地球科学
レッスンの目的
- 対流セル内の空気の流れのプロパティを一覧表示します。
- 高圧セルと低圧セルが局所的な風をどのように作成するかを説明し、いくつかのタイプの局所的な風がどのように形成されるかを説明します。
- 全球対流セルが全球風帯にどのようにつながるかを議論する。/li>
語彙
- 移流
- チヌーク風（Foehn風）
- haboob
- 高圧ゾーン
- ジェットストリーム
- カタバティック風
- 陸風
- 低気圧ゾーン
- モンスーン
- 山風
- ポーラーフロント
- レインシャドウ効果
- サンタアナ風
- シーブリーズ
- バレーブリーズ
はじめに
いくつかの基本原則は、空気がどのように、なぜ 周囲からの空気は、上昇する空気によって残された空間に吸い込まれる。 空気は対流圏の上部で水平に流れ、水平流は移流と呼ばれます。 空気は下降するまで冷却される。 それが地面に達するところで、それは高圧ゾーンを作成します。 高圧の区域から低圧に流れる空気は風を作成する。 暖かい空気は冷たい空気よりも多くの水分を保持することができます。 赤道の北と南の各半球の三つの主要な対流セルの基部で移動する空気は、グローバルな風帯を作成します。対流圏内の気圧と風
対流セルです（下の図）。
暖かい空気が上昇し、低圧ゾーンが作成され、冷たい空気が沈み、高圧ゾーンが作成されます。
高気圧と低気圧の間を水平に移動する空気は風を作ります。 圧力ゾーン間の圧力差が大きいほど、風が速く移動します。
大気中の対流は、惑星の天気を作成します。 暖かい空気が上昇し、低圧ゾーンで冷却すると、それは蒸気として含まれているすべての水を保持することができない場合があります。 いくつかの水蒸気は、雲や降水量を形成するために凝縮することがあります。 冷たい空気が降りると、それは暖まります。 それはより多くの水分を保持することができるので、下降する空気は地面の水を蒸発させるでしょう。
大気圧システムと低圧システムの間を移動する空気は、地域の気候に深く影響を与える世界的な風帯を作り出します。 より小さい圧力システムはローカル区域の天候そして気候に影響を与える集中させた風を作成する。イリノイ大学からの空気圧と風のオンラインガイドはここにあります：http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/fw/home.rxml。
局所的な風
局所的な風は、小さな低圧システムと高圧システムの間を移動する空気に起因します。 高圧セルと低圧セルは、さまざまな条件によって作成されます。 いくつかの地元の風は、いくつかの地域の天候や気候に非常に重要な影響を与えます。
陸と海の風
水は非常に高い比熱を持っているので、それはよくその温度を維持します。 したがって、水は土地よりもゆっくりと加熱され、冷却されます。 海の表面（または大きな湖）とその隣の土地との間に大きな温度差がある場合、高気圧と低気圧の領域が形成されます。 これは、ローカル風を作成します。
- 夏には暖かい土地の上に涼しい海から海風が吹きます（下の図）。 高圧ゾーンはどこにあり、低圧ゾーンはどこにありますか？ 海風は時速10〜20km（6〜12マイル）で吹き、気温は5〜10°C（9〜18°F）ほど低くなります。
- 冬には陸から海へと風が吹きます。 高圧ゾーンはどこにあり、低圧ゾーンはどこにありますか？ 海からの暖かい空気が上昇し、土地に沈み、土地の温度が暖かくなる原因となります。
海と陸の風はどのように穏やかな沿岸気候ですか？
土地と海の風は、南カリフォルニアが知られている快適な気候を作り出します。 陸風と海風の影響は、内陸の約50〜100km（30〜60マイル）にしか感じられません。 この同じ冷却と温暖化の効果は、土地が海よりも速く暖まり、冷却するため、昼と夜の間に小さい程度に発生します。
