７章 大規模循環～地球をめぐる風～

タイムテーブル

１．熱輸送南北の差を解消

２．対流圏の大循環ジェット気流の正体

３．成層圏の大循環上空の温度分布は南北非対称

１．熱輸送南北の差を解消

大気上端での熱収支の緯度分布

太陽放射の吸収

赤外放射の射出

正味の放射のインプット

Hartmann “Global Physical Climatology” より

年平均正味放射入射量（日射＋赤外）[W/m2]

Hartmann “Global Physical Climatology” より

極方向への熱輸送（大気と海洋）

Hartmann “Global Physical Climatology” より

中緯度は大気

低緯度は海洋

海洋循環

海がないところがある。大気がないところはない。

海洋循環は束縛が大きい

大気大循環 南北風

エネルギー輸送

ハドレー循環

フェレル循環

極循環

コリオリにより南北風は曲げられる

２．対流圏の大循環ジェット気流の正体

中緯度の偏西風は蛇行する波？

偏西風

偏東風

大気大循環 東西風

中緯度：地衡風平衡＝西風(偏西風)西風ピーク＝ジェット気流

季節変化はあるが、ほぼ南北対象

偏西風

偏東風

地球を一周する強い西風

ジェット気流

年平均

地衡風

地衡風平衡：コリオリ力－気圧傾度力

F=2ΩV sin φ＝－(1／ρ)(Δp／Δn)

ジェット気流が出来る理由

地衡風バランスを考えれば

気圧傾度が大きい場所で風速が大きくなる

ジェット気流の蛇行

なぜ、ジェット気流は蛇行するのか？

経度風バランスを思い出すと・・

気圧経度力 ＋ コリオリ力

大気の動き

500hPa高度場

室内実験：回転水槽装置

二重回転円筒水槽

温水

冷水 試験流体

温度傾度

9

18

傾圧不安定論＝

温帯低気圧発生地上天気図

上層の流れ

鉛直断面図

３．成層圏の大循環上空の温度分布は南北非対称

大気大循環 東西風

成層圏・中間圏の東西風

対流圏界面の温度

夏半球 冬半球

赤道の対流圏界面上昇

対流が活発な低緯度は対流圏界面が高くなる。

対流圏の温度

対流圏では、低緯度域が高温で、極に向けて温度は下がり、おおよそ赤道に対して両半球で対称

である。

地球が受け取る太陽の放射エネルギーの緯度分布に対応している

夏半球 冬半球

対流圏界面の温度

高度10～20kmの部分では、赤道上で温度は最低であり、高緯度に向けて温度は上昇する。

赤道域はハドレー循環の上昇流域で対流圏界面高度が15～17kmもあるのに対し、極から中緯度では8～12kmしかないため

夏半球 冬半球

中層大気の温度

高度約20～60kmの領域では夏極が最高温度をもち、冬極にかけては温度は下降する。両極間の温度差は約50Kである。

夏極に近いほど入射する太陽放射量が大きく、オゾンの紫外線吸収による加熱量が大きいから

冬極は、太陽放射が小さいため、加熱が小さい(極域ではゼロ)

夏半球 冬半球

大規模循環：南北風と東西風

南北風 暖域＞寒域 東西風はコリオリ力

夏半球 冬半球夏半球 冬半球

タイムテーブル

１．熱輸送南北の差を解消

２．対流圏の大循環ジェット気流の正体

３．成層圏の大循環上空の温度分布は南北非対称