らくらく突破５～大気の大規模＆メソスケールの現象

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　気象予報士の学習、今回は大気の大規模運動とメソスケールの現象だ。メソスケールとは2000km以内の規模の小さい現象のこと。学科一般の割に計算問題は少ないが、図に書いて覚える事柄が多い。興味のない方は本日も、飛ばしてくださいな。

 （１）大気の子午面循環

 　低緯度から順にハドレー循環、フェレル循環、極循環。このうちフェレル循環だけは間接的で見かけの循環だ。そしてハドレー循環の上昇域は下層は貿易風、上層は扁東風帯。

 （２）ジェット気流
　亜熱帯ジェット気流は、変化・蛇行が少ない、上空12km以上。寒帯前線ジェット気流は変化・蛇行が多く、冬は上空6～8km、夏は10km。ジェット巻雲は、ジェット気流の暖気側。

（３）南北の熱輸送
　大気と潜熱と海洋によって熱が輸送される。大気は中緯度の温帯低気圧、低緯度のハドレー循環で高緯度へ輸送。潜熱は、赤道付近で北東貿易風、中緯度でアジアモンスーンだ。降水の分布は、赤道付近は、熱帯収束帯の対流活動で降水が過剰、20度付近で亜熱帯高気圧があり、蒸発大。砂漠もこの辺だ。中緯度では、温帯低気圧が降水をもたらす。

（４）大規模な大気現象
　プラネタリー波は、山岳の影響で、北半球の方が生じやすい。成層圏へも伝播する。冬の突然昇温。アジアモンスーンは、大陸と海洋の熱容量の差が原因。温帯低気圧の平均速度は35～40ｍ/s。難しいのは層厚と平均気温の関係。高気圧の場合、高温なら上空で高気圧は強まる（太平洋高気圧）、低温なら上空で高気圧は弱まる（シベリア高気圧、オホーツク高気圧）、低気圧の場合、低温なら強まる（寒冷低気圧）、高温なら弱まる（梅雨？）

（５）ベナール型対流
　冬場、日本海上空に沈降性逆転層がある場合、上昇流と下降流が規則的に分離。

（６）雷雨
　成因は、雲の上部にプラス、下部にマイナスの電荷が溜まリ、電位差が大きくなると放電する。電流は冬場が夏場より大きい。

（７）メソハイ
　雷雨性高気圧→発散→ガストフロント（突風前線）→ダウンバースト、ミクロバーストは4km以上、ミクロは未満風速はミクロの方が大きい。

（８）台風
 　暖気核を保有。全層暖気、上層ほど顕著。風速は、下層ほど気圧傾度大で風速大、地表は摩擦大、このバランスから自由大気最下層付近1.5～3kmが最速。

（９）海陸風
　日中、海洋が低温で高気圧、陸上が高温で低気圧。このため海風が吹く。上空200～1,000ｍ、風速4～7m/s，反流あり。夜間は陸風上空100～300m、3～4ｍ/s。日中は谷風、盆地が低温、山地が高温のため、アナバ風。山風はその逆、カタバ風。
（１０）フェーン現象
　フェーンの計算式は、混合比＝0.6×水蒸気圧/気圧　フェーン時の各物理量の変化　地上→凝結→山頂→地上からの累計→　と気流が移動すると考えると、①相対湿度は、↑→↓↓、②絶対湿度は↓↓↑↓、③混合比→↓→↓、④温位は→↑→↑、⑤気温↓↓↑↑、となる。注意点は、最後の気温は、凝結で潜熱を大気に出すためその分高温になる。あとは、相対湿度と絶対湿度の動きが逆になること、かな。

 　本日は、ここまで。このブログに書き込むと、頭が整理できるね。

らくらく突破４～ここも難しい大気力学

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　学科一般知識も中盤である。今日は大気力学。熱力学と並んで難しい分野だ。関心のない方、今日は飛ばしてくださいね。

（１）コリオリと気圧傾度力
　①コリオリ力は、地球が反時計回りに廻っているから生じる見かけの力だ。方向を変えるが風速は変えられない。パラメーターはｆ＝２ΩsinΦだ。コリオリ力ｆＶは、その緯度に比例し、速度にも比例する。緯度が低い赤道ではコリオリ力が必要な台風は発生しない。②気圧傾度力は、Ｐ座標系とＺ座標系の式がある。Ｐ＝-ρｇＺで変換できる。③遠心力は速度の二乗に比例し、半径に反比例する。

（２）地衡風と傾度風
　①地衡風は、コリオリ力と気圧傾度力のバランスだ。地衡風は、コリオリパラメーターが分母に来るため、高緯度ほど風速が小さい。北半球では、風は高気圧を右手に見る。低気圧は左手だ。②傾度風は、地衡風に遠心力が加わった場合だ。気圧傾度力Ｐとコリオリ力Ｃと遠心力Ｆの関係、高気圧は、Ｃ＝Ｐ＋Ｆとなり、この場合が最大になる。高気圧の方が傾度風が大きいが、高気圧は風の強さに限度がある。低気圧はない、台風や冬の低気圧が発達する理由だ。

 （３）地上風と温度風
　気圧傾度力と、コリオリ力、摩擦力のバランスだが、風速は摩擦の影響で角度がつき、三角関数で計算する。低高度の風ベクトルと高高度の風ベクトルの差が温度風べクトルという。従ってこちらも見かけの風である。北半球の温度風ベクトルは高温を右手に見て、等温線に沿って吹く。低温は左だ。低空から上空に向かって右旋回する場合は暖気移流、左は寒気移流だ。

（４）大気境界層
①上空１kmの自由大気の下は、移行層、摩擦層、接地層と呼ぶ。②滞留混合層の物理量の変化が難しい。凝結なしでは、気温↓、相対湿度↑（飽和蒸気圧が小さくなる）、絶対湿度↓（水蒸気が薄くなる）、温位、相当温位、混合比は変化なし。凝結ありでは、気温↓、相対湿度は上がって変わらず（飽和してしまうため）、絶対湿度↓（水蒸気が薄くなり、飽和すると雨になる）、温位は変わらずから上へ（凝結して熱を出す）、相当温位はかわらず、混合比は変わらずから下へ（凝結して雨になる）

（５）海面の水の流れ
　　水深が深くなるほど、流速は遅く、時計回りに変化。北半球では風の進行に対し右45度から60度の方向。

（６）発散と収束、渦度
①発散と収束　Ｘ軸ではY軸の流速の差÷X軸上の長さ、Y軸も同様で両者を加算する。単位は１/S。鉛直P速度は－10ｈＰａ≒3.3cm/s 。②発散収束がＸ軸＋Ｙ軸だったが、渦度はＸ軸－Ｙ軸である。渦度は北半球、南半球とも反時計回りがプラス。赤道側から極側に向かってマイナス→プラスの変化点が風速極大。（負の渦度は右回り、正の渦度は左回り、その境界が最大だ）③絶対渦度は保存される。絶対渦度＝相対渦度＋地球渦度、地球渦度は赤道がゼロ、極が最大。相対渦度は例えば、台風の持つ渦度。従って高緯度に行くに連れて相対渦度は小さくなる。

　以上、やっぱり大気は難しいね、今日はここまで。