気候 系統地理

降水と気圧(温帯低気圧と前線・地形性降雨)

生物が生きていくために必要な水は、降水(降雨や降雪)によって陸上にもたらされます。

降水はさまざまな要因で発生し、降水が少ないと地表では砂漠が形成されます。

ここでは、降水の分類と砂漠の形成要因について解説します。

降水

降水とは、雨や雪、氷など物質としての水が地上に落下することを指します。
ここでは、降水が起きるまでの流れについて説明します。

地表や海水面にある水分は絶えず一定量蒸発し、空気中に水蒸気として含まれています。

空気中に含むことができる水蒸気の量を飽和水蒸気量といいます。
飽和水蒸気量は気温に比例するので、気温が高くなるほど飽和水蒸気量が多くなります。

空気中の水蒸気は気温の上昇によって暖められて膨張して軽くなり、大気中を上昇します。
上昇した空気は上空で冷却されて水蒸気が凝縮して雲ができます。

雲の中の水滴や氷の結晶が成長して重くなると、雨として地表に降りてきます。

降水に重要な上昇気流が発生するかは、気圧に影響されます。

気圧と降水

ハドレー循環の模式図。(1)赤道付近の熱帯収束帯で空気が温められて上昇し、(2)上昇した空気が上空で南北へ移動し、(3)しだいに冷却された空気は緯度30°付近で下降気流により地表に降りる。(4)地表では、緯度30°から赤道方向へ風が吹く。 出典:Wikimedia Commons, ©Dwindrim, CC BY-SA 1.0, 2021/1/23閲覧

気圧降水に大きく関連します。

上の図はハドレー循環の模式図で、図中のHは高気圧、Lは低気圧を示します。
大気の圧力が低くなる低気圧では、周囲から風が吹き込んで上昇気流が発生して雨が降ります。
一方、高気圧では下降気流が発生するので上空の雲や湿った空気が地表に流れるので雨は降りません。

このように低気圧は降水を促します。

熱帯低気圧と温帯低気圧の違い

低気圧には、主に熱帯低気圧温帯低気圧があります。

熱帯低気圧は熱帯から亜熱帯の海洋上で発生するのに対し、温帯低気圧は温帯から寒帯で発生します。
単に低気圧といった場合は、温帯低気圧を指します。

熱帯低気圧は水蒸気が液体の水に変化して雨になるときの凝縮熱(発熱)がエネルギーになって発達します。
一方、温帯低気圧は暖かい空気と冷たい空気がぶつかることで発生します。

また、熱帯低気圧は前線がないのに対し、温帯低気圧は前線を伴います。
暖かい空気や冷たい空気のように性質が似通った広範囲に渡る空気の塊を気団といい、前線は地表で気団と気団がぶつかる場所を線で結んだものです。

温帯低気圧と前線

天気図における温帯低気圧と前線。Lは低気圧の中心、黒線は等圧線、紫色は閉塞前線、赤色は温暖前線、青は寒冷前線、矢印は風向きである。 出典:Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0, 2021/1/25閲覧

温帯低気圧が伴う前線には、寒冷前線温暖前線停滞前線閉塞前線があります。

上の図は低気圧と前線の位置を示した天気図です。
Lは低気圧の中心で、中心から東側に向けて紫色の閉塞前線がのび、途中で赤色の温暖前線と青色の寒冷前線に分かれています。

寒冷前線と温暖前線

冷たい気団が暖かい気団に向かってぶつかったときの前線を寒冷前線といいます。
寒冷前線では、暖かい気団が上空にもちあげられるため積乱雲が発達し、狭い範囲で強い雨が短時間降ります。
寒冷前線が通過すると、風向きが変わり気温が急に低下して気圧は急に上昇します。

一方、暖かい気団が冷たい気団に向かってぶつかったときの前線を温暖前線といいます。
温暖前線では、暖かい気団が冷たい気団の上をゆっくり上がっていき、温暖前線の冷気側の広い範囲で弱い雨が長時間降ります。
寒冷前線とは異なり、温暖前線が通過しても、気温や風向きの変化が不明瞭な場合も多くなります。

