第9回 大気大循環 B,8,C大気中のエネルギーの流れ 低緯度では地球が受け取る熱量が多く、高緯度では逆C !過不足を補うようなエネルギーの流れがあるはずC !大気の水平方向の対流運動!大気大循環 !"#$%&&'#()*+,-./.01+.*,)23&-./.#1+.*&4)00)5$&6!'07&7&78& 9*:1;4()'+,<#3&8=>?#@A9*:1;4()'+,<#3 DE.)'FC>==>G B,>,C南北方向の循環 熱の南北輸送量 赤道域で対流によって上昇C !成層圏に到達C !緯度方向へ広がるC !高緯度で下降?C C C CHC 実際は南北I=Jあたりで下降C (ハドレー循環) 海流も熱を輸送している 全輸送量C 海流による輸送量C 顕熱輸送量C 潜熱輸送量 DE.)'FC>==>G 矢印のついた曲線が空気の密度の重みをつけ た流線を表す ハドレー循環と貿易風 北東貿易風 熱帯収束帯KLMNOP 南東貿易風 熱帯収束帯の上層で中緯度に向かって 流れ出す 大西洋熱帯海域の風の分布K8BQB年R月8?日)D小倉F8BBBG 極循環とフェレル循環 フェレル循環は逆回り(高緯度で上 昇、低緯度で下降)C !赤道域ではどこでも上昇流だが、 Q=Jくらいでは発達した低気圧で強 い上昇流&後は弱い下降流C !平均すると上昇流 !"#%&&<.$*),-*$!.536)5,1+'&+*6*&3#4#&#*556)6*(3#4#8BSS>==?,7.3,3.T 年平均海面気圧 ハドレー循環の上昇流域:赤道低圧帯C ハドレー循環の下降流域:亜熱帯高圧帯 !"#%&&*3,*2.V)5*,1+'&W(0.(.4!&+2X,!60( !"#%&&15,-./.#1+.*,)23&-./.&U16;$621*0 D小倉F8BBBG 水蒸気の南北輸送 B,I,C東西方向の循環 南北と東西を分けたのは説明の便宜上C ただし、風速が1桁異なるC 下降流域は天気がよく 雨が少ないC !砂漠は亜熱帯にあるC C C !1年に80以上の水が 蒸発するが降雨量はそ のQ=YC !大気中にたまった水 蒸気C !一部はLMNOで積乱雲C !一部は中緯度で温帯 低気圧の雨 ある日の高層天気図 等高線がつまっているところで風速が大きいC 月平均でも日本上空と北米大陸東岸上空は気圧の谷C 南半球ではみられない!海陸分布や山脈などの効果 回転する流体の対流 二重円筒に水を入れ、外側を加熱し内側を冷却するC 回転が遅い場合KZC=,SC2#0P !"#%&&#*)4,0.6,1+'&(*7-17&(*7R&3T+;R,!60 暖かい外側の水が上昇して内側へ入り、冷 たい内側の水は下降して外側へC !底部は内から外向きに広がる流れ(桃色) 回転が速い場合K[C8,=C2#0P !"#%&&#*)4,0.6,1+'&(*7-17&(*788&3T+;88,!60 渦が出現し、渦の間をぬって蛇行する 幅が狭く速い流れが生じる 傾圧不安定波 東西風の鉛直断面図 • 回転が遅いときC ハドレー循環と特性が同じ(低緯度の方がコリオリ 力が弱い)C • • 回転が速くなるとC 赤道域に弱い東風(偏東風) !貿易風C 上空にも東風(いつもあるわ けではない)C 偏西風:I= ?=Jで最大 !円周方向(東西方向)の流れが速くなるC !熱の南北輸送には役立たないC !渦と速い流れからなる系に移行C 渦が低気圧、速い流れがジェット気流C !傾圧不安定波 B,?,C大気大循環の変動 季節変化:C 日射加熱の最大が夏に北半球に移動C !ハドレー循環も北に移動C !盛夏には日本付近も亜熱帯高圧帯に含まれるC !晴れるC 長期変動K8=日程度PC – \U](マッデンAジュリアン振動)C – レジームシフトC C B,^,C気団 気温・湿度などの特性がかなり一様な空気の塊C !高気圧の中心付近で出来やすいC 1文字目:湿度(4%C大陸性気団FC0%海洋性気団)C 2文字目:温度(_%極気団FCM%熱帯気団FC`%寒帯気団FCa%赤道気団)C シベリア気団 オホーツク海気団 小笠原気団 8=,C成層圏・中間圏の大気 成層圏、中間圏の運動はまとまった8つの風系C !これらの層をまとめて中層大気というC 対流圏界面%C 熱帯域で8^A8R/0、中緯度で8>/0まで下がり、極に向 けてさらに下がっていく 8=,>,C中層大気の大循環 8=A>=/0:赤道上で最低、高緯度で高くなるC !対流圏界面まで温度下降、下部成層圏では等温C >=AQ=/0:夏極が最高、冬極が最低 !太陽放射エネルギーが大き く、オゾン層の加熱量が違うC R=/0以上:夏極が最低、冬 極が最高C !中層大気の子午面循環に よる 南北の違いがあまりないので、両半球で夏と冬の傾向を同時に見ているとみなすこと !"#%&&---A*)$,1#$,$,'A6)/X),*4,<#&W/*)2'&b1$1*24!&0.++(1A*60)$#!121&.5+1@I,!60( ができる 東西風の分布 対流圏内では中緯度帯に西風ジェット気流(青)C 中層では高度B=/0まで夏半球では東風、冬半球では 西風 気温と東西風は温度風の 関係で結びついているC !東西風の鉛直方向の傾 度は、気温の緯度方向の傾 度に比例し、気温が極向き に下降していれば西風強く なるC 中層大気の子午面循環 成層圏下部に熱帯で上昇、中緯度で下降する循環! ブリューワー・ドブソン循環 夏半球の上昇流は断熱 冷却を引き起こし、中間 圏界面付近の気温を放 射平衡温度より低くするC 冬半球は逆!中間圏の 南北温度勾配 矢印は子午面循環C 陰影は波による加速域C c%C傾圧不安定波C d%C大気重力波C `%Cプラネタリー波 D廣岡FG 大気重力波 8=,I,C中層大気の変動 北半球の地形や海陸分布によって励起された停 滞性のプラネタリー波が成層圏に伝わっている 小規模な山を風が越えるときに生じる大気重力波の模式図Da25$6F8BRQG 成層圏突然昇温 冬期、極域成層圏の気温が数十度上昇する現象C 南半球ではあまり発生しないC C 突然昇温発生後、^=/0以下では気温が上昇、 ^=/0以上では気温が降下!成層圏界面下降 8B^>年、成層圏の突然昇温がはじめて発見されたときの、 突然昇温前後の典型的な気温の鉛直分布C ベルリン上空における気温の時間的変化CD小倉FC8BBBG DE*7.6V/1FC8BR>G Ub_A>^Cデータ D]5)3.C16C*(,FC>==RGCで作成 した 8BBRC年K左P8C月の北半球FCおよびK右PRC月の南 半球の 8=!`*C面K高度約 I=/0Pにおける 月平均天気図 大昇温前後の時間高度断面 準二年周期振動CKfg]P 赤道上空の成層圏には西風と東風が平均周期約>Qヶ 月で交互に現れる現象が存在するC 上層で始まり、時間が経つと下層に降りてくる S=Jeにおける圏界面高度、8=!`*FCQ=Jeにおける帯状平均東西風
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