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2020/9/23 22:33

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偏西風と貿易風の向きが違うのはなぜですか?

偏西風と貿易風の向きが違うのはなぜですか? 高校地学です。

気象、天気 | 地学39閲覧

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「原則」 北半球におけるコリオリの力は、「進行方向に対して右に曲がる」ように作用します。 「貿易風」 貿易風は、ハドレー循環によって中緯度高圧帯から南に向かって吹く風が、コリオリの力によって進行方向に対して右側に曲げられる方向に吹いています。南に向かって吹く風が進行方向の右側に曲げられるので、 「貿易風は南に対して右方向である西に吹く風」になります。 「偏西風」 偏西風は、フェレル循環によって中緯度高圧帯から北に向かって吹く風が、コリオリの力によって進行方向に対して右側に曲げられる方向に吹いています。北に向かって吹く風が進行方向の右側に曲げられるので、 「偏西風は北に対して右方向である東に吹く風」になります。

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偏西風は中緯度地方を年間を通じて卓越して吹く定常的な西寄りの風です。 亜熱帯高圧帯から温帯低圧帯に吹く風で、地球の自転による転向力(コリオリの力)のため西寄りの風となります。 北半球で考えます。 どこの地点でも同じ角速度で西から東へ回転していますが、赤道の距離が最も長く北に行くほど距離が短くなるため、相対的な速度(地球の外から眺めた速さ)は赤道が速く、北に行くほど遅くなります。2つの電車が西から東に動くとき、速度が同じなら、南の電車から北の電車にボールを投げれば同じところに届きますが、北半球では北の電車が遅いので南の電車からボールと投げたらどうなりますか。南の電車から見て、ボールは右にそれるように見えます。 これが地球の回転力(コリオリ)の影響です。 次に大気はザックリいうと赤道付近で空気の層が厚く、北極で薄くなっています。 遠心力の最大は赤道です。 対流圏の厚さは赤道付近で16kmほど。北極は8kmほどなので半分ですね。気圧とは空気の重さですから、気圧の大きい方から小さい方へ移動します。 平均すると気圧の大きい南から小さい北へ気流は移動します。 ところが上で述べたようにコリオリによって右に右にと気流はそれます。 南から北に向かう気流がどんどん右にそれます。そして最終的には西から東へ移動します。 平均的に見れば偏西風は西から東に流れるのです。 あくまで平均で、季節や地形によって、気圧の位置関係によって蛇行しますから、東から西に動くこともありますが、全体的にみれば常時、西から東と考えて間違いありません。 ただし地表付近では摩擦が大きいため低気圧では反時計回りに中心に収束し、高気圧では時計回りに中心から外へ発散します。しかし摩擦がない上空で北半球では低圧部を左に見て風が吹きます。 貿易風は赤道付近で強い日射のために生じた上昇気流は、圏界面付近を極に向かって流れるが、地球の自転によるコリオリの力を受けて次第に東寄りに向きを変え、緯度30度付近で滞留するため、下降流となって海面(地表面)に吹き下ります。 これが亜熱帯高気圧であるが、ここから、先に述べた上昇流により生じた赤道付近の低圧部に向けて南北から吹き込む気流が貿易風です。 北半球では北風、南半球では南風になるはずだが、やはりコリオリの力の影響を受け、北半球では北東貿易風、南半球では南東貿易風となる。 そのために、偏西風と貿易風は向きが違うのです。

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地球の自転と太陽エネルギー吸収の赤道上昇気流と 放射冷却の極下降気流や中緯度気圧変化に因るもので、 太平洋、大西洋、インド洋ベンガル湾で出来る、 ハドレー循環が、造り上げていると言って良いと思います。

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上図の様に、地球の自転は各緯度の東回りの速度に差を生じ 赤道付近が最も早く、温度が高く軽い水蒸気が上昇気流を生み この緯度に入る北半球大気は遅い速度の北域から侵入するので、 西に遅れ貿易風と成ります。 貿易風が上昇した後北側に押され遅い地域に入りますと、 その地域より東向きに早い大気となり(ハドレー循環)偏西風と 成ります。