Prediction Center / National Hurricane Center。2006年10 月 22 日閲覧。
• 「寒冷前線」。用語集 - Weather World 2010 プロジェクト。オンライン ガイド。大気科学部。イリノイ州アーバナ シャンペーン:イリノイ大学。
• 「温暖前線」。用語集 - Weather World 2010 プロジェクト。オンライン ガイド。大気科学部。イリノイ州アーバナ シャンペーン:イリノイ大学。
• 「前線: 気団間の境界」。用語集 - Weather World 2010 プロジェクト。オンライン ガイド。大気科学部。イリノイ州アーバナ シャンペーン:イリノイ大学。