熱帯低気圧

熱帯低気圧（ねったいていきあつ、英語: tropical cyclone=熱帯性低気圧とも云う）は、熱帯から亜熱帯の海洋上で発生する低気圧の総称である。強風や大雨、高潮を伴うため、しばしば甚大な気象災害をもたらす。その進路や勢力は季節によって変化し、温帯にまで移動して被害をもたらす可能性がある。 熱帯低気圧は、低気圧中心、閉じた低気圧性の大気循環・強風、および大雨をもたらす渦巻き状の雷雲によって特徴づけられる、急速に回転する激しい暴風雨を伴う系である。その発生域および強さに応じて、台風（タイフーン）・ハリケーン・サイクロンなど、異なる呼び名で呼ばれるが、本質的には同じ気象現象である。それぞれ、台風（タイフーン）は北西太平洋で、ハリケーンは大西洋および北東太平洋で、サイクロンは南太平洋またはインド洋で、発生・発達したものを指す。 「熱帯」（英: Tropical）とは、これらの系の地理的発生源を指し、ほぼ排他的に熱帯の海洋上で発生することに由来する。一方、「低気圧」（英: Cyclone）とは、その中心部のくっきりとした目の周りで、北半球では反時計回りに、南半球では時計回りに吹く、渦を巻くような風の動きを指す。北半球と南半球で風の吹く向きが反対になるのは、コリオリの力のせいである。熱帯低気圧は典型的に比較的暖かい海域で発生する。海水面から蒸発した水を通してエネルギーを得て、最終的に水蒸気は再凝結して雲になり、湿った空気が上昇して冷やされ、飽和状態になると雨を降らせる。このエネルギー源は、北米のノーイースターや欧州のウィンドストーム（英語版）のような温帯低気圧のそれ（水平方向の温度差が主な動力源）とは異なる。熱帯低気圧は典型的には直径が100 and 2,000 km (62 and 1,243 mi)にもなる。 気流が回転軸に向かって内側へと流れ込むときに地球の自転によって与えられる角運動量の保存の結果、熱帯低気圧の風は強い回転を伴うようになる。そのため、赤道から5度以内の海域で熱帯低気圧が発生することは滅多にない。ウインドシアが常に強く、熱帯収束帯の活動が弱い南大西洋や海水温が低い南東太平洋では、熱帯低気圧はほとんど知られていない。また、アジアモンスーンおよび西太平洋暖水塊（英語版）、並びに大西洋とカリブ海の低気圧を発生させるアフリカ東風ジェット（英語版）と大気の不安定な地域は、熱帯低気圧の発生する北半球とオーストラリア周辺の特徴である。 沿岸の地域は特に内陸の地域に比べて熱帯低気圧の影響を受けやすい。これらの熱帯低気圧の主要なエネルギー源は暖かい海水である。それゆえ、熱帯低気圧は典型的には、海上や海の近くにあるときに発達して最も強くなり、陸地に上がると急速に衰えていく。沿岸部は、強い風と雨・（風による）高波・（風と激しい気圧の変化による）高潮・竜巻の発生などの被害を受けるおそれがある。また、熱帯低気圧は広い地域 — 最も激しいものでは非常に広い地域 — から大気を巻き込み、その中の水分（大気中に含まれる水滴や水蒸気）を、ずっと狭い地域に集中して降水をもたらす。水分を含んだ大気が、その水分を雨として降らせた後、新たな水分を含んだ大気と断続的に入れ替わることによって、その局地的大気がいかなる時点でも一度に保持し得る含水量をもはるかに超える、極度の大雨を降らせたり、海岸線から40キロメートル (25 mi)離れた辺りにまで外水氾濫（河川の氾濫）をもたらしたりするおそれがある。 熱帯低気圧が人間集団に与える影響は、しばしば破壊的である一方で、干ばつ状態を緩和してくれる効果もある。また、熱エネルギーを熱帯から温帯へと輸送して、地域および地球規模の気候を調節する重要な役割も果たしている。 熱帯低気圧には、4つの大きな特徴がある。 暖気のみ（暖気核またはウォームコアという）で構成されていて、前線を伴わない。 大気中の水蒸気が凝結して水滴になる際に放出される潜熱をエネルギー源として発達する。このため、水温が高い熱帯の海洋上で発生し、水温が低い海域や蒸発の乏しい陸上に移動すると勢力が衰える。 天気図上では、等圧線がきれいな同心円状に分布する。このため、等圧線が同心円でない他の低気圧に比べて、最大風速が増しやすい。また、風速分布も同心円に近く、目のすぐ外側で最大となる。 対流圏下層から上層まで広い層で低圧部となる。 積乱雲が中心に向かって巻き込む、渦巻き状に配列した構造を持っており、発達したものは中心に目と呼ばれる雲のない領域を持つ。