6.2.5 温度風

6.35をみると,対流圏ではどの高度でも温度は低緯度が高く,高緯度で低くなっている。また,中

緯度で温度の南北傾度が大きく,上層に向かって風速が大きくなっている。この温度分布と風の関係を

表わすものに温度風という考えがある。

 

風を地衡風で近似し,地衡風の高度変化(鉛直シアー)と気温傾度との関係を温度風の関係式という

 

温度風は二つの高度Z(P)とZ(P)の地衡風Vg2とVg1の差で定義される。

つまり,地衡風の鉛直シアーであり実際に吹いている風ではない。

6.36で,上層と下層の地衡風がVg2とVg1のように吹いている。

このときの鉛直シァー=Vg2−Vg1 を図式で求める。風はベクトルであり、ベクトル差(ベクトル

の引き算)を考える。

 

 

図6.36 温度風,鉛直シアー(ベクトル)

 

     上層・下層の矢印の長さは風速の大きさを示すようにする。

例えば風速が5m/sのときは矢印の長さを5pとする。

     矢印の方向は風向を示すようにする。

     風を示す矢印の根本を合わせ,下層の矢印の頭から上層の矢印の頭へ線を引く。

     これが風の鉛直シアー,つまり温度風であり,この向きが温度風の風向を,長さが風速を表わす。

     これが図で求める方法である。

 

次に温度風を導く。

静力学平衡の式(6.15)

凾o=−ρg凾y               (6.14)

             =−[gP/(RT)]凾y         (6.15)

を書き直すと,

 

凾o/凾y=−gP/(RT)        (6.44)

となり,気圧の高さ方向への変化は温度と関係することがわかる。

 

 

図6.37 層厚

 

hを2つの気圧面の鉛直方向の高度差,層厚(凾y)とすると(6.16)式から

 

h=(RT/g)(lnP−lnP

           =(RT/g)ln(P/P        

        ここで,TはP,P間の平均温度。

となり,この式から,次の事がわかる(図6.37)。

     気層の平均温度が高いと層厚は大きく,

     平均気温が低いと層厚は小さい

 

次に,温度風(2つの等圧面の地衡風の差)を求める。

高度Z(P)とZ(P)の地衡風をVg2とVg1とすると,(6.36)式から

     Vg2=−(g/f)(凾y/凾氏j

     Vg1=−(g/f)(凾y/凾氏j   

  である。

温度風V

    V=Vg2−Vg1 =−(g/f)((凾y−凾y)/凾氏j

=−(g/f)(凾/凾氏j

(6.45)

6.16)式から

−(g/f)凵i(RT/g)ln(P/P))/凾

=−(R/f)ln(P/P)凾s/凾

        (6.46)

したがって,温度風は気層の平均気温の水平傾度に比例する

ことになる。

温度風の東西成分u,南北成分vは次式で表せる。

=−(R/f)ln(P/P)凾s/凾

= (R/f)ln(P/P)凾s/凾

         (6.47)

 (6.45)式の温度風の式を見ると,地衡風の式の高度差が層厚差つまり,気層の平均気温の差に変わってい

るだけで,あとは全く同じ形である考え方も地衡風と同じで良い。すなわち,温度風は左手に寒気(低温)を,

右手に暖気(高温)を見るように吹くと考える。地衡風の低圧を低温,高圧を高温と置き替えれば良い。