(成層圏の大循環が、夏半球で上昇、冬半球で下降 が基本であるのとちがって) 対流圏の熱帯には、つねに赤道付近で上昇するハドレー循環がある。 しかし、ハドレー循環が支配的である範囲は季節とともに (各緯度ごとの太陽天頂角の変化にともなって) いくらか変化する。 中村ほか (1986) の図5.9 に、その分布がしめされている (ただし、どのようにして位置をきめたかは論じられていない)。 その図から (増田が) 夏と冬のハドレー循環の勢力範囲を抽出したのが、次の図である。
日本は、大部分の季節は、温帯の偏西風帯にあり、 西から東に移動する温帯低気圧が大気循環の主役である。
しかし、夏には、熱帯、ただし、赤道域とはちがう亜熱帯の特徴を共有する。 ここでいう亜熱帯は、ハドレー循環の下降域という意味であって、 地上気温はむしろ赤道域よりも高い。 また、ハドレー循環の下降域の典型ではつねに背の高い積雲 (積乱雲もふくむ) がたちにくいのだが、 その典型は、大陸の西岸・大洋の東岸にあらわれる。 大陸の東岸・大洋の西岸に位置する日本の夏は、 盛夏期には晴れることが多いものの、小規模な雷雨 (背の高い積雲にともなう雨) はたびたび生じる。 また、その前後に、雨の多い梅雨期・秋雨期が存在する。 それにくわえて、熱帯低気圧 (そのうち強いものが台風) が不規則にやってくる。
地上天気図は、地図上に、 等圧線 (海面気圧の等値線)、高気圧・低気圧の中心、前線などの大気場の特徴と、 (その天気図作成機関がえらんだ) 観測点での風向・風速、天気などが書きこまれている。
天気図の書式は、「国際式」といわれるものと「日本式」といわれるものがある。 佐藤 2019の「付録」、181-189ページに、「国際式天気記号」が紹介されている。 国際式は、WMO (世界気象機関) で決められている。 日本の気象庁がつくった天気図のうちでも、くわしいものは国際式によっていることが多い。 NHK第2放送のラジオ気象通報でつたえられる天気図の情報は「日本式」である。 ちがいのひとつは「天気」のあつかいである。 日本式の「天気」は、「快晴、晴れ、くもり」をふくみ、その区別は雲量によっている。 国際式では「雲量」が別項目になっており、「現在天気」は雨、雷などの現象の分類である。
高層天気図は、標準気圧面 (850, 700, 500, 300, 200 hPaなど) についてつくられており、 (等圧線のかわりに) 等高度線がひかれている。 等圧面高度がまわりより高いところを「高気圧」、低いところを「低気圧」ととらえてよい。
地上天気図は次のようなところで見ることができる。
日本の国土は北緯 20度～46度にわたっている。 その全体にあてはまるように天気を記述するのはむずかしい。 ここでは、日本の人口の相対多数が住む、北緯30～40度の地域に注目して記述する。 それを雑に「日本」と言ってしまうことがあるかもしれないが、 意識したときは「日本東西軸地方」とよぶことにする (これは増田の独自の表現である)。
ここでは、日本付近の天気図を、気象学の知識をもとに分類をこころみている。 これは、天気図という図形を分類しようとしているのではなく、 日本付近の水平スケール 1000 km の規模の大気の場の状態を分類しようとしているのだ。
日本東西軸地方は、夏をのぞいて、大気大循環のうちの温帯低気圧帯のなかにあり、 地上天気図で見れば、西から、温帯低気圧と移動性高気圧が交互にすすんでいく。 このパターンは、春と秋によくあらわれる。 日本付近は温帯低気圧が発達しやすいところでもある。
佐藤 (2019)の例としてあげられている日の天気図を、 国立情報学研究所 北本 朝展 教授の「デジタル台風」のサイトへのリンクとしてしめす。 「デジタル台風」には、世界時 0, 6, 9, 12時 (日本時間はそれぞれ 9, 15, 21, 翌日3時)の天気図がある。 【佐藤 (2019)の本の図の時刻のうち[#]印をつけたものは、 「デジタル台風」にぴったり一致する時刻のものがないが、前後の近い時刻をみてほしい。】
温帯低気圧にともなう前線 (教科書 11.2節「温帯低気圧と前線」) 【{大気大循環 (2)] のページに書きましたが くわしくのべていなかったので、今回、そのページを見ながら講義します。】
大気の大規模な循環パタンには、東西方向に一様なもののほかに、 大規模な海陸分布の影響を受けたものがある。 海と陸とでは、年変化に関与する熱容量がちがう。 (比熱容量×密度×層の深さのうち、とくに層の深さのちがいがきく)。 その結果、陸上のほうが海上よりも、夏と冬との気温の差が大きくなる。 冬のユーラシア大陸上のシベリア・モンゴルあたりの対流圏下層では、温度が低く、密度の高い空気がつくられる。 地上気圧では高気圧 (「シベリア高気圧」)となる。 この高気圧は背が低い (対流圏中層・上層では高気圧ではない) 。 中緯度の偏西風に重なって、 シベリア高気圧から下層を海にふき出し、上空のどこか (おそらく対流圏中層) でもどってくるような 季節風循環が形成される。 地上風は、日本海・日本東西軸地方付近では北西風、 沖縄から南シナ海にかけては北東風となる。
