卓越風
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卓越風は、地球全体の大気循環だけでなく、小規模で短命な気象現象にも強く影響される。

気象学では、地球の表面のある地域の卓越風とは、特定の方向から主に吹く地表の風のことである。卓越風とは、任意の時点で地球の表面の特定の地点上空で最も風速が高い風の方向の傾向のことである。ある地域の卓越風と支配風は、地球の大気の地球規模の動きのパターンの結果である。[ 1 ] 一般的に、世界的に低緯度では東風が優勢である。中緯度では西風が優勢であり、その強さは主に極低気圧によって決まる。風が弱い傾向がある地域では、海風-陸風サイクル（太陽熱の差と海と陸の夜間の冷却によって駆動）が卓越風の最も重要な原因である。地形が変化に富む地域では、山風と谷風が風のパターンを支配している。標高の高い地表は温暖低気圧を引き起こし、それが周囲の風の流れを増大させる可能性があります。特定の時刻における風向は、気圧系や前線といった総観スケールおよびメソスケールの気象の影響を受けます。また、建物などの 微小スケールの特徴によっても、局所的な風向は影響を受ける可能性があります。

風配図は、風向と風速の履歴を表示するために使用されるツールです。卓越風を知ることで、グレートプレーンズなどの農地における風食防止策を策定することができます。沿岸部や砂漠地帯では、砂丘が卓越風向に対して垂直に向くことがあります。昆虫は卓越風とともに漂いますが、鳥の飛翔は卓越風にそれほど依存しません。山岳地帯では、卓越風によって降雨量に大きな勾配が生じることがあります。風上斜面は湿潤状態ですが、風下斜面は砂漠のような状態です。

風のバラ

カリフォルニア州フレズノのフレズノ空港ターミナル（FAT）の1961年4月の風配図

風のバラは気象学者が特定の場所における風速と風向の分布を簡潔に示すために用いる図表である。極座標グリッドで表され、特定の方向から吹く風の頻度を示す。円周上の各スポークの長さは、各方向から風が吹く時間の割合と関係している。各同心円は異なる割合を表し、中心のゼロから外側に向かって増加していく。風のバラ図には追加情報が含まれることもあり、各スポークは風速の範囲を示す色分けされた帯に細分化されている。風のバラは通常、北（N）、北北東、北東など8 方位または 16方位を示すが[ 2 ] 、最大32 方向に細分化されることもある[ 3 ]。

気候学

偏西風（青）と貿易風（黄色と茶色）

取引とその影響

貿易風（トレードウィンドとも呼ばれる）は、地球の赤道付近の熱帯地方、[ 4 ]亜熱帯高気圧の赤道側で見られる、東寄りの地上風の優勢なパターンである。これらの風は、北半球では主に北東から、南半球では南東から吹く。[ 5 ] 貿易風は、世界中の海上で発生する熱帯低気圧の進路を西に導く流れとして機能している。 [ 6 ] また、貿易風はアフリカの砂塵を大西洋を越えて西に運び、カリブ海や北米南東部の一部にまで運んでいる。[ 7 ]

偏西風とその影響

偏西風または卓越偏西風は、中緯度（すなわち緯度35度から65度の間）の卓越風で、馬緯度の亜熱帯高気圧として知られる高気圧域の極側で吹く。[ 8 ] [ 9 ]これらの卓越風は西から東に吹き、[ 10 ]温帯低気圧をこの方向に導く。風は、北半球では主に南西から、南半球では北西から吹く。[ 5 ]これらの卓越風は、極低気圧が最も強いときなど、極上の気圧が低い冬に最も強く、極低気圧が最も弱く、極上の気圧が高い夏に最も弱い。[ 11 ]

偏西風は貿易風とともに、大西洋と太平洋を横断する帆船の往復貿易ルートを可能にした。偏西風は両半球で強い海流の発達につながるからである。偏西風は特に南半球で強くなることがある。南半球では中緯度に陸地が少なく、流れのパターンを増幅させて風を遅くするからである。中緯度で最も強い偏西風は南半球内の南緯40度から50度の間で「ロアリング・フォーティーズ」と呼ばれる。 [ 12 ]偏西風は暖かい赤道海水と風を大陸の西海岸に運ぶ重要な役割を果たしている。[ 13 ] [ 14 ]特に南半球では、その広大な海洋の広がりゆえにその役割は大きい。

偏西風は、冬季に北ワシントン州からアラスカ州にかけての北アメリカ西部沿岸地域が雨季になりやすい理由を説明しています。非常に冷たい陸地と比較的暖かい海洋との間の太陽熱の差により、陸地上に低気圧が発生します。その結果、太平洋から東に向かって湿気を多く含んだ空気が流れ込み、沿岸部で頻繁に暴風雨や強風が発生します。この湿気は東方へと流れ続け、海岸山脈、カスケード山脈、シエラネバダ山脈、コロンビア山脈、ロッキー山脈によって引き起こされる地形性上昇によって雨陰効果が生じ、これらのシステムの東方への浸透が制限されます。この傾向は夏に逆転します。夏には陸地の強い加熱によって高気圧が発生し、太平洋からの湿気を多く含んだ空気が陸地に到達するのを遮る傾向があるためです。これが、冬季には多量の降雨があるにもかかわらず、北アメリカ西部沿岸地域の高緯度地域で夏が乾燥している理由を説明しています。[ 8 ] [ 9 ]

