101：105（メソ気象

7ミ気（D気象力学）∂∂敏室
メソ気象力学の基礎（III）

小倉義

光＊
（上）

10．ベクトル演算と渦度ベクトルz

気象学で扱う物理量にはスカラー量とベクトル量がある．スカラー量は方向に無関係な大きさあるいは強さなどで表される量であり，温度，密度，質量などがその例である．一方，方向と大きさ（あるいは強さ）の両者で表される物理量がベクトル量である．速度，ノ4z

従い，圧力はどの方向にも同じ強さで働く．だから風k

船に空気を入れれば，丸くふくらむ．気圧（圧力）はスカラー量である．しかし気圧傾度力はベクトル量である．後で出てくる渦度もベクトル量である．事実，前と同じ直交直線座標系をとり，冗，夕，2軸方向に単2＋ん2＋オ、2｝4y
ン（北）

ノ4x

し今回のパートIIIは渦度はベクトル量であるという認識から出発する．本講義ではベクトル量は太字体で表す．

ヘオX

A←

加速度などはその例である．パスカルの圧力の原理に

ノ4x2＋ん2x（東）第7図

単位ベクトルとベクトルAの絶対値．

位の長さを持つベクトルi，j，kを考え，これを単位ベクトルと呼ぶ（第7図）．任意のベクトルAをとり，そのπ，夕，z方向の成分をそれぞれAx，z4y，Azと記すとなる．（x，夕）成分だけを持つ2次元ベクトルについと，てA＋B＝CとしたときのA，B，Cの関係が第8図に示してある．Cをある高度における風ベクトル，Aを（10．1）

A＝z4、i＋ノ4yj＋／1zk

それより低い高度における風ベクトルとすると，B＝と表現される．ベクトルAの長さ（あるいは絶対値）
iAIは，C−Aが鉛直シアベクトルに相当する．

2つのベクトルAとBの積には2種類ある．1つ

IAI＝（／1隻十A多十／1菱）112（10．2）

はスカラー積あるいは内積とよばれているもので，A・Bという記号を用いる．スカラー積はスカラー量を生み出し，その大きさは，である．

次に，任意の別のベクトルBを考え，その成分を取，璃，Bzとすると，2つのベクトルAとBの和ある

A・B＝z4、1咳十14y＆十AzBz二B・A

いは差は，各々の成分の和あるいは差を成分とするベである．

クトルであって，

9図），

A±B＝（、4x±＆）i十（、4y±島）j十（Az±B，）k（10．3）＊Yoshimitsu◎1999

Ogura，財団法人日本気象協会．

日本気象学会

1999年10月（10．4）

あるいは，AとBの間の角をφとすると（第A・B二1AIIBlcosφ（10．5）

である．これから，直交する2つのベクトルのスカラー積はφ二90。とおいて0になることが分かる．従って，単位ベクトルについては，
31

670

メソ気象力学の基礎（III）

ア

A×B

ノ4ア

昂C

B

ノ4ズ

βxX

B

第8図ベクトルの和と差．

i・i＝」・j二k・k二1，（φ二〇）（10．6）

Ai・j二i・k＝j・k＝0（φ＝π／2）
第9図

ベクトル積の説明図．という関係がある．

もう1つの積がベクトル積あるいは外積とよばれているもので，A×Bの記号を使う．2つのベクトルのベ

7ρは気圧一定の等圧面に直交するベクトルである．

クトル積は文字通りベクトルである．その方向は，A

次に，7とベクトルのスカラー積の例として，7と速とBが構成する平面に直交するベクトルで（第9図），度ベクトルv（その成分は％，∂，z〃）のスカラー積を

Aを右手の親指で，Bを人差し指で表したとき，それに直角にたてた中指の方向である．その大きさは，A考えよう．式（10．4）の公式において，ベクトルAとからBに向かって測ったAとBのなす角度をφとすると，

