傾度風はどっちが強い


farmerfさん(2013/06/24))
H13、第二回 専門(一般?)問6で傾度風が問われました。低気圧中心から離れるほど遠心力は小さく、傾度風速は大きいということですが
これは正しいのでしょうか?風速は中心に近いほうが大きい、というのと矛盾しませんか?

低気圧性循環の傾度風は、低気圧の内側と外側でどちらが強いか。
「傾度風」は、低気圧と高気圧で向きは逆になるが、「気圧傾度力」「コリオリ力」「遠心力」の作用結果として決定される。

では、低気圧の気圧傾度が全域で一定だとしたら、下図のA点(低気圧の中心に近い内側)と、B点(中心から離れた外側)では、どちらの傾度風が強いだろうか。

「低気圧の中心に近いA点が強いに決まっているだろう」
という、思い込みは一旦、心に収めて、次の図を見ていただきたい。

低気圧性循環の傾度風は、
 (1)気圧の傾きによって気圧傾度力が与えられる
 (2)傾度風の速度と半径rによって、遠心力が決まる。
 (3)バランスを合わせるようにコリオリ力が決まる。
 (4)「気圧傾度力」=「遠心力+コリオリ力」となるまで、(2)に戻って傾度風が調整される。
 (5)最終的に、傾度風の強さははコリオリ力に比例する。

この理論では、中心に近い内側のA点の風が弱いことになる。
我々の実感とはかけ離れたものだ。台風など低気圧では、中心に近いほうが風が強いに決まっている。こんな理屈は間違っているのだろうか。

いやいや、前提条件として与えられた、気圧傾度が一定な低気圧など自然界にはほとんど存在しないことに気が付くべきだ。
図を示そう。

左が、上の理論で使った模式低気圧の断面構造だが、中心まで一定間隔の等圧線で描かれる低気圧など現実にはあまり見られない。
実際の低気圧は、右図のように、中心に近いほど気圧傾度が大きくなる構造になっているのだ。
中心付近の気圧傾度が大きいと、理屈はどうなるだろうか。

遠心力の増加を補っても足りないほどにA点の気圧傾度力が大きければ、コリオリ力が大きく働き、B点よりも傾度風が大きくなる。
実際の台風や低気圧では、このような原理によって、中心近くの風が強くなっているのだ。

試験問題では、現実には起こりにくい条件での設問があるので、常識にとらわれない理論的な判断が必要になることも多い。
特に一般知識では、盲点を突く意地悪な問題が増えているので注意しよう。
 (2013/06/28)

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