モンスーン風
モンスーン風は、陸と海の風の大規模なバージョンです。 モンスーンの風は、非常に暑い夏の土地が海の隣にある場所で発生します。 雷雨はモンスーンの間に一般的です（下の図）。
米国南西部では、メキシコ湾とカリフォルニア湾から吸い込まれた比較的涼しい湿った空気が、砂漠の気温の灼熱によっ
世界で最も重要なモンスーンは、インド亜大陸にわたって毎年発生します。 インドと東南アジアの20億人以上の住民は、彼らの飲料水と灌漑用水のためにモンスーンの雨に依存しています。 帆船の時代には、モンスーン風の季節的な変化がインドとアフリカの間を行き来していました。
山と谷の風
山と谷の間の温度差は、山と谷の風を作成します。 日中、山の斜面の空気は、隣接する谷の同じ標高で空気よりも加熱されます。 日が進むにつれて、暖かい空気が上昇し、谷から冷たい空気を引き出し、谷の風を作り出します。 夜になると、山の斜面は近くの谷よりも早く涼しくなり、山の風が下り坂に流れます。
カタバティック風
カタバティック風は斜面を上下に移動しますが、山と谷の風が強いです。 カタバティック風は、高原のような高い土地の上に形成されます。 高原は、通常、ほぼすべての側面を山に囲まれています。 冬には、高原は寒くなります。 高原の上の空気は冷たくなり、高原から山の隙間を通って沈んでいきます。 風速は、高原と周囲の気圧の差に依存します。 カタバティック風は多くの大陸の地域に形成されます。 非常に冷たいカタバティック風が南極大陸とグリーンランドを吹きます。
チヌーク風（Foehn風）
チヌーク風（またはFoehn風）は、空気が山脈の上に強制されると発生します。 これは、例えば、偏西風が太平洋からカリフォルニア州のシエラネバダ山脈の上に空気をもたらすときに起こります。 比較的暖かく湿った空気が山の風上側に上昇すると、それは冷やされて収縮します。 空気が湿っている場合、それは雲を形成し、雨や雪を落とすことがあります。 空気が山の風下側に沈むと、それは高圧ゾーンを形成します。 山脈の風上側は、風を受ける側です; 風下側は空気が沈む側です。
下降する空気は暖まり、強く乾燥した風を作り出します。 チヌーク風は1時間で20°C（36°F）以上の温度を上げることができ、湿度を急速に低下させます。 山の風下側の雪はすぐに溶けて消えます。 空気が山の上に上昇するにつれて降水量が減少すると、風下の大きさに沈むにつれて空気は乾燥します。 この乾燥した沈んだ空気は、世界の砂漠の多くを作り出すレインシャドウ効果（下の図）を引き起こします。p>
空気が山の上に上昇すると、それは冷却し、水分を失い、風下側の圧縮によって暖まります。 その結果生じる暖かく乾燥した風はチヌーク風です。 山の風下側はレインシャドウ効果を経験します。
サンタアナ風
サンタアナ風は、シエラネバダの東の大盆地が冷える晩秋と冬に作成され、高圧ゾーンを作成します。 高気圧は下り坂と時計回りの方向に（コリオリのために）風を強制します。 空気圧が上昇するので、温度が上昇し、湿度が低下します。 風は南西部の砂漠を横切って吹き、その後、下り坂と西に海に向かってレースします。 空気はサンガブリエルとサンバーナーディーノ山脈を切断峡谷を介して強制されます（下の図）。
風は特にサンタアナキャニオンを通って速く、その名前が付けられています。 サンタアナの風は、南カリフォルニアから太平洋上空を西へと塵と煙を吹きます。
サンタアナの風は、多くの場合、カリフォルニアの長い夏の干ばつシーズンの終わりに到着します。 暑く乾燥した風が風景をさらに乾燥させます。 火災が発生すると、それはすぐに広がり、大規模な荒廃を引き起こす可能性があります（図下）。
2007年、サンタアナの風が多くの火災を引き起こし、426,000エーカーの野生の土地と南カリフォルニアの1,500軒以上の家を燃やした。
