NHK教育テレビ (1984年) これが気象のメカニズムだ (ジュニア大全科)

「ジュニア大全科」という、中学生ぐらいを想定した少年少女向け教育番組のシリーズの中で放送された。 1984年は日本での天気予報100周年だったのでそれを記念する特集がくまれた。

30分くらいの番組だったらしい。研究室で録画したものには最初の部分がはいっていない。 ベータ型ビデオからVHS、DVDと複製をかさねたので、 当初の録画よりもさらに不鮮明になっている。

この回には、松野 太郎 さん(当時 東京大学 理学部 助教授)が スタジオ解説者として出演している。 松野さんによる解説のすじがきは、次の本の「付録3」として収録された 「大気の大循環」 [HTML版(アクセス制限あり)] とだいたい同じ。

• 高橋 浩一郎, 山下 洋, 土屋 清, 中村 和郎 編, 1982: 衛星でみる日本の気象。岩波書店。 B4判、短辺とじの本。{東洋大学では白山にある｝[読書メモ]

出てくる話題

• 衛星画像でみえる、背の高い(対流圏上端付近に達する)積雲・積乱雲。熱帯の積雲集団。
  • 常に変動しているが、 赤道から南北緯度10度あたりに存在することが多く、緯度20度あたりには少ない。
• 台風・熱帯低気圧のしくみ
  • [補足] 台風とは、熱帯低気圧のうち、北西太平洋で発生し、ある基準以上に強いものをさす。 しかしここでは便宜上、熱帯低気圧を「台風」で代表させてのべる。
  • 台風は、次の要因が相互に強めあうことによって発達する。
    • 積雲対流 (多数の積雲・積乱雲を含む湿潤対流)。
    • 低気圧性の(北半球では上から見て反時計まわりの)渦。
    • 海面上で水蒸気を多く含んだ空気が渦の中心に向かって集まること。
• 渦がせまいところに集中すると風速が強くなること。回転台での実験[気象研究所]。フィギュアスケートのスピンと共通するしくみ。
  • [2021-11-10 補足] このしくみは、物理の基本法則のひとつである「角運動量の保存」に関連している。 質量 m の物体が半径 r、角速度 ω [オメガ] で等速円運動しているばあい、 角運動量の大きさは m r² ω である [この部分 2021-11-22 訂正]。 (ただし、角速度ωは、回転周期を T とすると 2π/T、πは円周率である。 また、速度の大きさは、r ω である。) 角運動量が不生不滅で、r が小さくなれば、ωが大きくなる。速度の大きさ r ω も大きくなる。
  • [補足] 台風の場合は、地球の自転が関係し、それと同じ向き(北半球で上から見て反時計まわり)の渦が発達しやすい。 回転台では台の回転で地球の自転を模擬している。
  • [補足] 風呂の水を抜いたときに渦を巻く件は、地球の自転とは関係ないと言ってよい。 この渦の時間スケールが地球の自転周期(1日)にくらべてずっと短いからだ。 この場合、渦が時計まわりか反時計まわりかは偶然である。 どちらにしても、渦の半径が小さくなると流速は速くなる。
• 温帯低気圧
  • 温帯低気圧は、南北(低緯度側と高緯度側)の温度勾配があって、 西風がふいているところにできる。 上空(対流圏のうちの上層・中層)では、西風が波打っている。
  • [補足] 上空の気圧の谷の東側に地上の低気圧、上空の気圧の峰の東側に地上の高気圧ができる。
  • 温帯低気圧は前線という構造をともなう。(熱帯低気圧は前線をともなわない。) 前線は、水平の温度勾配がとくに強いところである。
• 回転水槽実験[九州大学] (内側をあたため外側をひやす。回転するカメラで見る。)
  • 遅い回転 ... 定常的な流れ ... 熱帯に似ている
  • 速い回転 ... 波打つ流れ ... 温帯に似ている
• 高層天気図にみられる波打つ流れ (温度の低いところを赤で表示)。 温帯低気圧に対応する西風の波動。
• 大気による低緯度から高緯度へのエネルギー輸送にとって、 温帯は西風の波動と温帯低気圧、熱帯は積雲対流と南北鉛直循環が主役。
  • [補足] 台風は激しい現象だが、エネルギー輸送の主役ではない。
• (授業での再生はこのあたりまで)
• 大陸と海洋のコントラストがあることによる現象: 季節風=モンスーン
• 暴風雨そのほかの気象災害