広い地域を代表する風が同じでも、山地では場所によって風向や風速が大きく変わります。気象庁は、地形など局地的な影響を受けない風を「一般風」と呼び、その一方で山から吹き下ろす「おろし」などの局地風があるとしています。
山や谷は、流れてきた空気を単に止めるだけではありません。尾根は風を持ち上げ、谷は流れの向きをそろえ、峠は風を集中させます。さらに、日中と夜間の斜面の加熱・冷却は、それ自体が斜面風を生みます。安定した空気が山を越えると、風下では山岳波や強い乱流ができることもあります。
山や谷は一般風の流れを曲げたり集めたりする
平地では比較的なめらかに流れている空気でも、山地に入ると地形に沿って流れ方を変えます。NWSの航空気象教材は、丘や谷が気圧配置に伴う風を大きくゆがめ、風が丘を回り込み、山脈にさえぎられ、谷や峠に沿って流れることを説明しています。
特に谷では、周囲の斜面によって横方向の動きが制限されるため、風向が谷筋にそろいやすくなります。気象庁も、谷を吹き抜ける風では周囲の風との風速差が大きくなる場合があるとしています。
峠や狭い谷では風が集中して強くなりやすい
山脈に切れ目や峠があると、空気は通りやすい低い場所へ集まりやすくなります。NWSは、山地の峠を通る風がトンネルを抜けるように速くなる場合があると説明しています。
このような地形による集中は、周囲より強い風を局地的につくります。同じ広域の気圧差がかかっていても、開けた平地と狭い谷では地上風が同じにはなりません。地形が流路を絞ることで、風速差やウィンドシアーが生じやすくなります。
山を越える風は上昇・下降流と乱流をつくる
風が山脈にほぼ直角に当たると、空気は風上斜面で持ち上げられ、山頂を越えると風下側へ下ります。気象庁は、地形による上昇気流・下降気流という表現を用いており、山越え流が鉛直方向の動きを生むことを示しています。
NWSの教材では、山や崖、急な谷を越える風は、上昇流・下降流・渦を伴い、流れが不規則になりやすいと説明されています。つまり地形は、水平に流れてきた風を鉛直運動や乱流へ変換します。
安定した空気が山を越えると山岳波ができる
山岳波は、安定した空気が山脈を越えるときにできる波状の気流です。NWS Morristownは、強い風が山脈にほぼ直角に当たり、安定した空気が存在すると、風下側で空気が上下に振動するような波が形成されると説明しています。
この波の下向き部分が地表近くまで達すると、山麓の狭い範囲で非常に強い突風が起こることがあります。山岳波の強さは、風速、山脈に対する風向、安定度、斜面形状などで変わります。
昼と夜の斜面温度差は別の局地風を生む
地形の影響は、一般風の変形だけではありません。日中は斜面が太陽に暖められ、接している空気が軽くなって斜面を上る風が生まれます。NWSはこれをアナバティック風、または谷風として説明しています。
夜は斜面が放射冷却で冷え、その上の空気が冷たく重くなって谷底へ流れ下ります。これはカタバティック風、または山風に相当します。広域の風が弱いときには、この熱的な局地循環が地上風を支配することがあります。
地形の影響は風向だけでなく風速差や乱流として現れる
気象庁は、地形によって風速が変化し、谷を吹き抜ける風と周囲の風との間に大きな風速差が生じる場合があると説明しています。この差は、航空機にとってはウィンドシアーや乱気流の原因になります。
NWSも、山や丘、峠の周辺では機械的な乱流や渦が生じ、風向・風速が急に変わることがあるとしています。したがって、山地の風は単に「弱まる」「強まる」だけではなく、流れの方向・上下運動・乱れ方まで変化します。
地形は一つの風を複数の局地的な流れへ組み替える
山や谷による風の変化を整理すると、谷は風を谷筋へそろえ、峠は風を集中させ、山腹は風を上昇・下降させます。さらに安定した空気では山岳波が発生し、昼夜の斜面温度差からは斜面風が生まれます。
つまり、地形は一般風に単純な補正を加えるだけではありません。流路の制約、鉛直運動、熱的循環、波動、乱流という複数の仕組みを通じて、同じ広域風を場所ごとに異なる局地風へ組み替えます。
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参考資料
- 気象庁「（参考）航空機の離着陸時における風との関わり」
- 気象庁「風」
- NOAA/National Weather Service Morristown「Explanation of mountain waves in the western foothills of the southern Appalachians」
- NOAA/National Weather Service「Prevailing Winds」
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