質問: 亜熱帯高圧帯の原因(なぜ暖かい空気が緯度30°で下降する?) 質問させていただきます。 「赤道で熱された暖かい空気が上昇し、極に向かう途中の緯度30°付近で冷やされて下降する。その地帯を亜熱帯高圧帯といい砂漠ができやすい。」 と地学の参考書で学びました。 しかし緯度30°付近は南北回帰線にも近く、それぞれ赤道に劣らず気温が高いと思います。(砂漠があるくらいですから......) 別の参考書では「コリオリ力により極へ向かう空気は緯度30°付近で西風となってしまい、しかしながら次々と暖かい空気が押し寄せてくるので下降せざるを得なくなる」とあり、こちらは納得できました。 1、緯度30°付近は非常に暑いはずなのになぜ空気が冷却されて下降するのでしょうか。 2、亜熱帯高圧帯が形成されるということは、緯度30°付近で熱せられて上昇する気流よりも赤道付近で熱せられて上昇する気流の勢いの方が強い、つまり赤道付近の方が緯度30°付近よりも温度が高いということでしょうか。 よろしくお願い致します。
回答: 地球の大気の運動が、そんなに単純で画一的なものではない、ということなのでしょう。 単純には、おっしゃるとおり、赤道付近で地表の熱による上昇気流、極地方で大気の温度低下によって下降気流という単純なシングル循環になりそうですが、現実の地球の大気は中緯度地域に「下降気流」ができ、高緯度地方にも上昇気流ができるという、「3つの循環」(北半球、南半球を合わせると「6つ」)から成り立っています。 ・ハドレー循環:赤道で上昇、中緯度で下降 ・フェレル循環:高緯度で上昇、中緯度で下降 ・極循環:高緯度で上昇、極で下降 https://ja.wikipedia.org/wiki/%e8%b2%bf%e6%98%93%e9%a2%a8 ただし、これは「大きな大気の流れ」であって、これによってヨーロッパでは1年中ほぼ安定した「偏西風」が吹きますが、日本付近ではむしろ「アジア大陸」と「太平洋」の関係で「季節風」の方が支配的です。 「大陸」の存在や「海流」などによる海水温の影響、雲の存在による地表温度の分布のしかたなど、ローカル(局所的)な条件も含めて、いろいろな要素が混じりあって時々刻々「ダイナミック」に動いているということです。ですから、天気も一定せず、予測も難しいのです。 >しかし緯度30°付近は南北回帰線にも近く、それぞれ赤道に劣らず気温が高いと思います。(砂漠があるくらいですから......) 大陸ならそうですが、太平洋や大西洋などの「海」ではどうでしょうか? >別の参考書では「コリオリ力により極へ向かう空気は緯度30°付近で西風となってしまい、しかしながら次々と暖かい空気が押し寄せてくるので下降せざるを得なくなる」とあり、こちらは納得できました。 これが一番大きな要素です。 「コリオリの力」って、分かりづらいと思いますが、下記のような感じです。 (a) 赤道付近では、地表面(海水面)の太陽光による熱で「赤道の長さ」(つまり地球の円周)分の空気が上昇する。これは、「対流」で「真北」「真南」に向かう。 (b) 大気が中緯度地方に進むに従って、地表面の自転の周速度よりも、赤道付近で「加速」された大気の速度の方が速くなる。従って、空気は地表の自転速度よりも速く「自転方向」に進み、その結果「東」(北半球では右向き)に曲がっていく。(これが「コリオリの力」。地球の自転で加速された大気の「慣性力」です。ですから、逆に極地方から赤道方向に向かう大気は、「地球の自転で加速された速度が小さい」ので、自転とは逆の西方向(これも北半球では右向き)に向かいます) (c) 赤道付近では「赤道の長さ」(つまり地球の円周)あった空気が、中緯度では「その緯度での円周の長さ」に縮まるので、空気全体が圧縮される。 赤道から一斉に南北に風が吹けば、緯度が高くなるにしたがって「幅」が狭くなって圧縮され、だんだん行き場がなくなるのは、イメージとして分かりますよね? この (b) コリオリの力と、(c) の圧縮力とで、上空の大気は行き場がなくなり、地表に降りてくるということなのです。 「しかし緯度30°付近は南北回帰線にも近く、それぞれ赤道に劣らず気温が高いと思います(砂漠があるくらいですから......)」と書かれてるのは、「砂漠があるから気温が高い」というのは間違いではありませんが、「下降気流」(つまり高気圧)があるので天気が良く、日照時間が長くて雨が少ないので砂漠が多くなった、ということなのです。「気温が高くなる状況にもかかわらず、下降気流の勢いの方が大きい」という大気のメカニズムなのです。 >1、緯度30°付近は非常に暑いはずなのになぜ空気が冷却されて下降するのでしょうか。 「冷却されて」下降するのではなく、圧縮されて行き場がなくなるので降りてくるのです。 >2、亜熱帯高圧帯が形成されるということは、緯度30°付近で熱せられて上昇する気流よりも赤道付近で熱せられて上昇する気流の勢いの方が強い、つまり赤道付近の方が緯度30°付近よりも温度が高いということでしょうか。 はい。大気全体の大きなメカニズムとして、「赤道付近の上昇の力の方が大きい」ということです。太陽から供給されるエネルギーの総量が、緯度30°付近よりも赤道付近の方が大きい、ということです。 正確ではないかもしれませんが、イメージで分かりやすいように書いてみました。