地球環境研究，Vol.17（2015）

冬季山越え気流吹送時の山地斜面に沿った温位分布の特徴
渡来靖＊

重田祥範＊

中川清隆＊

キーワード：気象観測、温位、山越え気流

１ ．はじめに流は地形影響で三次元的な振る舞いをする。大気が十分な安定成層であれば、山を水平方向に迂回する流れが卓熊谷から前橋にかけての関東平野北西内陸域は、北側越し、山脈の鞍部や谷筋に沿った流れが強まることになには帝釈山地や足尾山地、北西側には越後山脈、西～南る。Saito（1992）は、鞍部を持った山脈を横切る山越え

西～南側には関東山地と三方を山に囲まれた半盆地状の気流の数値実験を行い、特に強いおろし風が鞍部風下側地形となっており、この地域の気候に多大な影響を及ぼに発生する傾向を示している。このような谷筋を抜けるしている。例えば、この地域は暖候期にしばしば猛暑が気流の影響は、アルプス山脈のフェーンにおいても指摘発生し、日本の中でも真夏日や猛暑日が出現しやすいが、されている。アルプスフェーンに関する一連の集中観測

その一因として、内陸にあり海風の影響を受けにくいこ

およびモデル研究結果をまとめた Drobinski et al.（2007）とや周辺山地の存在による谷風循環や山越え気流の影響のレビューによると、アルプスの一部の谷ではフェーンなどの地形的要因が考えられる。2007年８月16日に熊谷のはじめの段階として谷筋を抜ける地峡風（浅いフェー

では日最高気温40.9℃という記録的猛暑が発生したが、ン）が吹き、その後主稜線を越える山越え気流（深いその要因の一つとして越後山脈越えの北西風フェーンのフェーン）に移行する事例が見られることや、浅いフェー発生が指摘されている（篠原ほか2009；渡来ほか2009；

ンは谷出口で発散して上空からの補償流を導くために昇Takane and Kusaka 2011）。

温が著しい場合があることなどが示されている。関東平

冬季、日本付近は西高東低冬型の気圧配置が頻出する

野北西内陸域周辺の山地には、越後山脈に刻まれる魚野ため、関東平野では北西寄りの季節風が卓越する日が多川－利根川の谷筋や、関東山地の千曲川－碓氷川の谷筋

い。このとき関東平野北西内陸域は、風上側に位置するといった、地峡風の発生が示唆される谷筋が存在するが、越後山脈を横切る山越え気流が吹くこととなり、地上の山越え気流に関してこれらの役割に着目した研究はこれ気温や風などは山地の影響を受けていると考えられる。

まであまりなされてこなかった。

局所的に特に強い北西寄りの風が吹くと、その風は「空っ関東平野北西内陸域に季節を問わず影響を与える山越風」や「赤城おろし」と呼ばれている。宮 ・ 日下（2009）

え気流や地峡風の構造、形成メカニズムについて詳しく

は、冬季15年分のアメダスデータから空っ風の気候学的調べるためには、周辺の上信越山岳域における時空間的解析を行い、空っ風吹送時には日中強く夜間に弱い風速に密な観測と、数値シミュレーションとをあわせて研究の日変化が明瞭であることや、相対湿度が低く日射量がを進めていくことが重要である。しかし、既存の気象庁多くなること、また大気安定度が比較的弱くなることな観測網では上信越山岳域で十分密な観測値が入手できるどの特徴が見られるとした。また、空っ風はフェーンのとは言い難く、また利用できる気象要素も限られる。そ特徴を伴っており、さらに熱対流混合によって日中の地こで我々のグループでは、「立正大学上信越山岳域高密度上風が強まっていることを示唆した。

気象観測プロジェクト」と称して、特に上信越山岳域を斉藤（1994）で詳細に解説されているように、気流が横切る谷筋に沿った測線に時空間的に密な地上気象観測

山岳を横切る際の大気の二次元的な振る舞いは、風上側網を展開し、連続観測を行っている。本稿ではそのデーの風速や山の高さ、大気の安定度によって変化する。しタをもとに、冬季の山越え気流吹送時と非吹送時のそれかし、実際の山地は完全に二次元的ではなく、山越え気＊
立正大学地球環境科学部

