温位を直感的に理解する三重大学・大学院生物資源学研究科共生環境学専攻地球環境気候学研究室教授立花義裕大気の安定・中立・不安定 “バランスする“という表現には穴がある不安定山の頂上のボールを動かすと斜面を落ちていきつづけるバランス・・・中立平らな地面の上のボールは動かしても戻りもしなければ、それ以上動きもしない。安定谷底のボールは、動かしても元の場所に戻ってくるでは、実際の大気を考えてみよう冷たい暖かい空気の入った風船を動かしてみるいま、上昇による断熱膨張による冷却・下降による断熱圧縮による昇温は考えないこととする。安定上空 W C 不安定上空 W なにかのきっかけで上昇した時を考えると下降した時を考えると C C W 周囲に比べ密度が周囲に比べ密度が小さいからさらに上昇大きいから更に下降大きいから下降小さいから上昇 C C W どちらも地面元の場所へ戻ろうとする。 C W W どちらも地面動いて行き続ける。実線のような温度分布をラジオゾンデで観測したとしよう p （z）周りより”冷たい” 風船の方が”重い” p1 安定 “下方”へ移動乾燥断熱線ある日の大気の温度減率 T 下記のように温度が上昇する場合ある時の p 大気の温度分布（z） p1 非常に安定周りより”めちゃ冷たい” 乾燥断熱線風船の方が”めちゃ重い” “下方”へ速く移動 T 気温減率がすごく大きいとき p （z）周りより”暖かい” 風船の方が”軽い” p1 不安定さらに“上方”へ移動ある時の大気の温度減率乾燥断熱線 T 観測された温度分布がたまたま乾燥断熱減率と同じとき p （z）周りと同じ気温重さ同じ p1 中立乾燥断熱線 p1に停止ある時の大気の温度減率 T 大気の鉛直的安定や不安定は、温度と高さの関係図だけからは判断するには、常に乾燥断熱減率線と対比しながら、その傾きが乾燥断熱線よりも大きいか？小さいか？ということから判断しないとならない。これはすこぶる面倒で、直感的に一発では、安定なのか？不安定なのかが分からない。 “温位”（Potential temperature）とい新概念を用いると, なんと、一発で、大気の安定・不安定が直感的に分かってしまう。温位を用いると・・・ p 不安定（z）中立安定温位 Θ “温位”を用いて大気の安定・不安定・中立を考える安定の場合 p （z） p （z） p4 p3 p2 p1 乾燥断熱線 1000 （hPa） S0 S1 S2 S3 S4 T S0 S1 S2 S3 S4 Θ 不安定の場合 p （z） p （z）乾燥断熱線 p4 p3 p2 p1 1000 （hPa） S4 S3 S2 S1 S0 T S4 S3 S2 S1 S0 Θ のことを”温位”*1と言う温位を求めてみよう！！ Cp D ln T d ln p R Dz dz T0 p0 T p C p  d ln T  R  d ln p （p,T）→（p0, T0）*2 C p ln T T0  Rln pp0 T p *2上空の空気をp0（1000hPa）まで断熱的に移動させた時の温度をT0とする ⇒T0を求めたい（T0が温位） C p ln T0  ln T   Rln p0  ln p ln T0  ln T  ln T0  *1温位（Potential Temperature） 1000hPaまで仮想的に, 断熱移動させた時の温度（実際に移動はしない） R  p0   ln  Cp  p  p R ln 0  ln T Cp p p   ln 0   p R Cp  ln T R  C  p  p  ln T  0    p       温位を求める式 T0    p0    T    p R Cp 地球の温位分布図はJRA25から引用断熱の場合、大気は異なる温位面に移動は出来ない。（大気は等温位面上のみ移動する）←これは、大気にとってかなりきつい束縛条件です。断熱過程であれば、大気は地球上の３次元空間を勝手に自由に動き回ることができないことを意味します。だから、等温位線を図示すると、いろいろなことが視えてきます。等温位面上に、風などの様々な物理量をプロットしてもいろいろなことが視えてきます。