A×B＝IAIIBlsinφ∂麗∂∂∂ω

7●V＝一十一十一∂冤 ∂y ∂z（10．11）（10．7）となり，7・vが式（3．2）で定義した発散を与えるこである．だから，A×B＝一B×Aである．従って，単位ベクトルについては，とが分かる．

次に，7とvのベクトル積7×vが渦度とよばれていi×i二j×j＝k×k二〇
i×j二k，j×k二i，1｛×i二」Bをそれぞれ7とvでおき代えればよいから，るベクトルである．機械的に計算すると，（10．8）」×i二一k，k×j＝一i，i×k＝一j

7×v一〔（護）i＋（音）j＋（農）k〕という関係がある．

気象学で重要なのが，偏微分オペレーター▽（ナブラ∂％．

nabla）で，7一（曇）i＋（音）」＋（農）k×（％i＋∂j＋2〃k）＝石∂∂．

（10．9）＋石＋石∂％∂∂．

∂∂×」＋石」×j＋房k×j∂卿．

で定義される．7をスカラー量である気圧ρに作用さ∂％．

×i＋房J×i＋房k×i∂zo．

∂卿×k＋石」×k＋石k×k（10．12）せると，となるが，式（10．8）の関係により，

7ρ一（髪）i＋（募）j＋（髪）k（10．10）となり，単位体積の空気塊に働く気圧傾度力を表す．
32

天気46．10．

671

メソ気象力学の基礎（III）
ω渦線

7×V一（繋1）i＋（毎讐）jσσ

ω＋（袈一舞）k（10．13）㍉

流線となる．したがって，渦度ベクトルの∬，夕，Z方向の働、、1成分をそれぞれξ，η，ζとすれば，
（a）流管

∂ω

第10図

∂∂

ξ＝i●7×v苛一房
∂％∂ω

∂∂

∂％

η＝j●7×v＝ア石

もヨ3（〉！，｝（b）渦管（a）流線と流管，（b）渦線と渦管の説明図．

（10．14）

ζ二k●7×v二翫一房

境界から境界まで延びているか（たとえば水槽の壁から壁まで），あるいは自分自身で閉じていなければならない（たとえば，自分の尻尾を呑みこんだ蛇のように）．となる．

11．渦定理とスーパーセルヘの応用

ここまでは，流管と渦管にある程度の類似性があったが，次の点で決定的に違ってしまう．すなわち，ある時刻，あにある渦管の表面を形成していた流体素片

この節ではヘルムホルツの渦定理を述べ，それを竜は，それぞれの場所の速度に従って移動するが，後の巻を発生させることのあるスーパーセルという積乱雲

時刻あ（＞あ）において，その素片をつなぎ合わせてみに応用する．ある瞬間に，流体の中にある曲線を考え，ると，あらら不思議，それが（もととは姿形は変わっ曲線のどの部分でも，その点における接線の方向と速ているが）やはり渦管になっているのである（第10図度ベクトルvの方向とが一致するとき，その曲線を流b）．つまりその壁はすべて渦線である．しかも渦管の線という（第10図a）．同様に，曲線上のどの点でも接強さも，もとと同じである．まるで渦管は実体のよう線の方向が渦度ベクトル（ω≡▽×v）の方向と一致すである．だから運動している水を湛えた水槽は，まるるとき，その曲線を渦線という（第10図b）．

で互いにもつれ合いながら動き回る蛇かうなぎが隙間

次に，流れの中に小さな閉じた曲線を考える．曲線なしに水槽を満たしているいるようなものだ．一本一上の各点を通る流線をひくと，中空の管のようなもの本の蛇が渦管である．流管にはこの性質はない．非定が描ける．これを流管という．流管の壁はすべて流線

常な流れでは，次の瞬間には流管はばらばらになってであるから，流体が流管の壁を突き抜けて外へでるとしまう．

いうことはない．それで質量保存則に従って，流管のこうして「渦管は渦管として行動し，かつその強さある断面を通る流量（断面積×速度×密度）は，どのは変わらない」．これをヘルムホルツの渦定理という．