ぞれの事例における谷筋斜面に沿った地上大気場の特徴

131

冬季山越え気流吹送時の山地斜面に沿った温位分布の特徴（渡来・重田・中川）を明らかにすることを目的とする。

２ ．観測概要と使用データ
2.1

上信越山岳域高密度気象観測

前述の通り、我々のグループでは上信越山岳域における高密度気象観測を実施している。この観測では、上信越山岳域を横切る山越え気流と地峡風をターゲットとするため、山脈の主稜線にほぼ直交する比較的規模の大きな谷筋に沿った２本の測線を設定し、地上観測網を展開した。１つは、三国峠を挟んで日本海側は魚野川、太平
洋側は利根川が刻む谷筋に沿った測線（以下、魚野川－利根川ラインと呼ぶ）、もう１つは碓氷峠を挟んで日本海側は千曲川、太平洋側は碓氷川の谷筋に沿った測線（千曲川－碓氷川ライン）である。観測点は魚野川－利根川ラインに沿って16地点、千曲川－碓氷川ラインに沿って７地点、さらに関東平野北西端に位置する赤城山の山頂付近に１地点の計24地点を設けている。また、観測要素は気温、相対湿度、気圧の３種である。これらの気象要素を同時観測することにより温位や相当温位などの保存量を導出でき、地上付近の大気の挙動を推測することを想定している。観測の概要に関して、詳しくは重田ほか（2013）を参照されたい。
2.2

図１

使用データ

上信越山岳域高密度気象観測の計24地点のうち、魚野川－利根川ラインに沿った計16地点（図１の白丸）のデータを利用した。対象期間は2013年12月から2014年３月までの冬期４ヶ月間であり、使用した気象要素は気温、相対湿度、気圧の３要素、観測のサンプリング間隔は10分である。

上 信越山岳域における高密度地上気象観測網のうち、今回データを使用した16地点の位置（白丸）。
数字は地点番号。等値線は標高（等高線の間隔は500ｍ）、破線は県境。黒四角は観測点に近い主な気象官署 ・ アメダス地点を示す

３ ．結
3.1

果

2013/14年冬期の地上温位分布

図２は、上信越山岳域高密度気象観測データを元に作成した2013年12月～2014年３月の４ヶ月平均地上温位分

本研究では、関東平野北西部で好天に恵まれ、平年よ布である。太平洋側斜面（図２の中央太線より下側）とり日中の気温が顕著に高かった２事例（2014年２月26日

日本海側斜面（同上側）とを比較すると、斜面に沿ったと28日）について解析を行った。我々の観測項目には風温位分布に大きな特徴の違いが見られる。太平洋側斜面

データが無いため、魚野川－利根川ラインに近い前橋地については、特に日中、斜面中腹の標高約100～500ｍで方気象台と、沼田、みなかみ、湯沢、小出、長岡の各アほぼ等温位となっている。また、標高100ｍ以下の平野部

メダス観測点で観測された地上風向 ・ 風速も利用した。

では中腹よりやや高温位となっている一方、500ｍ以上のまた、前橋地方気象台については、気温、相対湿度、日斜面上では中腹よりやや低温位を示しており、標高約照時間のデータも参照した。我々の観測点と気象庁気象600ｍ未満の太平洋側斜面では低標高ほど高温位となる傾

官署 ・ アメダス地点との位置関係は図１に示されている。

向が見られる。一方、日本海側斜面については、標高約さらに、ワイオミング大学 web サイトより提供されてい100ｍ以上の斜面では高標高ほど高温位となる傾向が見らる輪島、館野のゾンデ観測値を利用して、事例日の日本れる。

