上空の気圧の谷は、いつも同じ深さ・同じ場所にあるわけではありません。冬には日本付近まで深く南下することがあり、夏には偏西風とともに北寄りを通ることが多くなります。同じ季節でも、ある週は日本の西に深い谷があり、別の週には日本の東へ抜けているなど、位置や形は大きく変わります。
その理由は、上空の気圧の谷が単なる固定された「低い場所」ではなく、偏西風の蛇行、寒気と暖気の分布、地球規模の大気循環によってつくられる波の一部だからです。季節が変わると南北の温度差とジェット気流の位置が変わり、さらにブロッキングや熱帯の対流活動などが加わることで、谷の位置・深さ・移動速度も変化します。
気象庁では、高層天気図で気圧の谷を「トラフ」と呼び、日本の西にある状態を西谷、日本付近にある状態を日本谷、日本の東にある状態を東谷と表します。つまり、気圧の谷は大気の大きな流れの中で位置を変えながら現れる構造です。
上空の「気圧の谷」は何を表しているのか
高層天気図では、500hPaなど一定の気圧面が実際に何mの高さにあるかを等高度線で表します。暖かい空気では同じ気圧面が高く、冷たい空気では低くなります。
NOAAは、一定気圧面の高度が低くなっている領域をトラフ、高くなっている領域をリッジと説明しています。つまり上空の気圧の谷は、等高度線が南側へくぼむような形で現れやすく、周囲より冷たい空気や大気の波動と関係します。
気象庁も、地上の天気を理解するには上空の気圧の谷や気温の状態を見ることが重要だとしています。低気圧の発達や寒気の南下、雨や雪の変化を考えるうえで、上空の谷は重要な手がかりです。
気圧の谷は偏西風の「波」の一部
中緯度の上空では、偏西風が西から東へ流れています。しかし、その流れは一直線ではなく、北へ盛り上がったり南へくぼんだりしながら蛇行します。
北へ盛り上がった部分はリッジ、南へくぼんだ部分はトラフです。気象庁では、偏西風が南北にどれくらい蛇行しているかを500hPa高度などから評価し、季節予報にも利用しています。
つまり、上空の気圧の谷が移動するのは、谷そのものが独立して漂っているというより、偏西風の波が東へ進み、形を変えているためです。波の振幅が大きくなれば谷は深くなり、偏西風が東西方向にまっすぐ流れれば谷は浅くなりやすくなります。
冬に気圧の谷が深く南下しやすい理由
北半球の冬は、高緯度が強く冷える一方、低緯度は比較的暖かいため、赤道側と極側の温度差が大きくなります。
Met Officeは、ジェット気流が暖かい空気と冷たい空気の温度差によって生じ、冬はその温度差が大きくなるため強まりやすいと説明しています。また、冬のジェット気流は夏より南側を通りやすくなります。
強い偏西風の中では、大気中の波も発達しやすく、北の寒気がトラフに沿って中緯度まで南下することがあります。そのため冬には、500hPa天気図で低い等高度線が日本付近まで南へ張り出す、深い気圧の谷が見られることがあります。
ただし、冬なら毎回深い谷になるわけではありません。偏西風が東西方向に比較的まっすぐ流れると、寒気の南下は弱く、谷も浅いまま通過することがあります。
夏はジェット気流が北へ移り、谷の位置も変わりやすい
夏になると北半球の高緯度も暖まり、冬に比べて赤道と極の温度差が小さくなります。ジェット気流は一般に弱まり、北寄りへ移動しやすくなります。
そのため、日本付近が太平洋高気圧に広く覆われているときには、中緯度の大きなトラフが日本付近まで南下しにくいことがあります。
一方、夏でも上空の寒気を伴う小さな気圧の谷や寒冷渦が日本付近へ進むことがあります。地上が高温多湿な状態で上空に寒気を伴う谷が近づくと、大気が不安定になり、積乱雲や雷雨が発達しやすくなります。
したがって、夏は「谷がなくなる」のではなく、冬とはジェット気流の位置と強さが違うため、谷が現れやすい緯度や規模、天気への現れ方が変わります。
春と秋は気圧の谷が次々に通過しやすい