断面をとっても同じでなければならない．つまり，流渦がないところから渦は発生しないし，いまある渦は量はその瞬間のその流管にとって固有の量である．

不滅である．渦は不生不滅である．

同様にして，流れの中に小さな閉じた曲線をとり，この渦定理が成り立つための条件は次のとおりであ曲線上の各点を通る渦線をひいて渦管を定義する．渦る．①流体に粘性がない．②流体に働いている外力は管のある断面をとり，その断面積をS，断面上の平均ポテンシャルをもつ（重力はポテンシャルをもっているから，この条件はいつも満足している）．③流体は，の渦度をωとするとき，Sωはどの断面でも一定であるということを証明できる（証明はここでは省略す

その密度がいつでもどこでも一定であるという非圧縮る）．それで渦管が細い部分では渦度は大きく，太い部性流体であるか，順圧（バロトロピック）流体である．

分では渦度が小さいわけである．このSωを渦管の強つまり傾圧（バロクリニック）流体ではない．順圧流さといい，その渦管に固有の量である．

体は，等密度面がいつも等圧面と平行している流体，そしてωは無限大になることはできないから，Sはすなわち密度がいつも圧力だけの関数であるような流0になることはできない．このことは，渦管は流体内体と定義されている．もし流体中の等圧面上に（高層部で中断しないことを意味する．だから渦管は流れの天気図でほとんどいつも見るように）等温線が描いて1999年10月

33

672

メソ気象力学の基礎（III）（

あれば，その流体は傾圧流体であり順圧流体ではない．

次に，この渦定理をスーパーセルに伴う渦の発生にハへ

ごN／へ応用する．スーパーセルについては後で新野宏氏による講義があるが，大きさが10km程度の激しいストー

一・乏ムである．気象レーダーでみると，フックエコーを伴繊￥、、りうことが多く，またしばしば竜巻の親雲となる．一番

s縫難も》・の特徴は鉛直軸のまわりに強く回転していることで，フックエコーというものも，落下する降水粒子がこの回転する流れに運ばれるためにフック状に見えるのに他ならない．

第11図

この強い渦度の鉛直成分の発生は次のように説明で・一般場の西風に含まれている水平の渦管（AB）が，降水セルの中に引き込まれて，きる．まず簡単のため，ストームの発生前の一般場のスーパーセルの回転を起こす説明図

風あるいは環境の風は西風で，その風速は水平面上で（Rotunno，1981）．

は一様であるが，第11図のように高度とともに増加しているとする．この一般場の風には渦度の南北成分（式惑星渦度∫の和）の水平分布図は日々の予報資料とし（10．14）の伽／∂z）だけがある．つまり南北方向に水て配信されている．しかし忘れてならないことは，ζは平に横たわった渦管がびっしり積み重なったような一水平成分ξやηに比べて極めて値が小さいことであ般場である．その渦管の一本を描いたのが第11図のる．総観規模の気象では，代表的な水平スケールはABである．

1，000kmの桁で，代表的な速度のスケールは10ms−1

ここで積乱雲が発生したとする．発達中の積乱雲のである．したがって，下層には，積乱雲に吹き込む風があるから，渦管ABはこの風に乗って積乱雲に接近し，やがてその一部はζ〜（10ms−1）（1，000km）一1＝10−5s−1（11．1）