海側と太平洋側の成層状態を確認した。

図２は、晴天日も荒天日も含めた全期間の平均である。
ここで、前橋地方気象台の観測値に基づき、日照時間８132

地球環境研究，Vol.17（2015）

で示したグラフは、前橋の気温および相対湿度を示す。
前橋の気温は朝６時頃に０℃近くまで低下したが、日の出とともに気温は上昇し、14時37分に日最高気温13.1℃（平年差＋2.8℃）を記録した。その後、気温は夕方から夜間にかけて徐々に低下しており、晴天日の典型的な日変化を示している。相対湿度は気温と逆相関の傾向を示し、14時43分に日最小湿度27％となった。
図５は、日本海側の輪島と太平洋側の館野における26
日９時のゾンデデータに基づく鉛直プロファイルである。
図２

 野川－利根川の谷筋に沿った高密度地上観測デー
魚タに基づく2013年12月～2014年 ３ 月の ４ ヶ月平均温位分布。縦軸は測線に沿う標高で、中央太線より上側が日本海側、下側が太平洋側。破線は日中の温位極大値を結んだ線

800～900hPa 層に逆転層が見られ、それより上層の空気は非常に乾いている。移動性高気圧に伴う沈降性逆転層と考えられる。相当温位や飽和相当温位はおおよそ上空ほど増加する傾向を示しており、大気は非常に安定な状態であるといえる。また、輪島と館野の鉛直プロファイ

時間以上の晴天日かつ日最多風向が西北西～北北西、さルが非常に類似していることがわかり、大気下層の成層らに日平均風速が３m/s 以上の日を山越え気流日と定義

状態は日本海側と太平洋側でほとんど違いがなく、温位したところ、該当したのは全121日中51日（42％）であっの水平勾配が非常に小さい。

た。山越え気流日のみについて温位の合成図を作成した

上信越山岳域観測データによる気温、相対湿度、温位ところ、その特徴は図２とほぼ同様であった（図省略）。のアイソプレスを図６に示す。地上気温（図６a）を見ると、日中 ・ 夜間に関わらず、標高100ｍ以下の平野部では3.2

2014年 ２ 月26日の事例

それ以上の斜面上に比べてやや高温傾向を示すが、標高対象事例の一つである2014年２月26日は、前橋地方気

約100～400ｍの斜面上ではほぼ一様な気温分布となって象台における卓越風向は北西であったが、日平均風速はおり、等標高における日本海側と太平洋側の差も小さい。

2.2m/s と平均してやや風の弱い日であった。図３⒜は、相対湿度（図６b）は全体的に日本海側斜面上より太平26日９時の地上天気図を示す。能登半島のすぐ北に中心

洋側斜面上の方で値が低いことと、日中の標高約400ｍ以を持つ移動性高気圧が日本列島を広く覆い、九州や南西上で非常に乾燥しているのが特徴的である。観測された諸島を除く地域が高気圧の勢力下となっている。関東周

気温と気圧を用いて算出された温位の分布（図６c）を見辺では一日中高気圧に覆われ晴天となった。図４の灰色

ると、４ヶ月平均の分布図（図２）とは異なり、どちら⒜⒝

図３⒜2014年 ２ 月26日および⒝28日の地上天気図（気象庁より）。どちらも午前 ９ 時のもの
133

冬季山越え気流吹送時の山地斜面に沿った温位分布の特徴（渡来・重田・中川）

図４⒜2014年 ２ 月26日（灰線）および28日（黒線）における、前橋地方気象台の地上気温（実線）および相対湿度（点線）の時間変化
⒝

⒜

⒝
図５

2014年 ２ 月26日 ９ 時における輪島（実線）および館野（破線）の鉛直プロファイル。⒜は（図中右寄りから）気温と露点温度、⒝は（左寄りから）温位、相当温位、飽和相当温位を示すの斜面も高高度ほど増加する傾向が見られ、山脈に対して線対称に近い分布となっている。日中の斜面上はほぼ等温位であるが、標高約400ｍ以上になると温位がやや高くなっている。この領域はちょうど非常に乾いた空気の⒞領域と一致することから、移動性高気圧に伴う沈降流の影響が示唆される。アイソプレスには、測線に近い気象台 ・ アメダス地点の地上風を、観測点の標高に合わせて記しているが、日中の地上風は斜面上で山脈に収束する成分が見られており、谷風循環の形成が示唆される。しかし、上空は高気圧の沈降流によって抑えられているため、谷風循環は形成されても弱く、背の低い循環であると推測される。

