冬目立たぬ気団がなぜ日本上空通過で超低気圧に発達？

質問

2014/12/17　天気予報で明日は北海道で96*ｈPaの双子低気圧が吹雪、海上には50ｍ/ｓの突風を予測した。なぜ低気圧が日本の上を通っただけで、こんなにも低気圧に発達するのか訳が分からない。周囲にはこれといった高気圧も低気圧もない。発達の理由がわからない。

　出だしは１６日九州の南海上で1006ｈPaの低気圧だという。大体この気圧値は私の知る低気圧ではない。高気圧と低気圧は絶対値ではなく相対的に、差分の凸を囲んで名づけると知っているが、それにしてもなんで北海道に行くと気圧が下がっていくのだろうか教えてほしい。意外すぎる。

回答No.4

fujic-1990

１番回答者です。ＮＨＫのシリーズ特集「大災害」を見直しての補足です。今年の10月ですか、タモリが出ていた番組です。

　そのシリーズの集中豪雨についての回、始まって13分目あたりから「短時間豪雨」のメカニズムについて解説していました。

　画面とナレーションを総合すると、

　「海面から上がった水蒸気は上に行くと冷えて、水滴になる。水滴になるとき水蒸気は大量の熱を放出する。大量の水蒸気は膨大な"熱"を出して水滴になるが、その時の熱が空気を暖めてさらなる上昇気流を産み、まわりに大量の雲（積乱雲）ができる。水滴がぶつかり合って大粒になって上昇気流では支えきれなくなった時、この雲が一気に大量の雨になる」

　というようなものです。冬ならば大豪雪ですね。

　名前は忘れましたが、丹頂鶴が極寒の冬を過ごす北海道の川で、もうもうたる朝霧が立ち上っているシーンが（丹頂鶴がシルエットになって美しいので）よく報道されますが、あのように、川の水温と気温に差があれば極寒でも水は湯気が立って目に見えるほど激しく蒸発します。

　極寒の地でも大量の水蒸気はできるのです。したがって、上記「海面から上がった水蒸気は・・・ 」という説明は冬でも成立します。

　これ、つまり水の「凝固熱」が、質問者さんの求めていた「熱源」かもしれません。

お礼

ご回答ありがとう

補足

ご回答ありがとうございます。
　　なるほど原理はいつも変わらない。凝固熱も原理ですね忘れてました。きっと大きな熱源です。

　しかし、原理はいつも変わらない、海流もそれ程大きな変化はしない。ジェット気流もそれほど変化しない。

　でも突然に爆弾低気圧を作った変化はなんだろう。原理は通常天候を説明するが、突然変化を説明しない。
　いつもの原理では突然の爆弾を説明せず、爆弾にはならない。

　周囲の気候に風の変化も天気の変化も感じなかった。
　地上を表した天気図にもいつもと変わらなかったように思った。

　それでも天気予報は爆弾低気圧の発生を予報した。
　が、その理由は図にも現れず、どんな働きがあったのか原因を説明していなかった。

　原因説明とか図とか理解できる説明がほしかった。昔の爆弾経験と同じ図で同じシナリオが続いたからだと予報しているようだった。

回答No.3

fujic-1990

１番回答者です。補足質問を拝見しました。

> 気圧を上下させるには・・・ 本質的に熱源が必要

　（・・・ 部省略は回答者）

　なるほど、「熱源」があれば納得できるわけですね。

　海水は塩水ですので、0度になっても凍りませんが、とりあえず今も10度以上はあるはずです。とすれば、それに接した空気も10度以上のはずです。

　空気と水では比熱が違うので、水と空気が接している場合に影響を受けるのは空気のほう。ですから、空気のほうが海水の温度に合ってしまいます。

　他方、上空にはマイナス36度くらい（北海道あたりはマイナス43度くらい？）の冷気（気体）が入って来たはずなので、海面近くの空気と上空の空気の温度差は40～60度。立派に対流はおきます。

　対流によって降下してきた冷気は、また海水によって暖められて上昇します。

　なぜなら、くどいですが「水の比熱」は全物質中で最大ですので、降下してきた冷気は、海水を測れないほどちょっぴり冷やしますが、反面自分（降下してきた冷気）は、すごく（暖まってすぐ上昇するそれほど暖まりませんが理屈としてはこの場合最大55℃くらい）暖かくなります。