春と秋は、冬型や夏型の大気循環の移行期です。中緯度の偏西風の影響を受けながら、高気圧・低気圧とともに上空のリッジ・トラフも西から東へ移動します。
このため、日本付近では数日の周期で「谷の前面」「谷の通過」「谷の後面」と上空の流れが変化します。谷の前面では南西寄りの風が入りやすく、谷が通過すると風向が北西寄りへ変化することがあります。
気象庁のウィンドプロファイラの解説でも、上空の気圧の谷の通過時には南西寄りだった風向が次第に北西寄りへ変わる様子が示されています。
春や秋に天気が数日ごとに変わりやすい背景には、こうした上空の波が次々に通過することがあります。
「西谷」「日本谷」「東谷」で日本に入る空気が変わる
気象庁は、大きな大気の流れの中で日本の西に気圧の谷がある状態を「西谷」、日本付近にある状態を「日本谷」、日本の東にある状態を「東谷」と呼んでいます。
西谷では日本付近に南西の気流が入りやすくなります。南西からの空気は暖かく湿っていることが多く、低気圧や前線の活動が活発になり、曇りや雨が増える場合があります。
一方、東谷では日本付近に北西の気流が入りやすくなります。寒候期には寒気が流れ込みやすく、低温や冬型の気圧配置に関係することがあります。
同じ一つの谷でも、西から東へ移動する間に、日本付近へ流れ込む空気の向きは変わります。このため、谷の「位置」は天気への影響を考えるうえでも重要です。
寒気が強いほど谷は深く見えやすい
500hPaなどの一定気圧面は、暖かい空気の中では高く、冷たい空気の中では低くなります。強い寒気が南下すると、その部分の500hPa高度が低くなり、等高度線が南へ大きく張り出します。
その結果、高層天気図ではトラフが深くなったように見えます。反対に暖気が北上すると気層が厚くなり、等高度線は北へ盛り上がってリッジになりやすくなります。
つまり、谷の深さは偏西風の形だけでなく、暖気と寒気の分布を反映しています。冬に深い谷が多くなる背景には、強い寒気を伴う大きな温度差があります。
谷が深まるか浅くなるかは暖気・寒気の移動でも変わる
大気中では、暖かい空気と冷たい空気が常に移動しています。トラフの西側から強い寒気が流れ込むと、谷が深まる方向へ変化することがあります。
反対に、暖気が入り込んだり波の振幅が小さくなったりすると、トラフは浅くなり、東へ抜けていきます。
このような変化は、数日という比較的短い時間でも起こります。同じ季節でも「昨日は浅い谷、今日は深い谷」という違いが生まれるのは、大気の温度分布と波の形が刻々と変わっているからです。
ブロッキングが起こると谷の位置が停滞する
通常、偏西風の波は西から東へ移動します。しかし、波の振幅が非常に大きくなり、強い高気圧が長期間同じ場所に居座ると、流れが大きく変わることがあります。これがブロッキングです。
ブロッキングが形成されると、偏西風が迂回し、トラフも通常の速度で東へ進みにくくなる場合があります。その結果、特定の地域で谷が長く停滞したり、別の地域へ大きく南下したりします。
気象庁は、偏西風の蛇行が大きくなって長期間停滞するブロッキングが、同じ天候を長引かせ、異常気象につながることがあるとしています。
つまり、気圧の谷の変化条件には、季節だけでなく「偏西風が流れやすい状態か、停滞しやすい状態か」も含まれます。
熱帯の対流活動も遠く離れた気圧の谷を変えることがある
上空の気圧の谷は、中緯度だけの局地的な現象ではありません。熱帯で積乱雲が活発になる場所が変わると、大気へ放出される熱の分布も変わり、それが上空の大規模な波として中緯度へ伝わることがあります。
気象庁の過去の異常天候解析でも、アジアモンスーン域の対流活動や北大西洋付近の偏西風の蛇行の影響が伝わり、日本の西で偏西風が南へ蛇行して気圧の谷が形成された事例が示されています。
そのため、日本から遠い熱帯や大西洋の大気状態が、数日から数週間後の日本付近のトラフ配置に関係することがあります。
エルニーニョ・ラニーニャでジェット気流の位置が変わる