この季節風は、大陸からふきだしたときは湿度が小さいが、 海上をわたる間に海から水蒸気の供給をうけ、 海の風下である日本列島の日本海がわに、雪や雨をもたらす。 (山脈の風下にあたる関東平野や十勝平野などでは、下降流となり乾燥することが多い。 この地域に雪がもたらされるのは、冬であっても温帯低気圧型のときである。) また、北東の季節風は、 台湾、フィリピン、ベトナム、マレー半島 (タイ南部・半島マレーシア)の東海岸や、 ボルネオ、ジャワの北海岸などに、雨をもたらす。 熱帯モンスーン地帯のうちで、冬の季節風が雨をもたらす地域は広くはないが、 その地域にとっては重要である。
【熱帯モンスーン地域の陸地の大部分に雨をもたらすのは、 夏 (北半球 JJA、南半球 DJFごろ) のモンスーン (=季節風) である。 そのはじまりには海陸の熱的性質のちがい (夏は陸面温度が高くなる) がきいているにちがいないが、 雨季がはじまってしまうと、モンスーン循環は積雲対流によって維持される。】
夏・冬の平均の風と降水の分布については、下の「モンスーン、monsoon 、季節風 (2) (2017-10-31)」の中の図を見てほしい。
日本東西軸地方は、夏、とくに (つぎにのべる梅雨期と区別して)「盛夏期」(7月下旬から8月ごろ) には、 ハドレー循環の下降域である亜熱帯高気圧におおわれることが多い。 日本付近の亜熱帯高気圧は「小笠原高気圧」とよばれることもあるが、 地上気圧でみるかぎり、北太平洋高気圧の一部分だと考えられる。 ただし、3次元的構造をみると、北太平洋高気圧は背が低い (対流圏下層だけの高気圧だ) が、 小笠原高気圧は背が高い (対流圏上層でも高気圧である) ので、区別するべきだという考えもある。
日本東西軸地方では、盛夏期の前に雨の多い時期があり、梅雨 (ばいう)とよばれる。
【日常用語では「梅雨」と書いて「つゆ」とよぶことが多いが、 気象学用語としては「露」と区別する必要もあって「ばいう」であり、英語でも Baiu と書く。 ただし「つゆ入り」「つゆあけ」は学術用語ではないが気象学文献でもつかうことがあり 「梅雨」の字をあてることがある。 なお、中国の長江流域にも梅雨 (Mei-Yu)とよばれる現象があり、 日本の梅雨と一連のものと考えられている。】
梅雨期には、停滞前線が生じることが多く、「梅雨前線」とよばれる。 梅雨前線は、温帯低気圧にともなう前線とくらべて水平温度傾度は大きくなく、水蒸気量(比湿)の傾度が大きい。 梅雨前線上には低気圧が発生するが、その水平規模は典型的温帯低気圧よりも小さい。 梅雨前線上では積雲が発達し、雨がふる。 熱帯の積雲対流が日周期変化をするのとちがって、梅雨の雨は昼夜をとわず持続することが多い。 梅雨前線のなかでときどき、積乱雲をふくむ積雲集団が発達し、集中豪雨をもたらすことがある。
盛夏期のあとにも、梅雨ほど明確ではないが雨の多い時期があり、 秋雨 (あきさめ) または秋霖 (しゅうりん)とよばれる。 その時期に生じる停滞前線は秋雨前線とよばれる。
世界をみると、南半球の亜熱帯の海上に、いくらか梅雨ににた現象があり、 南太平洋収束帯 (South Pacific Convergence Zone, SPCZ)、 南大西洋収束帯 (South Atlantic Convergence Zone, SACZ)とよばれている。 ただし、SPCZ や SACZ の降水帯は、東西に移動する。 梅雨前線は、季節変化にともなって北上するほかは、あまり移動せず停滞する。 このちがいは、北半球にはチベット高原を中心とする大きな山岳があって、 上昇流のおこる場所が固定しやすいことと関係があるにちがいない。
【梅雨前線とSPCZ、SACZ との比較については、 児玉 安正 先生 (当時、弘前大学) のウェブサイト (つぎに2011年現在のアーカイブのリンクをしめす) の「亜熱帯気象学」の項目とそこにしめされた論文がある。 児玉先生は2024年6月10日に亡くなった。】
[熱帯低気圧・台風]のページ参照。
大気は連続体であり、気温・湿度などの量は、空間にたいして連続分布する。 しかし、気温や湿度の空間的傾度の大きいところとちいさいところがある。 傾度のちいさいところは、地上の高気圧にともなって生じやすい。 (気圧傾度と風とが傾度風の関係をたもつ高気圧型の循環では、 気圧傾度があまりおおきくなれないことと関係がある。)
人は、近代科学である気象学・気候学が発達する過程で、 気象・気候を直観的につかむために、 気温・湿度などの空間的傾度の小さいところを気温・湿度などが一様であるとみなして「気団」といい、 空間的傾度の大きいところを不連続とみなして「前線」というような認識をしてきた。
日本の気候について、かつては、冬型は「シベリア気団」が西からひろがってくること、 夏型は「小笠原気団」が南からひろがってくることとしてとらえられてきた。 梅雨前線は、「小笠原気団」と「オホーツク気団」のあいだにあると考えられた。
いまでは、連続量を空間等間隔できざんだ格子点データのあつかいが普及したので、 気団・前線というとらえかたの必要性は、ひところよりはうすれてきた。 しかし、そのほうがわかりやすいばあいは、いまでもつかう。
松山・増田 (2021) 『大気と水の循環』 の第6章は、日本の天気について、 (留学生に説明したのを機会に) わざと短く要約してみたものです。
日本の天気についての本はたくさんありますが、ふたつあげておきます。