雲の中に侵入する．この部分は雲の中の上昇流のためである．ところが鉛直方向には，対流圏の厚さ10kmに曲げられ，鉛直に近く立ってしまう．それで上昇流を通じて10mの南側では（上から見て）反時計回りの回転，北側でξ〜η〜（10ms−1）（10km）一1＝10｝3s−1は時計回りの回転ができる．これがスーパーセルを特徴づける回転である．

s『1くらい速度が変化しているから，（11．2）である．メソ気象では鉛直スケールと水平スケールのこうして反時計回りと時計回りの渦のペアができ長さはほぼ同じであり，スーパーセルの渦度の代表値る．ところが，スーパーセルの多発地帯である米国中は10−2s−1くらいである．ところが総観規模の気象では西部での観測によると，レーダーでみて強い回転がζはξやηの10−2くらいしかない．これは総観規模のあった143個のストームのうち，たった3個だけが時計気象の鉛直スケールと水平スケールの比，あるいは鉛回りの渦（第11図で北側の渦）であった．どうして南直速度と水平速度の比と同じ桁数である．

側の渦が卓越してスーパーセルになるのかについて

一部の一般向けの気象の解説書には，地上の低気圧は，3次元の雲モデルを用いた数値実験により説明がと上層の低気圧の中心付近を管のようなもので結ん与えられている．詳しい説明をする余裕はないが，第で，これを「渦管」とよんでいるが，上記の渦度の鉛9図に関連して述べた鉛直シアベクトルが渦の中の上直成分と水平成分の大きさの違いを考えると，地上の昇流と相互作用を起こす際に，鉛直シアベクトルが高低気圧と上層の低気圧の中心付近をむすんだものが流体力学で定義されている渦管であるという保証はな

度と共に時計回りの方向に変化しているときには（実している渦（第11図の南側の渦）の中の上昇流は強化い．換言

況は多くの場合にそうなっている），反時計回りに回転すれば，上層の低気圧の中心付近を通る渦管が，地上の低気圧の中心付近を通る保証はない．ましされ，時計回りの渦の中の上昇流は抑制されるというて上層の低気圧が地上の低気圧に追いっいて，「渦管」のである．コリオリカは直接的には関係しない．

が鉛直に立つということはありそうではない．また温参考までに総観規模の渦度について述べると，そこ帯低気圧の発達では，それが傾圧大気中だから起こるでは鉛直成分ζが主な役割をしている．絶対渦度（ζとことが本質であるから，元来順圧大気で成り立つヘル34

天気46．10．

メソ気象力学の基礎（III）

V

保存されるという渦位保存の法則が成り立つが，渦位v・δrノ

い．傾圧

ムホルツの渦定理を持ち込むのは適切とは思われな
大気については，ある空気塊について渦位がもrは渦管とは別の概念である．

c12．水平温度傾度と鉛直循環

第1節で述べたように，本講義の目的は運動方程式

第12図

循環の説明図．と熱力学の第1法則を基礎として，メソ現象が起こるメカニズム，あるいは観測されたメソ現象がそれぞれの現象に特有の構造をもって出現する理由とそれに至るプロセスを理解しようとすることである．そのためには，いちいちもとの運動方程式に戻らなくても，運動方程式から導かれた概念や法則や原理を用いると，

妾（讐）＋壕（讐）＋嘱（讐）一一講髭＋去（筈）（12．4）

現象の理解や解釈がしやすいという場合がある．そのような例の1つとして，本節では水平の温度傾度によを得る．式（12．3）から式（12．4）をひくと，り水平軸を持つ渦度が生成されるという原理を導き，それをヒートアイランド現象，海陸風山谷風，ガス

＠二動＋％勿＋ω璽＝＿亙鐙
〃∂渉

∂冗∂％

7も∂冤

（12．5）

トフロントや海風前線の先端の渦，サーマルやプリュームにおける取り込み（エントレインメント）なというηの時間変化を決める方程式が得られる．このどに適用する．すなわち，本節の目的は，いろいろな渦度方程式では，圧力を含む項が消えてなくなってい現象を，なるべく統一的・体系的に理解しようとするるので，冗方向の温度の傾度が，直接夕方向の渦度を生試みである．

成することが分かる．これが渦度方程式を用いること簡単のためブジネスク近似を用いることにし，運動はκとz面内の2次元とする．水平方向の運動方程式
は式（6．8）により，の便利な点である．