積乱雲の直径は、300km程度から2000km程度までとさまざまである。全体が熱帯の暖かい空気からなるため、温帯低気圧とは異なり、前線を伴わない。 既述の通り、暖められた海面から発生する水蒸気が上空で凝結する際に放出する、潜熱をエネルギー源として発達する。潜熱は空気を暖めるので、上昇気流を促進し、個々の積乱雲が成長する。熱帯の海洋上では、このようにして発達した積乱雲がいくつも群れを成している。 熱帯低気圧は、これらのうちの1つの雲群が「組織化」し、雲群の中心を軸にして回転するものである。組織化するためには、第2種条件付不安定 (CISK) が成立することが必要である。また、CISKが成立するきっかけとして、偏東風（貿易風）の波動が関与しているとする考え方（偏東風波動説）もある。 数百kmと大きな規模を持つので、回転の際にはコリオリの力と遠心力を受け、傾度風に近いバランスで風が吹き、等圧線は同心円状に分布する。他の低気圧と同様にコリオリの力を受けるため、北半球では左回り（反時計回り）、南半球では右回り（時計回り）に回転する渦状の雲群に変化する。 傾度風に近いのは上空1～2km以上の対流圏（自由大気層）であり、もっと地表に近い層（エクマン境界層）では摩擦力を受けるため、熱帯低気圧の中心寄りに風向が曲げられる。これにより、中心に向かって強い風が吹き込む。中心付近で行き場を失った空気は、上昇気流に乗って上空へと運ばれる。運ばれた空気は水蒸気と分離するが、潜熱により暖かいため、吸い上げる流れを励起して気圧がいっそう低下し、風速がさらに強まる。 熱帯低気圧に流れ込む空気は、中心に近づくほど、角運動量保存則によって、その風速を増やす。風速が大きくなるにつれて、遠心力も大きくなる。十分に遠心力が大きくなると、中心に空気を吸い込もうとする気圧傾度力と釣り合うため、それ以上は中心に近づけなくなる。さらに、自由大気層に限って言えば、中心に近づくほど、上昇気流が強まり、風向が上向きになる。 しかし、中心に近いところでは遠心力が大きすぎるため、中心から一定の半径内では風が弱まり、逆に反流による弱い下降気流が吹き、雲が存在しない穏やかな状態となる。これを目という。 目が明瞭に形成されるには遠心力が大きくなくてはならないので、はっきりとした目を持つのは、かなり発達した熱帯低気圧である。目の直径は一般的に数十km程度だが、発達するにつれてピンホールのようなごく小さな目になることも多い。まれに目の直径が数km程度にまで縮小して、目が消失したかのような状態になることがある。また、熱帯低気圧が大きい場合などには、直径が100kmを超えるような大きな目となることがある。なお、発達した熱帯低気圧であっても、上層雲などによって目が不明瞭となる場合も少なくない。 目の外側に沿って上昇する空気は、上空に行くほど気圧傾度力が小さくなる一方で、遠心力が大きくなるために、台風の外側に向かって流入の際とは逆方向、つまり北半球では右回り（時計回り）、南半球では左回り（反時計回り）に吹き出している。このとき、湿度が高い空気によって巻雲などの上層雲ができる。これは、熱帯低気圧から離れたところでも現れるので、接近の前兆とされる。 目の外側は、猛烈な上昇気流によって作られた積乱雲の壁になっている。これをアイ・ウォール (eye wall) という。 アイ・ウォールの外側には、熱帯低気圧に流れ込んでくる空気の流れに沿って形成された螺旋状の積乱雲の雲列が並んでいる。これをスパイラル・バンド (spiral band) という。スパイラル・バンドはマルチセルと呼ばれる対流系であり、雲列の先頭（目に近い部分）がアイ・ウォールの雲とつながって内側降雨帯を構成している一方、途中の部分は中心から伸びる腕のような外側降雨帯を構成し、最後尾では晴天域から積乱雲が次々とわき出てきて世代交代を行っている。 アイ・ウォールやスパイラル・バンドは、熱帯低気圧の主要な雲塊である。一方、これらの雲とは離れた場所に、さも独立するかのように積乱雲の帯が発生することがある。これを先駆降雨帯（外縁部降雨帯、英: outer rainband）といい、レーダーや雲画像では熱帯低気圧とは独立した雲のように見えるが、雲の帯はスパイラル・バンドに並行であり、メカニズム上は熱帯低気圧の雲である。しばしばスパイラル・バンドとつながって合流することもあるが、自然消滅することもある。 