砂漠の風
砂漠の夏の気温が高いと、モンスーンの嵐に関連することが多い強風が発生します。 砂漠の風は、汚れや砂を抑えるための植生があまりないため、ほこりを拾います。 （下の図）。 Haboobは、雷雨の前に下向きに形成されます。p>
アリゾナ州フェニックス都市圏のhaboob。
旋風とも呼ばれる塵の悪魔は、地面が熱くなり、その上の空気が加熱されて上昇するように形成されます。 空気は低圧に流れ込み、回転し始める。 塵の悪魔は小さく、短命ですが、損害を与えるかもしれません。
大気循環
より多くの太陽エネルギーが赤道に当たるので、空気は暖まり、低圧ゾーンを形成する。 対流圏の上部では、半分は北極に向かって移動し、半分は南極に向かって移動します。 それは対流圏の上部に沿って移動すると、それは冷却します。 冷たい空気は密集しており、高圧ゾーンに達すると地面に沈みます。 空気は赤道で低圧に向かって吸い戻されます。 これは、赤道の北と南の対流セルを説明します。
地球が回転しなかった場合、北半球に1つ、南半球に1つの対流セルがあり、赤道に上昇する空気と各極に沈む空気があります。 しかし、惑星が回転するので、状況はより複雑です。 惑星の回転は、コリオリ効果を考慮する必要があることを意味します。 コリオリ効果は、地球の海洋の章で説明されました。
コリオリ効果の結果として北半球の大気循環を見てみましょう（下の図）。 空気は赤道で上昇しますが、対流圏の上部の極に向かって移動すると、右に偏向します。 （その下の地面が動くので、それはちょうど右に偏向するように見えることを覚えておいてください。）約30°Nの緯度では、赤道からの空気は、より高い緯度から赤道に向かって流れる空気と出会う。 それはより高い緯度から来ているので、この空気は涼しいです。 空気の両方のバッチは、高圧ゾーンを作成し、下降します。 地面に着くと、空気は赤道に戻ります。 この対流セルはハドリーセルと呼ばれ、0°から30°Nの間にあります。
大気循環セルは、地球の表面での風の方向を示します。
北半球にはさらに2つの対流セルがあります。 フェレル細胞は北緯30度から北緯50度から60度の間にあり、この細胞は南のハドリー細胞と下降する側を共有している。 その北の上昇肢は、50°Nから60°Nの間に位置する極細胞と冷たい空気が下降する北極と共有されています。
南半球には三つの鏡像循環細胞があります。 その半球では、コリオリ効果は、オブジェクトが左に偏向するように見えるようになります。
グローバル風ベルト
グローバル風は、惑星を囲むベルトに吹きます。 世界的な風帯は巨大であり、風は比較的安定しています（下の図）。 これらの風は、空気が高圧から低圧に水平に移動する主要な大気循環セルの底部での空気の動きの結果である。
主要な風帯とそれらが吹く方向。
グローバル風ベルト
のは、北半球のグローバル風ベルトを見てみましょう。
- ハドリーセルでは、空気は北から南に移動するはずですが、コリオリによって右に偏向されます。 だから、空気は北東から南西に吹きます。 このベルトは貿易風であり、帆船の時には貿易に適していたので、いわゆる貿易風です。
- フェレルセルでは、空気は南から北に移動する必要がありますが、風は実際に南西から吹きます。 このベルトは偏西風または偏西風です。 サンフランシスコからニューヨークまでのフライトは、逆の旅行よりも時間がかかるのはなぜだと思いますか？
- 極地セルでは、風は北東から移動し、極東風と呼ばれています
風帯は、風が来る方向にちなんで命名されています。 たとえば、西風は西から東に吹きます。 これらの名前は、同様に南半球の風帯の風のために保持します。
このビデオ講義では、大気循環の3セルモデルと、その結果生じる全球風帯と表面風流（5a）について説明します。http://www.youtube.com/watch?v=HWFDKdxK75E（8:45）。