しかし，渦度は流体の微小部分の回転を表すに過ぎない．われわれがいま興味があるのは，巨視的にみた鉛直面内の循環である．すなわち海風を例にとれば，

亟＋麗塵＋ω亟二＿■並∂渉∂冤∂zρo∂冤（12．1）

であり，鉛直方向の運動方程式は（6．20）により，

霧＋磯伽留一一諺1＋拳（12．2）

相対的に低温な区域から高温な区域に空気が流れ込
み，高温域で上昇し，低温域に反流として流れ，低温域で下降するという鉛直断面内の巨視的な流れである．この循環を定量的に表現するのに便利な量は次のように定義される（第12図）．流体の中に1つの任意の閉じた曲線Cをとり，この曲線に沿って速度ベクトルである．ρ。と乃は基準となる密度と温度で定数である．（κ，2）面内の運動を記述するのには渦度のッ成分
η二（∂躍∂Z）一（∂Z〃／∂冤）を用いるのが便利であるから，ηについての方程式（いわゆる渦度方程式）を導くため0の接線成分を反時計回りに一回り積分する：
1（C）二癖・δr（12．6）

δrは閉曲線の微小部分を表すベクトルである．式に，まず式（12．1）をzで微分すると，（10．5）のスカラー積の定義によって，vδrがvの接線

湯（霧）＋暢（鍵）＋暢（霧）（12．6）で定義された量を循環（circulation）という．

方向の成分を表していることは明らかである．式＋亟亟＋迦迦＝」L型
∂〜 ∂冤
∂2 ∂2
ρo ∂冗∂Z

そして，微視的にみた渦度と巨視的にみた循環とは，（12．3）

次のように結び付けられる．ベクトル演算の公式として，ストークスの定理というものがある．この定理にが得られるが，左辺の最後の2項の和は連続の式によれば，任意のベクトルAの閉曲線に沿う成分の線積よって消える．同様に，式（12．2）をズで微分すると，分は，7×Aの面積分に書き直すことができる：

1999年10月35674

メソ気象力学の基礎（III）

0．●31．o1．oψ．（×10一り一π4＿櫨

η．

0．6

一一o．6

o．

，t一ロロコ．一．一一o．4

藥藪を：：一：戴

O．

一、・、

○o．2

α4．，一・…一一・一〇，トー一・

1．2

1，2．O

x●

5000．4

00．

O．8

〆
一 5

1．2・一⇒，、急憲診㌫益
0

冷たい渇薗

2．O
一」【●

碇依貿冨ノ畜％1．6（b）
第13図 数値実験によって求めた線形ヒートアイ
ランドの構造（Kimura，1975）．（a）流線（実線）と等温線（破線），（b）等渦度（a）

イテか幽ム3・蕊

〆を☆試

7000

線．

X

第14図

海風前線の模式図（Stul1，1988）．

部であり，都市部の端π．＝1で温度の水平傾度が最も大きい．それで第13図bに見るように，（地表面近くを除いて）ここに強い正の渦度が生成されている．第13五A・δr＝∬、（▽×A）・δs（12．7）

図aの実線は流線である．速度は流線の接線の方向を向き，流線が込んでいるとこうで速度は大きい．第13

ここで面積分は閉曲線Cに囲まれた任意の曲面Sに

図bの渦度の大きい区域を囲むように，下層では低温ついて行う．δsは曲面を構成する微小部分の面積に，域から高温域に空気が流れ，高温域で上昇し，上層でそこで曲面に垂直な単位ベクトルをかけたものであ低温域に反流として流れ去っていく鉛直循環が発達しる．式（12．7）のAをvとみなすと，式（12．7）は，ている．

