風向は「風が吹いてくる方向」です。ところが、同じ地域でも地上と上空、海岸と内陸、昼と夜、前線の通過前後では、観測される風向が大きく変わることがあります。
その理由は、風向が一つの原因だけで決まるのではなく、気圧配置、地球の自転、地表摩擦、地形、海陸の温度差、前線など複数の条件の組み合わせで決まるからです。本記事では、風向が「場所や条件によってどう違うか」を比較しながら整理します。
上空の風と地上の風では向きが違いやすい
上空では地表摩擦の影響が小さく、気圧傾度力とコリオリ力がほぼ釣り合うため、風は等圧線や等高度線にほぼ沿って吹きます。
一方、地上付近では摩擦によって風速が落ちるため、コリオリ力も弱くなります。その結果、風は等圧線を横切って低気圧側へ向かう成分を持ちます。NOAA/National Weather Serviceは、地上風が摩擦の影響で上空風より遅く、低圧側へ斜めに吹くと説明しています。
つまり、同じ時刻・同じ場所でも、高度が違えば風向は一致しないことがあります。
山や谷では風向が地形に沿って曲げられる
気象庁は、地形など局地的な影響を受けない風を「一般風」としています。逆にいえば、実際の地上風は地形の影響を受けて一般風と異なることがあります。
NWSは、丘や山脈が風を曲げ、谷や峠では流れが地形に沿いやすくなると説明しています。山脈が障壁になると風は山脈に平行へ曲げられ、峠では狭い通路へ集まることがあります。
そのため、同じ気圧配置でも盆地、谷、平野、山麓では風向が違うことがあります。
海岸では昼と夜で風向が反転することがある
気象庁によると、海風は日中に海から陸へ、陸風は夜間に陸から海へ吹きます。これは陸地が海より暖まりやすく、冷えやすいためです。
昼は陸地が暖まりやすく、陸上で上昇気流が起こりやすくなります。その結果、海から陸へ向かう海風が生じます。夜は陸地が海より冷えやすいため、逆に陸から海へ陸風が吹きます。
したがって沿岸では、広域の気圧配置が大きく変わらなくても、昼夜の加熱差だけで地上風向が変わる場合があります。
前線が通過すると短時間で風向が変わる
前線は性質の異なる空気の境界です。NWSは、寒冷前線や温暖前線の通過時には風向の変化が起こることが多いと説明しています。
前線の前後では、低気圧に対する位置関係や流れ込む気団が変わります。そのため、数時間のうちに南よりの風から西より・北よりの風へ変わるなど、はっきりした風向変化が起こることがあります。
このタイプの変化は、昼夜の海陸風のような日周期ではなく、移動する気圧系や前線に伴う時間変化です。
昼夜の混合の違いでも地上風向は変わる
NWSは、日中に地面が加熱されると下層大気の乱流が強まり、上空の風が地上へ混ざりやすくなると説明しています。このとき地上風は上空風の影響を強く受け、風向が時計回りに変化することがあります。
夜になると地表が冷え、乱流が弱まります。すると上空風と地上風の結び付きが弱くなり、地上では摩擦や局地的な冷気流の影響が相対的に強くなります。
したがって、同じ場所でも日中と夜間で風向が違うのは、海陸風だけが原因とは限りません。
同じ「北風」でも観測場所によって意味が変わることがある
気象庁は、風向を風が吹いてくる方向として定義しています。たとえば北風は、北から南へ吹く風です。
ただし、ある地点では北風でも、少し離れた谷では北西風、海岸では海風の影響で東風ということがあります。地域平均の予報風向と、実際に観測する局地風向が一致しない場合もあります。
そのため風向を比べるときは、「どの高さ」「どの地点」「どの時刻」の風なのかをそろえて見る必要があります。
風向の違いは作用する条件の組み合わせの違いで生まれる
風向の違いを整理すると、上空と地上では摩擦の有無、山地では地形による流れの変形、海岸では昼夜の海陸温度差、前線付近では気圧場と気団の交替が重要です。
つまり、風向は一つの固定された値ではありません。広域の気圧配置を土台にしながら、地表摩擦、地形、加熱・冷却、前線などが重なることで、場所・高さ・時刻ごとに異なる方向になります。
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参考資料
- 気象庁「風」
- 気象庁「はれるんランド」
- NOAA/National Weather Service「Prevailing Winds」
- NOAA/National Weather Service「Weather Education」
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