134

図６

2014年 ２ 月26日における、上信越山岳域観測デー
タによる⒜地上気温、⒝相対湿度および⒞温位のアイソプレス。縦軸は図 ２ と同様。矢印は測線に近い気象台 ・ アメダスの地上風時別値を示す

地球環境研究，Vol.17（2015）

3.3

2014年 ２ 月28日の事例

島では約800hPa に位置するのに対し館野では約900hPa

一つ目の事例の翌々日にあたる2014年２月28日は、前と、高度にして約1000ｍの差がある。このことは、日本橋地方気象台における日照時間が9.2時間を記録した晴天

海側と太平洋側で温位の水平勾配が大きいことを示唆し日であり、日最多風向が北北西、日平均風速が4.4m/s、ており、このような特徴は1000～400hPa 層において見ら

日最大風速は8.6m/s（14時02分；風向は北北西）であっれる。

た。図３⒝に28日９時の地上天気図を示すが、南北２つ

図８は、28日における山地斜面に沿った気温、相対湿の低気圧（南側は９時までに消滅）が日本付近を通過し、度、温位のアイソプレスである。気温（図８a）や相対湿冬型の気圧配置に移行した。９時に関東の南に掛かる停度（図８b）は日本海側斜面と太平洋側斜面でコントラ滞前線の影響で、前橋では４時頃まで弱い降水があった。

ストが大きく、日本海側では低温高湿、太平洋側では高以降は止んだものの一日を通して雲量は多かった（日平

温低湿となっている。太平洋側では８時以降日中を中心

均雲量9.5）。ただし前述の通り日照時間は9.5時間と長く、に、低標高ほど高温低湿となる分布を示している。温位

日中の雲は薄曇が主であった。風は８時前後から北西～の分布（図８c）を見ると、日中の斜面上はどちらの斜面北北西の風がほぼ一日を通して吹いており、すなわち関も高度によらず等温位に近いが、太平洋側と日本海側の東平野北西部では山越え気流が卓越していた。図４の黒温位差が大きく、太平洋側は約10Ｋも高い。斜面と平野線が28日の前橋の気温 ・ 相対湿度を示す。28日の前橋の気温日較差は26日に比べ小さいが、日最高気温は28日の方が高い（15.5℃）ものの朝方の気温も高いことから、⒜

28日は前日からの暖気が残り朝方の気温が下がらなかったことと、日中の雲量の多さが影響したと考えられる。
また、７時から８時にかけて気温が4.7℃／時の割合でやや急激に上昇し、同時に相対湿度が22％／時の割合で低下したのが特徴的である。おおよそこの時間帯を境に北西寄りの山越え気流が顕著になることから、これらの関連性が示唆される。
28日９時の鉛直プロファイル（図７）を見ると、750hPa⒝面を境に下層の湿った気層と上層の乾いた気層に分けられ、この特徴は日本海側の輪島も太平洋側の館野も共通している。館野の1000hPa 以下の地上付近はほとんど飽和しており、雲が存在すると考えられる。また、輪島と館野の温位プロファイルを比較すると、例えば290K が輪

⒜

⒝
⒞

図７

2014年 ２ 月28日 ９ 時における輪島（実線）および館野（破線）の鉛直プロファイル。⒜は（図中右寄りから）気温と露点温度、⒝は（左寄りから）温位、相当温位、飽和相当温位を示す

図８

2014年 ２ 月28日における、上信越山岳域観測デー
タによる⒜地上気温、⒝相対湿度および⒞温位のアイソプレス。縦軸は図 ２ と同様。矢印は測線に近い気象台 ・ アメダスの地上風時別値を示す
135