んV・δr＝孤（7×V）・δS（12．8）

12．2海風

第13図の都市部を陸地，郊外を海面とみれば，図はとなる．左辺は式（12．6）で定義した循環であり，右そのまま海風に伴う循環を表す．すなわち海風の成因

辺の7×vは渦度ベクトルである．こうして，水平の温は，陸地と海面の温度差による水平渦度の生成を表す

度傾度が保たれている領域では，式（12．5）により水ただ1つの式（12．5）で簡潔に表現される．

平の軸を持つ渦度が生成・強化され，その渦度の面積

このように海風自身が1つの鉛直循環であるが，海積算効果として，その領域全体にわたる巨視的な循環

風の先端（いわゆる海風前線）にもう1つの鉛直循環が発達することになる．

12．1

ヒートアイランド現象がある．すなわち海上の冷たい空気が陸上に侵入し，陸上の暖気との問の水平温度傾度によって，海風前線話が抽象的で難しくなったので，早速具体的な例とのところに，第14図に示したように渦ができる．このしてヒートアイランド現象をとりあげ，上記の関係を鉛直循環に伴う上昇流によって，新たに降水セルが発図示しよう．再び運動は2次元と仮定する．地表面の生することがある．殊に米国のフロリダ半島では，半一部分（長さ2L）を都市部とみなし，周囲の郊外より島の西岸の海風前線で発生した雷雨からのガストフロ∠Tだけ高温に保たれているとする．ある初期の状態ントが進行し，東岸の海風前線と衝突して，しばしばから出発して，運動方程式（6．8）と（6．20）に渦粘性トルネードを伴う雷雨を発生させることがある．の効果を表す項を加えた式と，熱力学の第1法則

12．3（6．22）に渦拡散の効果の項を加えた式（Q＝0とする）

広い意味の谷風は，日中，山の斜面に沿って谷（山を時間を追ってコンピュータで積分していく．∠Tは麓）から山頂に吹く風をいう．この谷風が吹く理由は，一定に保っているので，運動はやがて定常状態に落ち斜めにさす日射によって，斜面の方が平地よりも単位着く．その時の状態が第13図に示してある．図ではす

面積当たり余計に日射を受けて，余計に昇温するからべての量が適当な量を用いて無次元にしてある．たとではない．第15図において，斜面にある点Aも平地に谷風

えば図の冗．とz．はLを用いてx、二x／L，z．＝2／L

ある点Bも，ほぼ同じだけの熱を受ける．ところがBのように無次元にした長さであり，温度の偏差は∠Tの上空でAと同じ高度にある点Cの空気は，地面からで無次元にしてある．そして運動は都市部の中心に対離れているので，点Aほど温度が上昇しない．それでして左右対称であるから，右半分だけが示してある．

同じ水平面でみると，Aの方がCより温度が高い．そ第13図aにおいて，％、＝0から1までが高温の都市

うなれば，式（12．5）により海風の場合と同じように，

36

天気

46．10．

675

メソ気象力学の基礎（III）

11￥

◆角◎

聾．．一＿．⊆

Aノ、、、、、、、

B
第15図！・、

広い意味の谷風（斜面上昇風）↓の説明図．

1＼￥uムTU臼ビ

STAGE

I

0月レ〃∠1アノγε5アン46ε▼HUNOε爾5▼o爾■

〆￥・︐
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第17図、、﹂︐、、σdoヂ∴げヂe●odソoの￠9ソ＾oγ4●●

