前線 (気象)
総観スケールでも表現可能な風向・風速の不連続線のうち、温度の変化がない線のこと。閉塞前線が衰弱すると前線の両側の温度差が無くなり、上昇気流だけが名残として残りシアーラインになる。また、熱帯の海洋ではもともと温度差のない前線として発生し、温暖前線にも寒冷前線にも成長しうる。
温暖前線や寒冷前線などは、循環構造によって、違った気流や雲のでき方になり、降雨のパターンも異なる。
一般的に、前線面で接する暖気と寒気が共に下降傾向にあるものをカタ前線といい、鉛直循環が弱いため層状の雲が広がり、雨も弱い。
前線面で接する空気の一方あるいは両方が上昇傾向にあるものをアナ前線といい、鉛直循環が強いため対流雲が広がり、雨も強い。
カタはカタバティック、アナはアナバティックに由来する。中間的な性質を持つ前線も多い。アナ型の寒冷前線の前方にはカタ型の温暖前線、カタ方の寒冷前線の前方にはアナ型の温暖前線があることが多い。
また、カタ型の寒冷前線の場合は次のような現象が起こることがある。カタ型の寒冷前線では、下層よりも中層や上層の風のほうが強く、寒冷前線を追い越して前方に、寒冷前線に沿う北向きの暖かく湿った気流(warm conveyor belt、WCB)が存在する。一方、寒冷前線から東向きに乾燥した気流が流れており、これがWCBの上に乗り上げる。そこで寒冷前線の東側上空に、上空寒冷前線という前線が発生する。本来の寒冷前線と分裂(split)した上空寒冷前線を総称してスプリット前線という。このパターンでは、寒冷前線付近では背の低い対流雲からやや強い雨、上空寒冷前線の下では背の高い対流雲から強い雨が降り、温暖前線はアナ型になることが多くここも雨が強くなる。
時間の経過に従って水平温度傾度が急になるとき、前線強化過程(フロントゲネシス・フロントジェネシス、英語:frontgenesis)にあるという。
以下の図は典型的な前線強化過程を示すものである。図1の変形場で上下方向に線対称の空気粒子のペアを観察すると時間が経過するにつれて空気粒子の間隔は狭まる。もしこの図において等温線が横軸に対し少しでも水平である場合、温度傾度は急になる傾向にある。図2に示すような収束場の場合、対向する流線の粒子ペアの間隔は時間の経過につれて狭まる。故に、等温線が流線に一致する場合を除き、温度傾度は急になる傾向にある。
図1.変形による前線強化
図2.収束による前線強化
前線強化過程に対して、時間の経過に従って水平温度傾度が緩やかになるとき、前線消滅過程(フロントリシス、英語:frontlyses)にあるという。収束場では同等圧線上の任意の空気粒子のペアの間隔は時間の経過につれて狭まるのに対し、発散場では時間の経過に従って広くなる。低気圧では前線が明瞭であるが、高気圧で前線が認められないのはこの所為である。
停滞前線は、暖かい気団と冷たい気団の勢力が等しい状態又はほとんど移動しない状態で接触した場合に発生する前線。上空の風向と、前線の走向が並行になっていると停滞前線ができる。停滞前線は、多くは東西に伸びているが、南方の暖気団と北方の冷気団との相対的な勢力により、南北に上下運動をするので、前者が打ち勝てば前線は北上し、後者が打ち勝てば前線は南下する。雲の状況と雨の降り方は温暖前線に似て、長く連続した雨が降る。南海上から暖かく湿った空気が流れ込んで活動が活発になると、積乱雲が発達して大雨になることがある。
梅雨前線・秋雨前線などが代表例である。その他、春の「菜種梅雨」時や、晩秋から初冬にかけての「サザンカ梅雨」時のぐずつき天気も、本州南岸沿いに伸びる停滞前線に起因することが多い。
温暖前線は、暖かい気団が冷たい気団に向かって移動する際の接触面で起きる。日本付近をはじめ北半球では、主に温帯低気圧の進行方向前面に、東西に連なって伸びる。暖気が寒気に乗り上げるため、上図のように一様に傾斜した境界面ができる。温暖前線通過時には気温がゆっくり上昇する。乱層雲が発達し、ある程度連続した雨が降りやすいが、その降り方は弱い。ただし、東シナ海上からの暖かく湿った空気が温暖前線に流れ込んで活動が活発になると、温暖前線特有の地雨性の降雨でなく、どちらかといえば寒冷前線の通過時にあるような非常に激しい雷雨になることがある。前線の通過にともない、南よりの風から北または西よりの風に変わる。
日本付近では、温暖前線の北側を吹いてくる東風(寒気団)が長らく太平洋上にあり温められるため、前線通過時でもあまり気温の変動がない場合が多い。