傾度風1(地衡風+遠心力)

高気圧と低気圧、周囲を吹く風はどちらが強いでしょうか?ヒントは傾度風にあります。

1.傾度風とは

傾度風は三つの力、気圧傾度力コリオリ力遠心力がつり合った状態で生じます。

このうち気圧傾度力とコリオリ力がつり合った状態を地衡風平衡と言うので、別の表現をすると

□ 地衡風平衡+遠心力⇒傾度風平衡

□ 傾度風平衡⇒傾度風

つまり、地衡風が吹いていて、そこに遠心力がかかってバランスの取れた状態になった時に吹く風とも言えます。

以前書いた記事「大気の力学と運動」に載せた図も参考にしてください。

さて、高気圧、低気圧の周囲では等圧線が湾曲しているので遠心力がかかり傾度風が吹きます。一番分かり易いのが台風周囲の上空での風でしょうか。

以前の記事「風向きは力のバランスで決まる」の図も再掲載します。

傾度風について考察する上で、高気圧周辺の傾度風と低気圧周辺の傾度風との違いを考慮します。

2.高気圧性と低気圧性

高気圧と低気圧では周辺で吹く風のカーブが異なります。北半球では

○高気圧性の風(高気圧性循環)

・・時計回りに吹く

○低気圧性の風(低気圧性循環)

・・反時計回りに吹く

3.傾度風成立の仕組み

地衡風平衡における力のバランスを復習します。

最初に述べたように、地衡風平衡とは気圧傾度力とコリオリ力がつり合った状態のことを言います。

この状態で吹く風が地衡風です。

では、この地衡風がどのような仕組みで傾度風になるか順を追って調べましょう。この記事ではまず高気圧の場合を考えます。

説明を加えますと、力や風の強さを1個、2個、3個といった具合に表現します。個数が多いほど強いと考えてください。

A 高気圧の場合

A-1.地衡風が吹いている

遠心力を無視して高気圧周辺で地衡風が吹いているとすると

気圧傾度力2個とコリオリ力2個がつり合っていて地衡風2個が吹いています。

A-2.遠心力が加わると

高気圧周辺の等圧線は湾曲しているので曲率を加味する必要があります。

曲率のあるところでは遠心力が働きます。この例では遠心力1個の力が加わるとしています。

遠心力は高気圧の中心から外側に働くので、その力は気圧傾度力と同じ方向に働きます。

A-3.コリオリ力が強くなる

気圧傾度力と遠心力の合計が3個となり、バランスを保つためにコリオリ力が強くなり、3個となります。

A-4.地衡風が強くなる

コリオリ力と地衡風の強さは比例関係にあるので、コリオリ力が強くなると、地衡風も強くなり、3個となります。

A-5.傾度風が吹く

気圧傾度力、遠心力、コリオリ力がつり合い、傾度風平衡状態となり、高気圧性傾度風が吹きます。

A-6.地衡風と傾度風の比較

上記の図の1と4を比べてみます。

図1 地衡風平衡の時、地衡風の強さは2個

図4 傾度風平衡の時、傾度風の強さは3個

よって 地衡風<傾度風 となります。

遠心力の分、傾度風は強くなるわけですね。

では低気圧においては、地衡風と傾度風の違いはどのようになるでしょうか?

次回、取り上げます。