天気図では同じような気圧配置に見えても、実際に地上で吹く風は場所によって大きく違うことがあります。谷では風が谷筋に沿い、峠や海峡では急に強まり、山の風下では乱れた風になることがあります。これは地形が、広い範囲の風をそのまま通すのではなく、進む向きを変えたり、通り道を狭めたり、上下に動かしたりするからです。
風そのものの大きな出発点は気圧差ですが、地表付近では山、谷、岬、海峡、斜面、建物などの影響を強く受けます。したがって「天気図で西風だから、どこでも同じ西風になる」とは限りません。地形は風を局地的に変形させる重要な要因です。
大きな風は気圧差で生まれ、地形がその流れを変える
広い範囲の風は、気圧の高い側から低い側へ空気が動こうとする力を基本に生じます。上空では地球の自転の影響も受け、地表付近では摩擦によって風向や風速がさらに変化します。
そこへ山や谷などの地形が加わると、空気は地面を突き抜けて進むことができないため、地形に沿って曲がったり、斜面を上昇・下降したりします。米国立気象局は、丘陵や谷が卓越風や気圧傾度に伴う流れを大きく変形させ、上昇流、下降流、渦、風向変化を生じさせると説明しています。
谷では風が谷筋に沿って曲げられる
広域の風向が谷の向きと一致していなくても、地上付近の風は谷の軸に沿うことがあります。山の斜面が横方向の流れを妨げ、空気が比較的通りやすい谷の方向へ導かれるためです。
このような現象はチャネリングと呼ばれます。米国立気象局の資料では、上空の風が山地に当たったときに谷筋へ沿うように曲げられ、場合によっては上空の風向が少し変わっただけでも谷底の風向が大きく変化することがあるとされています。
そのため、同じ地域の中でも山頂と谷底では風向が異なることがあります。地上観測の風向を見るときは、天気図だけでなく観測地点周辺の谷の向きも重要です。
峠・海峡・谷筋では風が強まりやすい
空気の通り道が山地などによって狭められると、その限られた空間を風が通り抜けるため、局地的に風速が大きくなることがあります。気象庁は、台風時の風について、入り江、海峡、岬、谷筋、山の尾根などでは風が強く吹くと説明しています。
また、航空気象の解説でも、谷を吹き抜ける風は周囲との風速差が大きくなることがあるとされています。峠や谷の出口では、風が急に強くなったり、周囲との風速差によって乱気流が生じたりします。
ただし、狭い場所なら必ず風が強まるわけではありません。広域の風向が地形に対してどの角度で入るか、周囲の山の高さ、谷の幅、安定度などによって変わります。
山にぶつかった風は上昇し、風下では下降する
風が山脈に向かって吹くと、空気は山の斜面に沿って上昇させられます。上昇した空気は膨張して冷え、湿っていれば雲や雨をつくることがあります。その後、山を越えて風下側へ下降すると、空気は圧縮されて暖まりやすくなります。
この山越えの上昇・下降は、山岳波やフェーン現象とも関係します。つまり地形は風向・風速だけでなく、空気の温度や湿度の変化にもつながります。
山の風上側と風下側で天気が異なりやすいのも、風が地形によって上下方向へ動かされるためです。
風下側では渦や乱流ができやすい
山や尾根を越えた風は、風下側ですぐに滑らかな流れへ戻るとは限りません。斜面の背後では流れがはがれ、渦や下降流ができることがあります。
米国立気象局は、山地を越えた風が風下側で不規則な渦を生じ、風向や風速が急に変化することがあると説明しています。こうした機械的乱流は、地形が険しいほど、また風が強いほど顕著になりやすくなります。
そのため山の風下、尾根の背後、谷の出口などでは、平均風速だけでは捉えにくい突発的な強風が現れることがあります。
斜面の加熱と冷却は山谷風も生み出す
地形は広域の風を変形させるだけでなく、日中と夜間の温度差によって局地的な風そのものを生み出すこともあります。晴れた日には山の斜面が日射で暖められ、斜面近くの空気が上昇して谷から山側へ向かう風が生じやすくなります。
夜になると斜面が放射冷却で冷え、その近くの空気も冷たく重くなって谷底へ流れ下ります。米国立気象局も、昼の加熱と夜の冷却によって山地の気流が日変化すると説明しています。
このため、同じ場所でも昼と夜で風向が変わることがあります。地形による風の変化には、形そのものによる力学的な効果と、斜面の温度変化による熱的な効果の両方があります。
地形の影響が大きいほど、近距離でも風は違って見える
風の観測値は、その地域全体を完全に代表するわけではありません。山間部では数キロ離れただけで谷の向きや標高が変わり、風向や風速も大きく変わることがあります。海岸でも岬、入り江、海峡の位置によって局地風は異なります。
気象庁の台風解説が、局地的に風が強まりやすい地形として海峡、岬、谷筋、尾根などを挙げているのは、このためです。風を理解するときは「その地域の一般的な風」だけでなく、「観測地点の周囲にどんな地形があるか」まで見る必要があります。
地形は風の向き・速さ・上下運動を同時に変える
地形が風に与える影響は一種類ではありません。谷は風向を谷筋へ導き、峠や海峡は風を局地的に強め、山は空気を上昇・下降させ、風下側には渦や乱流を生じさせます。さらに斜面の昼夜の温度変化は山谷風を生みます。
したがって、同じ気圧配置でも地上の風向や風速が場所ごとに異なるのは不思議ではありません。大規模な気圧場が風の土台をつくり、その流れを地形が局地的に曲げ、絞り、上下させ、乱すことで、実際に感じる風が決まっているのです。
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参考資料
- 気象庁「台風に伴う風の特性」
- 気象庁「航空機の離着陸時における風との関わり」
- NOAA/National Weather Service「Prevailing Winds」
- NOAA/National Weather Service「Turbulence」
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