熱帯太平洋の海面水温が大きく変化するエルニーニョ・ラニーニャ現象は、熱帯の対流活動と大気加熱の場所を変えます。
NOAAは、エルニーニョ時には熱帯太平洋の加熱分布の変化により、冬季の中緯度ジェット気流が東へ伸び、場所によって赤道側へ移動すると説明しています。ラニーニャ時には、逆にジェット気流や亜熱帯リッジの位置が変わります。
ジェット気流の位置が変われば、その中に形成されるリッジやトラフの通り道も変わります。したがって、同じ冬でもエルニーニョ年とラニーニャ年では、上空の気圧の谷が現れやすい位置や低気圧の通り道が異なることがあります。
地上の低気圧と上空の谷は一緒に変化することが多い
地上の低気圧と上空のトラフは密接に関係していますが、同じ位置に完全に重なるわけではありません。
発達中の温帯低気圧では、上空のトラフが地上低気圧の西側に位置し、上空での発散や下層の上昇流を助ける配置になることがあります。低気圧が発達しながら東へ進むと、上空の谷も形や位置を変えます。
気象庁は、地上の低気圧が悪天をもたらす場合、上空の気圧の谷や気温の状態を把握することで気象状況をより深く理解できるとしています。
このため、上空の谷の季節変化は、地上の低気圧活動の季節差ともつながっています。
夏でも上空の寒冷渦が停滞することがある
夏は偏西風が北へ移りやすいとはいえ、上空の谷の一部が偏西風本流から切り離され、寒気を伴う渦として停滞することがあります。
こうした上空寒冷渦の下では、周囲より上空の気温が低いため、地上が強く暖められると大気が不安定になりやすくなります。暖かく湿った空気が流れ込めば、雷雨や局地的な大雨につながることがあります。
この現象は、季節平均としてのジェット気流の位置だけでは説明できません。短期間の波の切り離しや停滞も、気圧の谷の形を変える重要な環境条件です。
気圧の谷の「深さ」だけで悪天候の強さは決まらない
深いトラフは強い寒気や大きな波動を伴うことがありますが、谷が深ければ必ず大雨や大雪になるわけではありません。
実際の天気には、下層の水蒸気量、前線、地上低気圧の位置、大気の安定度、地形なども必要です。深い谷があっても空気が乾燥していれば降水は少ないことがあります。
逆に、比較的浅い谷でも、非常に暖かく湿った空気が流れ込み、前線付近で上昇流が強まれば大雨になることがあります。
したがって、谷の深さは大気の状態を示す重要な指標ですが、天気への影響は他の条件と組み合わせて判断する必要があります。
上空の気圧の谷を見るときのポイント
季節や環境による違いを理解するには、次の点を合わせて見るとわかりやすくなります。
- 谷が日本の西・日本付近・東のどこにあるか
- 500hPa等高度線がどれくらい南へ張り出しているか
- 谷に伴う寒気が強いか弱いか
- 偏西風やジェット気流が平年より北か南か
- 偏西風の蛇行が大きいか、東西流が強いか
- ブロッキングが発生しているか
- 地上の低気圧・前線、水蒸気の分布がどうなっているか
これらを見ると、「なぜ今週は谷が深いのか」「なぜ冬と夏で谷の位置が違うのか」を、大気全体の流れから理解しやすくなります。
まとめ
上空の気圧の谷が季節や大気環境によって深さや位置を変えるのは、気圧の谷が偏西風の蛇行と暖気・寒気の分布によって形成される波の一部だからです。
冬は赤道と極の温度差が大きく、ジェット気流が強く南寄りになりやすいため、強い寒気を伴う深いトラフが中緯度まで南下しやすくなります。夏は温度差が小さくなり、ジェット気流が北へ移るため、大きな谷の活動域も北寄りになります。
さらに同じ季節でも、偏西風の蛇行、寒気と暖気の移動、ブロッキング、熱帯の対流活動、エルニーニョ・ラニーニャなどによって、谷の位置・深さ・移動速度は変化します。
つまり、上空の気圧の谷は固定された地形のようなものではなく、地球規模の大気循環の中で絶えず形を変える構造です。季節だけでなく、そのときの大気全体の温度分布と流れを見ることが、谷の変化を理解する鍵になります。
コメント