全球の風と降水量
全球の風帯への影響に加えて、六つの大気循環セルによって作成された高気圧と低気圧の領域は、地域が受け取る降水量を一般的な方法で決定する。 空気が上昇している低圧地域では、雨が一般的です。 高圧区域では、沈降の空気により蒸発を引き起こし、地域は通常乾燥しています。 より具体的な気候の影響については、気候に関する章で説明します。
極地前線とジェットストリーム
極地前線は、フェレルと極細胞の間の接合部です。 この低圧ゾーンでは、フェレルセルの比較的暖かく湿った空気が、極性セルの比較的冷たく乾燥した空気に流れ込みます。 これら2つが出会う天候は、北アメリカとヨーロッパの多くの典型的な、非常に変動します。
極ジェットストリームは、二つの細胞が一緒に来る大気中の高いアップ発見されています。 ジェットストリームは、対流圏と成層圏の境界にある急速に流れる空気の川です。 ジェットストリームは、二つの気団の間に大きな温度差がある場所に形成されます。 これは、極地ジェットストリームが世界で最も強力である理由を説明しています（下の図）。
主要な循環セルとジェットストリームを持つ大気の断面。 極地のジェットストリームは、非常に乱流の天候のサイトです。空の太陽の角度が南北に動くのと同じように、ジェットストリームは季節的に移動します。
ジェットストリームは季節的に移動します。 “ジェットストリーム”として知られている極地ジェットストリームは、約30°Nと50°Nから75°Nの間で夏に冬と北に南に移動します。
レッスンの概要
- 風は高圧ゾーンから低圧ゾーンに吹きます。 圧力ゾーンは、地面の近くの空気が近くの空気よりも暖かくなったり寒くなったりすると作成されます。
- 地元の風は、山の谷や海岸の近くで見つけることができます。
- グローバルな風のパターンは、惑星の大部分の周りに勝つ長期的な、安定した風です。
- 世界の風帯の位置は、地域の天候や気候に大きな影響を与えます。
レビューの質問
- 大気中の対流セルの絵を描きます。 風がどこにあるか低いおよび高圧地帯におよび分類しなさい。
- どのような状況下で風が非常に強いのだろうか？
- あなたが地球規模の対流セルについて知っていることを考えると、暖かく豊富な雨を経験することに興味があるなら、どこに旅行しますか？
- 砂漠を見つける可能性が高い2つの場所の大気循環を説明し、これらの地域が比較的暖かく乾燥している理由を説明します。
- インドのモンスーンはどのようにして大きさを減らすことができますか？ これらの重要なモンスーンの減少は、世界のその部分にどのような影響を与えるでしょうか？
- なぜ”snow eater”という名前がチヌーク風のaptの説明ですか？
- なぜコリオリ効果は、北半球で空気が時計回りに移動するように見えるのですか？ コリオリ効果は、空気が反時計回りに動くように見えるのはいつですか？
- 船員はかつて、海の一部を低迷と呼んでいました。 これは頻繁に風がない地域であるので、船は数日または数週間の間becalmedになるでしょう。 あなたは低迷が大気循環細胞に関連しているかもしれないと思いますか？
- ジェットストリームは、夏のために通常よりもさらに南に位置していると想像してみてください。 通常の夏と比較して、ジェット気流の真北の地域での天気は、どのようなものですか?
- 風がどのように形成されるかの一般的な説明を与えます。
さらなる読書/補足リンク
- 高低圧システムアニメーション、気象局、オーストラリア政府http://www.bom.gov.au/lam/Students_Teachers/pressure.shtml
考慮すべきポイント
- 世界の風帯はどのように地域の気候に影響を与えますか？
- 大気がどのように循環するかを制御する主な原則は何ですか？