3AσOmo〇一鯉●

5．

STAGE

▼HUNOε臼STO絢｝

ε，4」R乙γん仏ア、 ，・い
1． ・ 、ρ

H

ノ々ε5乃46ε．1・d・ち ∂・一！

1，ll●，1●

伴う（それ以外にも，進行している冷気が静止してい

5，，…G，，、、。ε，s，。，｝

STAGE

IIる環境の空気にぶつかるという効果もある）．米国中西I

乙，4アε〃ン4アこ〃？ε57ン46ε

部では，2つの雷雨からのガストフロントが交差する地点で，しばしば激しい雷雨が発生することが知られ、ヘヘじマト、

ロし、．プー・．一・・一●・㌔ヤ

i．・．，●1、P9・・1，il・・，・1．．
∂上は，混合が活発な部分（Scorer，1957）．

脅●11．のナ

●、・』

OI

●

1…

，，
ヘサーマルの鉛直断面模式図．サーマル頂部から背後へと，変形しつつ回転する流、、o．5ノ．軸》

』吊︑樽

1◎，1〆

図の左半分の矢印は，上昇中のサーマルに相対的な運動を示し，右半分の矢印は固定点に相対的な運動を示す．破線より●︑

OI551ρム▼旧G、＼ノ◆る

体素片（黒色域）の位置を番号順に示す．

．llノ』、N、、も．

■．

働●IIている．

ちなみに，よく知られていることであるが，第16図

・」

STAGE

網O了HU月0〔興3TO臼］

・・

で示した下降流（downdraft）が地上で被害をおこすほIVO／55，ρ回7γ〃657＝46ε

ど強いときには，これをダウンバースト（downburst）という．

■

，●

12．5

一サーマル

日中に地表面が日射で熱せられると，地表面の状態

O』侑

10

第16図〜◎｝o40ガストフロントの生涯の4段階（Wa−kimoto，1982）．

が一様でないために，地表面のすぐ上の気温も水平方向に不均一となり，相対的に高温の空気塊は上昇する．

これをサーマル（therma1）と恥う．熱気泡，バブル，テルミックともいう．ここで重要なのが，サーマルはAのところで空気が上昇し，鉛直循環が起こることに上昇しながら，周囲の空気をとりこみ大きさを増してなる．水平温度傾度は山腹に近いほど大きく，したがっいくことである．この取り込みをエントレインメントてそこで渦度の生成も強く，山腹に沿って谷風が吹く．

（entrainment）という．そしてサーマル内部とその周12．4

ガストフロント

辺には第17図に示したような渦運動がある．どうして最盛期あるいは衰弱期にある雷雨には，中層から下渦運動があるかといえば，サーマルの上昇は浮力によ層にかけて下降流がある．もともと雷雨は対流不安定るものであり，サーマルの中と外の水平温度傾度にな大気中で発達することが多いから，下降流と共に中よって渦度が発生したからである．

層の相当温位が低い冷たい空気が下りてくる．さらに

12．6

雲底と地表面の間では雨滴からの蒸発や氷粒子の融解

これは大気中のある1点に熱源があり，連続的に局による冷却があり，冷気がたまる．その冷気が流れ出所的に大気が加熱されている場合の流れである．無風

プリューム．

したcoldoutflowの先端がガストフロントである．冷状態で煙突からでる煙が示す流れと思えばよい．ここ

気と，もとから地上にあった暖気の間の水平温度傾度

でも特徴的なことは高度と共にプリュームの幅が広くのため，ガストフロントは第16図に示したような渦をなっていることである．サーマルの場合と同じように，

1999年10月

37

676

メソ気象力学の基礎（III）縁辺でエントレインメントが起こっているのである．

ちなみに，サーマルとプリュームについての詳しい解説は浅井（1983）の参考書にある．

220pp．
Kimura，R．，1975：Dynamics
overheatandcoolofsteadyconvection

islands，」．Meteor．Soc．Japan，

53，440−457．

謝辞．
図の一部を作成して下さった日本気象協会の田口晶

Rotumo，R．，1981：0n

isolated

学海洋研究所の新野宏氏，気象研究所の吉崎正憲氏に583−594．

Layer

参考文献
探る．気象学のプロムナード第1期14，東京堂出版，

38

massesofbuoyant

Stul1，R．B．，1988：An

浅井冨雄，1983：大気対流の科学一大気運動の素過程をevolution

Scorer，R．S．，1957：Experiments

彦氏，たくさんの有益なコメントをいただいた東京大感謝します．

theofthmderstorm

rotation，Mon．Wea．Rev．，109，171−180．

convection

Introduction

gustrawinsonde

frontsaslifeviewedcycle

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