冬季山越え気流吹送時の山地斜面に沿った温位分布の特徴（渡来・重田・中川）

部の温位を比較すると、日本海側では平野部の方がやや

図９⒜は、前橋地方気象台の観測値で急激な昇温およ低温位であり、一方で太平洋側では平野部の方がやや高び相対湿度の低下が見られた直後の28日８時における地温位となっていて、図２で見られた冬期平均の特徴に類上気温 ・ 風の分布であり、図９⒝は28日７時から８時ま似している。しかし、28日の温位分布は冬期平均に比べでの１時間に地上気温がどれだけ上昇したかを示していて日本海側と太平洋側のコントラストが強調されている。

る。これらの図は気象庁気象官署 ・ アメダス地上観測値

地上風を見ると、太平洋側では斜面がおおよそ等温位とに基づいているが、地上気温や地上気温差については上なる時間帯 ・ 高度で平野向きのやや強い風が観測されて信越山岳域高密度気象観測プロジェクトの地上観測点（図おり、斜面下降風とそれに伴う断熱昇温が示唆される。

中の四角）での気温データも利用して作成した。28日８

一方、日本海側斜面の風は、一日を通して静穏である。

時の地上気温（図９ a）を見ると、高温な領域が利根川これらのことから、28日の山越え気流は８時以降日中にの谷筋から関東平野北西部にかけて、北西－南東方向にかけて、日本海側下層のブロッキングとそれに伴い太平のびるように広がっている。この高温域は、北西寄りの洋側斜面に沿って吹き下ろす力学的フェーンの特徴を備地上風が比較的強く吹いている領域と対応している。まえていたと推測される。

た、図９⒝に示した前１時間の気温上昇量が2 ℃／時を超える領域とよく一致しており、山越えの斜面下降風に伴うフェーン現象が起こったと考えられる。埼玉県中部⒜

においては、28日８時の気温が12℃を超え、気温上昇量も4 ℃／時を超えており特に昇温が著しい。図９⒜の地上風を見ると、利根川の谷を抜けた地上風が埼玉県中部付近で水平方向に大きく発散しているようにも見える。
いわゆる浅いフェーンの影響が加わったためにこの領域で特に昇温が著しくなった可能性もあるが、さらなる調査が必要であろう。

４ ．まとめ本研究では、2013/14年冬期の関東平野北西内陸域において、日中に顕著な高温となった２事例における山岳斜面に沿った地上大気場の特徴を、我々が展開した地上観⒝

測データを利用して明らかにすることを目的とした。移動性高気圧の勢力下にあり山越え気流の卓越しなかった
2014年２月26日と、冬型の気圧配置で山越え気流の卓越した2014年２月28日の２事例について調べ、26日は高気圧による沈降流と斜面に沿った背の低い谷風循環、28日は風上側のブロッキングに伴う力学的フェーンが見られると推測された。
山岳斜面やその周辺の大気の振る舞いがどのようになっているのか、また測線に選んだ谷筋がアルプスで見られる浅いフェーンのような特徴を持つのかといった疑問を検討するには、数値モデルを併用して調査することが有効である。さらに、本研究は山越え気流が卓越した事例としなかった事例それぞれ１事例のみの解析であり、明図９136

 2014年 ２ 月28日 ８ 時における地上気温（等値⒜線；℃）と地上風（矢印）、および⒝28日 ７ 時から８ 時にかけての地上気温上昇量（℃／時）の分布

らかになった特徴が一般的であるかはさらなる事例解析や統計解析が必要である。これらについては今後の課題としたい。

地球環境研究，Vol.17（2015）

謝辞

width. J. Meteor. Soc. Japan, 70, 775 - 782.

本研究は、立正大学上信越山岳域高密度気象観測プロ
ジェクトの成果の一部である。

斉藤和雄，1994: 山越え気流について（おろし風を中心として）. 天気，41，731－750．
重田祥範，渡来靖，中川清隆，2013: 関東平野北西部で発生する猛暑の形成機構解明を目指した広域気象観測網の構築．

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Characteristics of the Potential Temperature Distribution along
the Downslope Wind in Winter
WATARAI Yasushi*, SHIGETA Yoshinori*, NAKAGAWA Kiyotaka*＊

Faculty of Geo-environmental Science, Rissho University

Key words: meteorological observation, potential temperature, wind across a mountain137