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気象学では、低気圧域、低気圧は周囲の気圧よりも低い地域である。低気圧域は一般に悪天候（曇り、風が強く、雨や嵐の可能性など）と関連付けられており、 [1]高気圧域は風が弱く晴天と関連付けられている。[2]風は、コリオリの力に逆らって、北半球では低気圧の周りを反時計回りに、南半球では時計回りに旋回する。低気圧は、大気の上層部（上空）で発生する風の発散領域の下に形成される。低気圧域の形成過程はサイクロン生成として知られている。気象学では、上空の大気の発散は次の 2 種類の場所で発生する。
これらの谷の前方の上空の発散風は、空気が地表から上向きに流れるときに下の対流圏内で大気の揚力を引き起こし、この上向きの動きが地面近くの空気を圧縮する重力の力を部分的に打ち消すため、地表の気圧が低下します。
低気圧は、砂漠やその他の陸地への太陽光の入射量の増加によって引き起こされる局所的な加熱によって形成されます。局所的な暖かい空気の領域は周囲よりも密度が低いため、この暖かい空気が上昇し、地球表面のその部分付近の大気圧が低下します。大陸上の大規模な低気圧は、モンスーン循環を促進するのに役立ちます。低気圧領域は、暖かい水上での組織化された雷雨活動によっても形成される可能性があります。熱帯地方でこれが熱帯収束帯と同期して発生すると、モンスーントラフと呼ばれます。モンスーンのトラフは、8 月に北限に達し、2 月に南限に達します。対流性低気圧が熱帯地方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、世界中で年間を通じてどの月でも発生する可能性がありますが、12 月には北半球でも南半球でも発生する可能性があります。
大気の上昇によって気温が露点以下に下がると、断熱冷却によって雲が発生することも一般的です。低気圧特有の曇り空は、日中の気温の極端な変化を和らげる働きをします。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、地表からの熱エネルギーなど、出ていく長波放射に対する雲の吸収効果により、すべての季節において夜間の最低気温がより暖かくなります。低気圧の領域が強いほど、その付近で吹く風が強くなります。世界的に、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、低気圧が繰り返し発生する気象システムは、通常「低レベル」として知られています。
形成
サイクロン発生とは、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ある。 [3]サイクロン発生はサイクロリシスの反対で、高気圧（高圧システム）に相当するもので、高気圧域の形成、すなわち高サイクロン発生を扱う。[4]サイクロン発生はいくつかの異なるプロセスの総称であり、そのすべてが何らかのサイクロンの発生をもたらす。気象学者は、円形の気圧系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、[5] [6]通常、低気圧域と一致する。[7] [8]最も大きな低気圧は、総観規模に位置する寒芯極低気圧と温帯低気圧である。熱帯低気圧、メソサイクロン、極低気圧などの暖芯サイクロンは、より小さなメソ規模に位置する。亜熱帯低気圧は中間のサイズである。[9] [10] サイクロンの発生は、マイクロスケールから総観スケールまで、さまざまな規模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りの流れに埋め込まれた短波トラフは、規模が小さく、本質的にはメソスケールです。[12]ロスビー波とロスビー波の周りの流れに埋め込まれた短波は、北半球と南半球の両方にある極低気圧の赤道方向に移動します。 [13]すべてに重要な側面が1つあります。それは、対流圏内での上向きの垂直運動です。このような上向きの動きは、局所的な大気柱の質量を減らし、地表圧力を低下させます。[14]
温帯低気圧は、上空の短波または上層のジェット気流の通過により気象前線に沿った波として形成され[説明が必要]、その後、ライフサイクルの後半で寒冷核低気圧として閉塞する。[15] [16] [17] [18]極低気圧は、北半球と南半球の両方で主な極前線の極側の海域で発生する小規模で短命の低気圧システムです。これらは、より大きなクラスのメソスケール気象システムの一部です。極低気圧は、従来の天気予報では検出が困難な場合があり、船舶や沖合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、少なくとも毎秒 17 メートル (38 マイル/時) の地表近くの風を伴う強力なシステムです。[19]
熱帯低気圧は、激しい雷雨活動によって引き起こされる潜熱によって形成され、循環が明確に定義された暖核型です。[20]熱帯低気圧の形成には、特定の基準を満たす必要があります。ほとんどの場合、少なくとも 50 メートル (160 フィート) の深さまで、少なくとも 26.5 °C (79.7 °F) の水温が必要です。[21]この温度の海水は、上空の大気を不安定にして対流と雷雨を発生させます。[22]もう 1 つの要因は、高度とともに急速に冷却されることで、これにより熱帯低気圧の原動力となる凝結熱が放出されることです。[21]特に下層から中層対流圏では、高湿度が必要です。大気中に大量の水分があると、擾乱が発生しやすい条件になります。[21]風のシアは低く抑える必要があります。高いシアは嵐の循環を乱すためです。[21]最後に、熱帯低気圧の形成には、既存の乱れた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かい中心の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] ウォータースパウトもメソサイクロンから発生する可能性がありますが、不安定性が高く、垂直方向の風のせん断が低い環境で発生することが多いです。[24]
