松田 佳久 (2014) 気象学入門 — 基礎理論から惑星気象まで

  • 松田 佳久, 2014: 気象学入門 — 基礎理論から惑星気象まで。東京大学出版会, 240 pp. ISBN 978-4-13-062721-4.

著者は、惑星、とくに金星の気象を研究課題とし、「惑星気象学」(2000年、東京大学出版会)、「惑星気象学入門」(2011年、岩波書店)[読書メモ]の著書もある。他方、かつては気象大学校、東京大学、今は東京学芸大学で、多くは地球の気象を扱うことになる学生たちに、気象学の基礎を教えてきた。これは、そういう位置からの、地球の大気を他の惑星の大気とともに見る気象学初級教科書である。たぶん、多くの読者にとって、気象学の最初の教科書には向かないと思うのだが、2冊めとしてはよい本だと思う。

著者の得意分野は気象力学だと思う。本書でもそれはおもに後半に出てくるのだが、前半では運動が成り立つ基本場の成り立ちを鉛直1次元的に扱っている。わたしから見ると「気象」よりも「気候」が主であるように感じられる。ただし地球物理的な意味での気候であって、地表面状態の多様性を重視する地理学的な意味での気候ではない。大気のいくつかの特徴的な運動形態を、基本的には放射による加熱の不均一によって生じる広い意味の対流運動として扱っている。対象の大部分は大気大循環から温帯低気圧までの大規模な運動だが、小規模な海陸風と斜面風も扱っている。太陽放射によるエネルギー供給の日変化を原因としてどんな形の運動が起こるかは惑星大気的関心事でもあるのだ。大気大循環の熱帯と温帯との違いについては、回転水槽実験の回転角速度の遅い場合と速い場合に関係づけて論じている。

章だては次のとおり。
第1章 太陽系の惑星の大気と気象
第2章 大気の鉛直構造 I — 温室効果
第3章 大気の鉛直構造 II — 鉛直対流の効果
第4章 水平対流
第5章 熱機関としての惑星大気
第6章 惑星の自転効果 — 地衡風の関係
第7章 温帯低気圧とその役割
第8章 地球と火星の大気大循環
第9章 惑星気象の謎

第5章では、惑星大気の力学を具体的に扱うのではなく、次元解析的に論じている。ソ連のゴリツィン(Golitsyn)の考えによるもので、熱機関論と乱流理論を手がかりにしている。

最後の第9章では、惑星大気に関するいくつかのトピックについて、まだ定説はないので著者の考えを述べるとことわって論じている。

折り返しのあとに詳しい目次をつける。(節の番号につけられた星印は、数式を多く使っているという著者による注意。)

まえがき
目次
第1章 太陽系の惑星の大気と気象
– 1.1 金星の大気と気象
– 1.2 地球の大気と気象
– 1.3 木星の大気と気象
– 1.4 その他の木星型惑星とタイタンの大気と気象
第2章 大気の鉛直構造 I — 温室効果
– 2.1 大気の鉛直方向の変化
– 2.2 静水圧平衡
– 2.3 気体の重力分離
– 2.4 大気の存在条件
– 2.5 有効放射温度
– 2.6 太陽光の散乱と日傘効果
– 2.7 温室効果の定性的説明
– 2.8 温室効果の半定量的説明
– 2.9 赤外線の吸収
– 2.10 地球の温室効果
– 2.11 金星の温室効果
– 2.12* 太陽光が大気中で吸収される場合の温室効果
第3章 大気の鉛直構造 II — 鉛直対流の効果
– 3.1 流体の安定性と乾燥断熱減率
– 3.2* 大気の振動数
– 3.3 温位
– 3.4 水蒸気を含んだ対流
– 3.5* 湿潤断熱減率
– 3.6 現実大気の安定性 (エマグラム)
– 3.7 地球と火星の放射対流平衡温度分布
– 3.8 地球の大気境界層
– 3.9 暴走温室効果
– 3.10 鉛直対流の形態
第4章 水平対流
– 4.1 水平温度差によって作られる流れ
– 4.2 水平対流と圧力分布
– 4.3 海陸風と斜面風
– 4.4 モンスーン
– 4.5 地球規模の高気圧と低気圧
– 4.6 金星の夜昼間対流
第5章 熱機関としての惑星大気
– 5.1 局所的放射平衡
– 5.2 熱機関としての大気
– 5.3 乱流としての大気の運動
– 5.4 大気運動による南北の熱輸送
– 5.5 惑星大気大循環の外部パラメータ依存性
– 5.6 温度の局所的放射平衡からのずれ
第6章 惑星の自転効果 — 地衡風の関係
– 6.1 コリオリ力と遠心力
– 6.2 地衡風の関係
– 6.3 まさつの効果と傾度風の関係
– 6.4* 低気圧と高気圧
– 6.5 渦運動と対流運動
– 6.6 ロスビー波
– 6.7 温度風の関係
– 6.8 地球大気の温度分布と風系
– 6.9 地球大気の子午面循環
– 6.10 金星のスーパーローテーション
第7章 温帯低気圧とその役割
– 7.1 南北熱輸送と地衡風の関係
– 7.2 回転水槽の実験
– – 7.2.1 ハドレー循環
– – 7.2.2 ロスビー循環
– 7.3 傾圧不安定論
– 7.4 温帯低気圧による熱輸送
– 7.5 現実の傾圧不安定波
– 7.6 温帯低気圧と前線
第8章 地球と火星の大気大循環
– 8.1 諸惑星の大気大循環の分類
– 8.2 地球対流圏の大気大循環
– 8.3 地球中層大気の大循環
– 8.4 火星の大気大循環
– 8.5 火星の傾圧不安定
第9章 惑星気象の謎
– 9.1 木星型惑星大気の高速風
– – 9.1.1 木星型惑星大気の巨大な運動量
– – 9.1.2 エネルギーに注目した惑星大気の比較
– 9.2 金星のスーパーローテーション
– – 9.2.1 子午面循環による生成メカニズム
– – 9.2.2 波 (熱潮汐波) によるメカニズム
– – 9.2.3 子午面内のモーメント・バランス
– – 9.2.4 大気大循環の分類
参考文献
索引

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