停滞前線

勢力が同じくらいの冷たい気団と暖かい気団がぶつかって位置がほぼ動かない前線を停滞前線といいます。
停滞前線付近では、広範囲に渡って長雨がつづくことが多くなります。

日本でみられる停滞前線として、5月から7月にかけて現れる梅雨前線8月から10月にかけて現れる秋雨前線があります。

閉塞前線

寒冷前線が温暖前線に追いついたため、暖かい気団が2つの冷たい気団の上にもちあげられて、冷たい気団同士がぶつかっている前線を閉塞前線といいます。
閉塞前線付近では積乱雲が発生していることも多く、強い雨が降ることも多くなります。

降水の種類

降水がおきるしくみにはいくつかの種類があります。
ここでは、対流性降雨低気圧性降雨前線性降雨台風性降雨地形性降雨を紹介します。

対流性降雨

対流性降雨は、地表の空気が暖められた空気が上昇し、上空の冷たい空気とぶつかって雲ができて雨が降る降雨です。

雨の降り方にはメリハリがあり、短時間に雨の強弱が変化します。
暖かい空気の上昇気流が強いと積乱雲が発生して短時間に強い雨が降り、雷がおきることもあります。

対流性降雨の例としては、熱帯地方特有の短時間に局地的に降る激しいにわか雨であるスコールや、日本の夏の午後におきる激しいにわか雨である夕立があります。

低気圧性降雨

低気圧性降雨は、低気圧によって上昇気流がおきて雲が発生して雨が降る降雨です。
前線を伴う場合は、前線の降水域とつながります。

前線性降雨

前線の模式図。寒気と暖気がぶつかって暖気が上昇し、雲が発生する。 出典:Wikimedia Commons, by Mouagip, Public domain, 2021/1/25閲覧

前線性降雨は、暖かい気団と冷たい気団がぶつかってできる前線の影響で雨が降る降雨です。
前線性降雨では、前線付近で帯状の範囲で雨が降ります。

寒冷前線付近では狭い範囲で強い雨が短時間降るのに対し、温暖前線付近では広い範囲で弱い雨が長時間降ります。

地形性降雨

地形性降雨の模式図。水蒸気を多く含んだ空気が山を越える際に上昇気流となり、雲が発生して山の風上側で雨が降る。 出典:Wikimedia Commons, ©Lantash, CC BY-SA 3.0, 2021/1/25閲覧

風によって海から湿った空気が山地に吹き込むと、湿った空気が山に沿って空気が上昇し、気温が低下して水蒸気が凝縮して雲ができます。
このようにして、山地の風上側で雨が降ることを地形性降雨といいます。

地形性降雨により雨が降る場所は、山脈の風上側に山脈に並行して広がります。

地形性降雨の例として、偏西風がアンデス山脈を越えるチリ南部があります。
チリ南部では一年中卓越風として偏西風が吹くため雨が多いのに対して、アンデス山脈の風下側になるパタゴニア(アルゼンチン)では雨陰砂漠パタゴニア砂漠)ができます。

参考文献

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前線とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説、知恵蔵の解説 2021/1/24閲覧
寒冷前線とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説、百科事典マイペディアの解説、パラグライダー用語辞典の解説 2021/1/25閲覧
温暖前線とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説、パラグライダー用語辞典の解説、日本大百科全書(ニッポニカ)の解説 2021/1/25閲覧
停滞前線とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説、パラグライダー用語辞典の解説、日本大百科全書(ニッポニカ)の解説 2021/1/25閲覧
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降水型 ウィキペディア 2021/1/24閲覧
対流性降水とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説 2021/1/24閲覧
低気圧性降水とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説 2021/1/25閲覧
地形性降水とは コトバンク ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説 2021/1/25閲覧

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