極東風

極偏東風（極ハドレー気流とも呼ばれる）は、北極と南極の極高気圧の高気圧域から高緯度の偏西風内の低気圧域に向かって吹く、乾燥した冷たい卓越風である。貿易風と同様に偏西風とは異なり、これらの卓越風は東から西へ吹き、弱く不規則であることが多い。[ 15 ]太陽の角度 が低いため、極で冷気が蓄積して下降し、地表に高気圧域が形成されるため、赤道に向かって空気が流出する。[ 16 ]この流出はコリオリの力によって西へ向かう。

地域的な考慮事項

海と陸のそよ風

A: 海風、B: 陸風

風の流れが弱い地域では、海風と陸風がその場所の卓越風の重要な要因となります。海は比熱が大きいため、陸よりも深いところまで太陽熱で温められます。[ 17 ] そのため、海は陸よりも熱を吸収する能力が高く、海面は陸地の表面よりもゆっくりと温まります。陸地の表面温度が上昇すると、陸地はその上の空気を温めます。暖かい空気は密度が低いため上昇します。この陸地上の上昇気流によって、海面気圧が約 0.2% 低下します。海面気圧が高くなった海の上の冷たい空気は、気圧の低い陸地に向かって流れ込み、海岸近くに冷たい風を作り出します。

海風の強さは、陸地と海の温度差に正比例する。8ノット（時速15キロメートル）の沖合からの風が吹いている場合、海風は発達しにくい。夜間は、比熱差により陸地が海よりも急速に冷えるため、日中の海風は消散する。陸上の気温が沖合の気温よりも低くなると、水面上の気圧は陸地よりも低くなり、陸風がそれを阻止するほど強くない限り、陸風が確立される。[ 18 ]

高地での循環

山岳波の模式図。風が山に向かって流れ、最初の振動（A）を発生させます。2番目の波はさらに遠く、より高く発生します。レンズ状雲は波の頂点で形成されます（B）。

高地では、地面の加熱が海抜同じ高度にある周囲の空気の加熱を上回り、その地形に関連する低気圧を作り出し、そうでなければ存在していたであろう低気圧を強化し、 [ 19 ] [ 20 ]その地域の風の循環を変える。環境の風の流れを著しく妨げる起伏のある地形がある地域では、風は方向を変え、風の障害物と平行に加速することがある。このバリアジェットは低層の風を 45% 増加させる可能性がある。[ 21 ] 山岳地帯では、気流の局所的な歪みはより深刻である。ギザギザの地形が組み合わさって、ローターなどの予測できない流れのパターンと乱流が発生する。空気が丘を越えて谷を下るにつれて、強い上昇気流、下降気流、渦が発生する。風向は地形によって変わる。山脈に峠がある場合、速度と圧力の間に反比例関係があることを説明するベルヌーイの定理により、風はかなりの速度で峠を駆け抜けるだろう。風下側の平坦な田園地帯では、気流が乱れ、不安定な状態が一定距離続くことがあります。このような状況は、上昇中および下降中の航空機にとって危険です。[ 22 ]

丘陵斜面は昼間に加熱され夜間に冷却されるため、海風と陸風の関係と同様に、昼夜で気流が変化します。夜間、丘陵斜面は熱の放射によって冷却されます。丘陵に沿った空気は冷たくなり、密度が増して、重力によって谷へと吹き下ろされます。これは山風として知られています。斜面が氷や雪に覆われている場合、山風は日中に吹き、冷たく密度の高い空気を暖かく不毛な谷へと運びます。雪に覆われていない丘陵斜面は日中に暖められます。暖められた斜面に接触した空気は温かくなり密度が低くなり、上り坂へと流れていきます。これはアナバティック風または谷風として知られています。[ 23 ]

降水量への影響

地形性降水

地形性降水は、山脈の風上側で発生します。これは、大規模な湿った空気の流れが山脈の尾根を横切る上昇気流によって引き起こされ、断熱冷却と凝結を引き起こします。世界の山岳地帯では、貿易風などの一定の風が吹いているため、風下側よりも風上側の方が湿潤な気候が優勢です。地形性上昇気流によって水分が除去され、風下側では乾燥した空気（フェーン現象参照）が下降し、一般的に温暖化が進むため、雨陰が観測されます。[ 24 ]

南アメリカでは、アンデス山脈が太平洋からの湿気を遮り、アルゼンチン西部の風下で砂漠のような気候を作り出しています。[ 25 ] シエラネバダ山脈は北アメリカでも同じ効果を生み出し、グレートベースン砂漠とモハーベ砂漠を形成しています。[ 26 ] [ 27 ]

自然への影響

カリフォルニア州モハーベ砂漠のケルソ砂丘の頂上から吹き飛ばされる砂。

昆虫は卓越風に流されるが、鳥は独自の進路をたどる。[ 28 ]そのため、気象レーダー画像内の収束風に関連する細かい線模様は、昆虫の回帰によって占められている。[ 29 ]グレートプレーンズ では、農地の風食が大きな問題であり、主に卓越風によって引き起こされる。このため、この種の風食を最小限に抑えるために防風帯が開発されてきた。この帯は、土壌の畝、作物帯、作物の列、または防風の役割を果たす木の形をとることができる。それらは、最も効果的になるように風に対して垂直に向けられている。[ 30 ]海岸や砂漠地帯 などの植生がほとんどない地域では、横砂丘は卓越風の方向に対して垂直に向くのに対し、縦砂丘は卓越風と平行に向く。[ 31 ]

参照

2011 年 6 月 1 日から 2011 年 10 月 31 日までの風速別に色分けされた全球表面風ベクトル流線。

参考文献

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