【気象予報士試験】〜その6〜 気象の原理原則　不安定な大気【奮闘記】　

気象予報士試験の勉強をしていくと、いくつかの原理原則を見つけます。

一番大切なのが、

暖かい空気は軽く、冷たい空気は重い

と、

湿った空気は軽く、乾いた空気は重い

というものです。

そして

一番、軽いのは、暖かくて湿った空気

一番、重いのは、冷たくて乾いた空気

となります。

なんで空気の重さを気にするかというと、空気が上に昇ったり、下に降りたりすることで天気の良し悪しが変わるからです。

「大気が不安定」は軽い空気が重い空気の下にある状態

天気予報で「大気が不安定」という言葉をよく耳にします。

大気が不安定とは、軽い空気(暖かい、湿潤)が重い空気(冷たい、乾燥)の下にある状態です。

軽い空気は上に浮く力が強いため、本来、重い空気よりも上にあるはずです。

それが逆に、軽い空気が重い空気の下にあると、軽い空気は上に昇ろうと重い空気を押しのけようとします。

軽い空気⬆️　⬇️重い空気

この上下の空気の動きが雲を生み、悪天候をもたらします。

なぜ大気は不安定になるのか

大気が安定している時、つまり軽い空気が上にあり、重い空気が下にあるときは空気が上下に動きません。

大気が安定しているわけですからね。

ではなぜ、大気は不安定になるのでしょうか。

それは大気の下層である地面付近の空気が温まり、軽い空気ができるからです。

地面付近の空気が温まる要因は、太陽光です。

実は、太陽からのエネルギーの多くは大気を素通りして地面に到達します。

地表が太陽光で温められその熱が地表付近の空気に伝わり、大気下層の温度が上がります。

下層の温度が上がり続けると大気下層が大気上層より温度が高くなり、大気が不安定になっていきます。

大気が不安定なだけでは天気が悪くならないゾ

「大気が不安定」という言葉は天気が悪くなるサインですが、これだけでは天気は悪くなりません。

大気が不安定とは、軽い空気が重い空気の下にある状態です。

軽い空気は、隙があれば重い空気の上に上がってやろうと期をうかがっていますが、きっかけがないとそのまま何も起きません。

言うなれば、「不安定な大気の安定」です。

不安定な大気が雨を降らすようになるには、軽い空気を上に持ち上げる上昇気流がトリガーになります。

不安定な大気 + 上昇気流⬆️ = 悪天候⛈️

トリガーになる上昇気流はどうやって起こるか

不安定な大気があれば、悪天候になる準備は万端です。

あとはトリガーを引くだけですが、トリガーとなる上昇気流はどうやってできるでしょうか。

悪天をうむトリガーになる上昇気流は、

・日射による上昇気流☀️
・風同士の衝突(風の収束)による上昇気流➡️⬆️⬅️
・地形による上昇気流⛰️
・前線による上昇気流

これらが考えられます。

日射による上昇気流

太陽の熱で地表が暖められ、地面付近の空気が温まって上昇する現象です。

地表の熱が周辺の空気を暖めると、空気の密度が低下して周囲より軽くなり、自然に上空へ上昇します⬆️

特に夏の強い日射下で湿った空気がこれにより動き、積乱雲の形成を促します。

風同士の衝突による上昇気流

気象では「風の収束」という現象です。

地表付近で風同士がぶつかり、行き場を失うと上空へ逃げることになりますが、その時に上昇気流が生まれます⬆️

風の収束には主に2パターンあります。

・異なる方向から吹いている風同士が衝突する状態
・同じ方向へ吹いている風同士でも前を行く風が遅く、後ろの風が追いついて上空へ逃げざるを得ない状態(渋滞で後ろの車が追いついていくイメージ)

地形による上昇気流

風が山に当たって上昇気流になる現象です。➡️↗️⬆️⛰️

前線による上昇気流

前線とは、温度や湿度など性質の異なる空気塊同士の境界線です。

つまり重い空気と軽い空気がぶつかり合うところです。

軽い空気と重い空気がぶつかり合うとどうなるでしょうか。

重い空気は軽い空気の下に潜り込もうとし、軽い空気は重い空気の上にのし上がろうとします。

この時に上昇気流ができるんですね。