疑問点

~将来の自分が解決してくれるだろう~

断熱減率について


http://www.geocities.jp/tama_weather/text3-5.html
断熱減率のグラフには疑問が多い。

  • なぜ、安定、不安定のグラフは直線一本のみなの?

青=安定、赤=不安定とありますが、一本の線で表せるものではないですよね?
網掛けなどを使って、そういう領域であることを示すのが正しいと思うのですが。
最初グラフを見たとき、安定の直線は境界線であり、それより減率が小さい領域が安定しているのかと勘違いした。

Γ>Γd・・・不安定:図の赤線に相当します。

「線」ではないですよね?
せめて「赤線を含む領域に相当します。」ではないでしょうか?
明らかにおかしいですよ>気象学の世界の人たち。

  • 断熱減率=グラフの傾き、ではない!!

高度-温度のグラフを使って、何気なく「断熱減率」の説明をしたりしていますが、うかつに直線の傾き=断熱減率なんていう先入観を作ってしまうと、「この本まちがってんじゃねぇの?」という状態に陥ります。
気象学の本をよ~く見ると、

 (温度が高度とともに減少する割合)

とさりげなく括弧書きされていたりする。さらに定義式を見ると、

 Γ=-ΔT/Δz

なんと(これまたさりげなく)マイナス符号がついているじゃありませんか!!
高度を縦軸にしたいという人情がこういう事態を招いているんじゃないかと思いますが、小学生レベルのところで躓いてしまいます。

温帯低気圧


このように気圧の谷や尾根が西に傾いていると、地上の低気圧(高気圧)で収束した(発散した)分だけ、上空の尾根部(谷部)で発散する(収束する)という関係が成り立ちます。

なぜ?そんな説明どこかにあったか?

低気圧の前面

こういう表記を時々見かけるが、低気圧に前と後という区別があるのか?

→回答:低気圧が進む方向が前面のようです。

コリオリの力

高校の理科で学ぶが、そのときはフーコーの振り子で説明されていた。
ここにあるように、飛行機を例に説明してあるものを時々見かけるが、条件が曖昧で逆にわかりにくいのではないかと思う。

地点Aから地点Bへ真南へ飛行機を飛ばしてみます。

とありますが、正確には「地点Aから真南に地点Bがあり、飛行機を地点Bではなく、方位磁針を頼りに真南へ飛ばしてみます。」という表現のほうがより正しい。リンク先の表現では地点Bを目標にしているのか、真南を目標にしているのか曖昧。(現実にはあり得ないが)地点Bを見ながら目指して飛べば地点Bに必ず到着するはずなのに、それが到着できないのはコリオリの力だ!となんだか宗教っぽい話で解釈してしまいそうです。(笑)
また、地点Bではなく真南に飛んだのだから地点Bに到着しないのは当たり前だ、コリオリの力なんて(いう怪しい力・・・やっぱり宗教っぽい)全然受けてないぞ?と言われてしまいそうです。
やはり、飛行機ではなくフーコーの振り子で説明した方が良いんじゃないでしょうか?

また、コリオリの力により「低気圧は左巻きに渦を巻くんだ」っていう説明が非常に多いが、これもまたわかり難かったりする。
ここでの説明はわかりやすい。
周速という速度との関係で説明してある。
※ここでも飛行機を使っているが、飛行機の目標地と観測地点がはっきりしている。

この飛行機の例を風に乗った雲にたとえればいい。そうすると、雲は東へ流れていく、つまり地球の自転より速く東へ流れることになる。見かけ上の力のはずなのに本当に力が加わったかのように見える!?
そう、それがコリオリの力ということです。
周速という概念を使うとコリオリの力と低気圧(高気圧)の渦との関係がわかりやすいですね。(解決)

また別の言い方をすると、赤道上から北極へ向かって飛行機を飛ばす場合、回転系では初速が北方向にしかないと思いこんでいるが、慣性系から見ると東方向の初速がある。(その東方向成分は地球の自転による赤道上の速さ)その初速で飛ばすわけだから、右にそれるのは当たり前である。
北極から南へ飛ばした場合はその逆で、慣性系から見ると南北方向しか初速の成分が無いのに、南へ下っていくと周速が速くなっていき、それに追いつけずどんどん右へ逸れていくことになる。
コリオリの力を直感するにはこの説明が(自分的には)わかりやすい。
とにかく、回転運動と直線運動の違いがあるんだから逸れていくのは当たり前、と解釈するのが一番簡単ではないかと思います。
それを(なかなか実感できない)現実に合わせて説明しようとするから余計わかり難いです。
自分がもし先生になったとしたら(一応高校教師という設定で)、最初はフーコーの振り子で現象を説明し、その原因は地球は回転していて、振り子は地球の回転に束縛されにくいので直線運動、だからずれてしまいます・・・と説明するかもしれません。でも振り子が回転に束縛され難いってこれまたややこしいですね。。重力があるから振り子なのに。。今のところ最適解を得られず。

なぜ地衡風は等圧線と平行になるのか?


色々と書いたのに、タイムアウトしたので・・・一言で言うと、
地衡風は、数値予報などで計算を簡単にするために便宜上の風であり、
平行になる条件は水平方向の運動方程式の中のある項がゼロになった場合。
※準地衡風近似で検索

なぜ低気圧、高気圧が発生するのか?

と聞かれたらどう答えたらいいのか?

傾圧不安定波

一般気象学p.190
「発達中の偏西風の波動(温帯低気圧)では、気圧の谷の西に寒気の中心があり、気圧の谷の軸は高度が増すと共に西に傾くと述べたが、静水圧平衡の仮定を用いれば、この2つは同じことをいっていることになる。」

気圧の谷の軸が高度と共に傾くことが静水圧平衡と関係があるのだろうか??







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