一般的に、熱帯低気圧が近づいてくるにつれて風が強くなり、外側降雨帯に入ると、降り方の変化が大きい驟雨性の雨が降り出す。熱帯低気圧の風向は等圧線にほぼ平行であり、風下を向いたときはその真左の方向に中心がある。中心に近づくほど暴風雨は強まるが、目に入ると風が弱まる。そして、目を抜けて再び暴風雨が訪れるときには、風向は逆になっている。 温帯低気圧は上層の偏西風波動による上昇気流の励起と下層の傾圧帯との相互作用で発達する一方、熱帯低気圧は相当温位の高い暖気の上昇による潜熱の解放をエネルギー源にしているため、前線を伴わない。これは熱帯低気圧の最大の特徴と言われる。また、中心の東西南北の空気の性質にほとんど差がないために、熱帯低気圧の構造はほとんど中心に対して対称になっている。このため、高緯度地域に移動して寒気を巻き込んでしまうと、対称な構造が崩れ、エネルギー源である潜熱の供給量が減って衰弱し、やがて前線を伴った温帯低気圧になる。 熱帯低気圧の位置を示す際には、地上・海上での気象観測や気象衛星の画像などから推定した、熱帯低気圧の中心の位置を熱帯低気圧の位置とし、熱帯低気圧の移動や速度なども中心の位置をもとに表される。 熱帯の海洋上で雲がまとまって渦を巻く兆候があり、気圧の低下が見られ、今後も発達する傾向があるような場合に「熱帯低気圧が発生した」とするが、そのタイミングは明確には規定されていない。ちなみに、台風の場合には最大風速による定義（次節参照）があるので、その風速に達したときに「台風が発生した」と表現する。 発生した熱帯低気圧は、まず貿易風帯の中を、北半球では北西、南半球では南西へ移動する。やがて偏西風帯に入ると、向きを変え（転向という）、北半球では北東、南半球では南東へ移動する。その明瞭な転向地点を転向点と呼ぶ。上空の気流のほかにも、気圧配置も台風の転向に強い影響を与える。たとえば、夏の主役である北太平洋高気圧の中には、どんなに勢力の強い台風であっても、割って入ることは不可能である。そのため、台風は北太平洋高気圧の縁を通らざるを得ない。この「縁」の部分も転向点になることがある。日本においては、晩夏から初秋にかけては、主に沖縄近海が転向点になりやすい。 熱帯低気圧が陸上に達することを上陸という。一般的に、大きな島や大陸に達したときに上陸といい、小規模な島を通った場合には、上陸ではなく通過という表現を用いる。日本の場合では、北海道・本州・四国・九州の四島では上陸と言うが、他の島嶼部では沖縄本島のような大きな島であっても上陸とは言わず、通過扱いになる。上記四島であれば、房総・三浦などの比較的小さな半島部を台風の中心が通ったとしても上陸扱いになる。 熱帯低気圧が温帯低気圧に変わることを、温帯低気圧化（温低化）あるいは消滅という。温帯低気圧にならずにそのまま勢力を弱め、消えた場合も消滅という。ただし、温低化した後で、再び中心気圧が低下することもある（つまり、温低化しても勢力が弱くなるとは限らない）ため、「台風は温帯低気圧に変わりました」という気象情報の理解には注意が必要である。 国際的には、すべての熱帯低気圧は、その域内の最大風速に基づく強度によって大まかに、トロピカル・デプレッション（弱い熱帯低気圧とも）・トロピカル・ストーム（熱帯暴風とも）、及び地域ごとに異なる呼び名で呼ばれる発達した熱帯低気圧、の3つに分類される。地域ごとの呼び名の代表的な例として、北西太平洋域では熱帯低気圧がビューフォート風力階級で風力8以上に発達すると、台風と呼ばれるようになる。台風とタイフーンは、いずれも typhoon と英訳されるが、厳密には、最大風速が風力8以上の熱帯低気圧が「台風」に分類され、風力12に達した熱帯低気圧のみが「タイフーン」に分類されるように、それぞれ定義が異なる（下表参照）。北東太平洋域または北大西洋域で熱帯低気圧がタイフーンと同等の勢力に達すれば、ハリケーンと呼ばれる。南半球およびインド洋においては、ハリケーンやタイフーンという呼称は使用されず、この海域で熱帯の性質をもつ低気圧は、日本ではサイクロンと総称される。 オーストラリア周辺の熱帯低気圧をウィリー・ウィリーと呼ぶという説があるが、これは正確には誤りである。ウィリー・ウィリーは砂漠などで発生する塵旋風に対してアボリジニ（オーストラリアの先住民）が用いる語であるが、これがオーストラリア周辺の熱帯低気圧を指す語として誤解されて研究者の間で広まったようである。