砂漠では、通常であれば蒸発冷却をもたらす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激しく急速に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いです。これが熱い空気の上昇と相まって、低気圧と呼ばれる低圧領域を生み出します。 [ 25] モンスーンの循環は、広い範囲の陸地で形成される低気圧によって引き起こされ、その強さは、陸地が周囲の海洋よりも急速に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安定した風が生成され、湿った地表近くの空気が海洋上に運ばれます。[26]同様の降雨は、湿った海洋の空気が山によって持ち上げられたり、[27]地表加熱、[28]地表での収束、[29]上空の発散、または地表での嵐による流出によっても発生します。[30]持ち上げ方がどのようになっても、低圧での膨張により空気が冷却され、結露が発生します。冬には、陸地は急速に冷えるが、海洋は比熱が高いため、熱をより長く保つ。海洋上の熱い空気は上昇し、低気圧と陸地から海洋へのそよ風を生み出す一方、陸地上には乾燥した高気圧の大きな領域が形成され、冬季の冷却によってそれが強まる。[26]モンスーンは、海風や陸風に似ている。海風や陸風は通常、あらゆる場所の海岸線近くの局所的な日周（毎日の）循環サイクルを指す用語であるが、規模ははるかに大きく、また、より強く、季節性がある。[31]
気候学
中緯度および亜熱帯
大型の極低気圧は、中緯度、北極の南、南極の北を通過するシステムの方向を決定するのに役立ちます。北極振動は、北半球でのこの影響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、大陸の東海岸近くまたは海洋の西側にある気候学上の谷の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では、 30度から70度の間に、6時間の間に平均37個のサイクロンが存在することが示されています。[34]北半球での別の研究では、毎年冬に約234個の重要な温帯低気圧が発生することが示唆されています。[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の気象システムは、通常、低気圧として知られています。[36] [37] [38] これらは年間を通じて雨天をもたらす傾向がある。また、ソノラ砂漠、メキシコ高原、サハラ砂漠、南アメリカ、東南アジアなどの亜熱帯大陸部では夏に低気圧が発生する。 [25]低気圧はチベット高原とロッキー山脈の風下側に最も多く見られる。[33]
モンスーンの谷
モンスーンの谷または熱帯収束帯では、ハドレー循環の一部として低気圧の細長い領域が形成される。[39]西太平洋のモンスーンの谷は、反対側の半球の冬季地表リッジが最も強い晩夏に緯度の頂点に達する。8月には東アジアで北緯40度線まで、2月にはオーストラリアで北緯20度線まで達することがある。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季モンスーンの開始によって加速される。[40] [41]大陸上の大規模な低気圧は、モンスーン循環を駆動する圧力勾配の形成を助ける。[42]南半球では、オーストラリアモンスーンに関連するモンスーントラフは2月に最も南の緯度に達し、[43]西北西/東南東の軸に沿って配向します。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に関連しています。[44]
熱帯低気圧
熱帯低気圧は通常、北緯5度線と南緯5度線から555 km (345 マイル) 以上または極方向に形成される必要があり、これによりコリオリの力によって低気圧の中心に向かう風が逸らされ、循環が形成される。[21]世界的に、熱帯低気圧の活動は、上空の気温と海面温度の差が最も大きくなる晩夏にピークを迎える。しかし、それぞれの特定の盆地には独自の季節パターンがある。世界規模で見ると、5月が最も活動が低い月で、9月が最も活動的な月である。[45]世界の熱帯低気圧のほぼ3分の1が西太平洋で発生し、地球上で最も活発な熱帯低気圧盆地となっている。[46]
関連する天気
風は最初、高圧の領域から低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。より強い高圧システムにはより冷たいまたは乾燥した空気が含まれるため、気団はより密度が高く、関連する寒冷前線に先立って低圧領域の近くにある暖かいまたは湿った領域に向かって流れます。高圧システムと低圧システムの間の圧力差、つまり圧力勾配が大きいほど、風は強くなります。 [48]したがって、低圧領域が強いほど、風が強くなります。
地球の自転によって生じるコリオリの力により、低気圧（ハリケーン、サイクロン、台風など）の周りの風は、北半球では反時計回り（反時計回り）に循環し（風は内側に移動し、高気圧の中心から右に逸れる）、南半球では時計回りに循環します（風は内側に移動し、高気圧の中心から左に逸れる）。[49]熱帯低気圧は、地理的な位置に基づいてのみハリケーンや台風と異なります。[50]熱帯低気圧は、中緯度サイクロン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、低気圧に流れ込む風が遅くなり、風は中心に向かってより内側、つまりより地衡風的に流れるようになります。 [48]竜巻は、コリオリの力の影響を受けるには小さすぎたり、持続時間が短すぎたりすることが多いですが、低気圧から発生した場合は、その影響を受ける可能性があります。[53] [54]
参照
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