　水と空気では比熱が比較にならないほど違いますので、接触した冷たい空気は海水から熱をもらって、それまでよりは暖かくなる。で、上昇する。同時に冷たい空気が降りてくる。

　言い方を変えると、比熱が物質最大の水（海水）が、空気の対流をおこし、おこし続ける「熱源」になります。

　どんどん空気は暖まるものの、海水温はほとんど変わらないのですから、火を燃や続けているのと同じになります。

　質問者さんは熱源として、陸地を想定してみたうえでそれを否定なさっていますが、陸地は海水よりも暖まりやすく「冷めやすい」ので、冷気が降下してくるとすぐ冷たくなります。

　したがって、短時間ならともかく、いつまでも「熱源」として働くことはできません。

　風のなかで、「陸風」「海風」というのがありますが、これは日中の太陽によって簡単に暖まったり冷たくなったりする「陸」の性質が原因でおきる現象です。陸を構成する砂や岩の比熱は小さいので、すぐ影響されてしまうのです。

> 海流は空気との界面が接触水平面だけなので効率が低い。

　そうでもないです。日差しも、直接は関係ないです。要は、海面と上空の気温差ですね。

　それに、「界面が・・・ 効率が低い」なら、台風だっておきないはずです。台風は海で、海からの影響で誕生するのですから。

　南洋の日差しは熱いですが、夜になればなくなります。台風は消滅するはずです。

　台風にエネルギーを与えて、夜も成長させ続けているのは海。冷めにくい海水の持つエネルギーなのですから（陸地や海水を温めているのは日差しですから、まったく無関係ではないですが、直接の関係はナイ）。

　で、水温10℃の海水だってエネルギーは持っています（絶対零度より上ならエネルギーを持つ）ので、理屈はフィリピンあたりも北海道あたりも同じなのだ、と思います。

　（余談ですが、極近くの低気圧が台風のように目を持った渦にならないのは、地球の自転の関係だと思います）

お礼

ご回答ありがとう

補足

>水と空気では比熱が比較にならないほど違いますので

比熱　空気　～0.24　　水1でなるほどです。　

＞「水の比熱」は全物質中で最大　

とはどういうことでしょう。知識が無いので、わからない。

砂岩の比熱は14だそうです。それよりも大きいのでしょうか。

回答No.2

gakup

昨日のニュース番組で解説していましたが、大陸からは真冬以上の冷たい寒気が、南海上からは10月並の暖かく湿った暖気が日本上空に入ってきていたそうです。こういった現象は天気予報で目にする地上天気図では現れてきません。
天気図には他にも高層天気図というものがあり、よく「気圧の谷があり・・・」などと言うときがありますが、この”谷”は地上天気図には現れていなくても高層天気図を見るとよく分かるものです。
http://www.jma-net.go.jp/ishigaki/school/200303/upperpage.htm

寒気と暖気がぶつかり合う時、その温度差が大きいほど、上昇気流が強くなります。さらに＃１さんが書いてるように北海道沖の海水温がまだ高いため、低気圧に水蒸気が供給され、これらが上空で冷やされて水滴になると潜熱が放出されます。それによって空気はさらに上昇するため上昇流が活発化し、地上の気圧がどんどん下がります。
さらに二つ玉低気圧というのは、日本列島を北と南に挟んで同時に北東へ進む低気圧ですが、この時南北の気温差が大きいことが多く、この低気圧自体に発達しやすい要素が含まれています。二つの低気圧は発達しながら北東へ進むので、その結果、北海道付近で勢力が大きくなり大荒れの天気になることが多いようです。

このようにいくつかの条件が重なって、今回、急激に低気圧が発達したものと思われます。

お礼

ありがとうございます。
　テレビの解説には地上天気図が使われていたが、高層天気図は、地上とは全く異なって険しい状況だったということなのかな。
　それにしても気圧をほとんど１日で50ｈPa変える熱源が周囲にあるのが実感できない。

回答No.1

fujic-1990

変化をモニタしていたわけではないので推測ですが、

> 出だしは１６日九州の南海上で1006ｈPaの低気圧だという

　その出だし低気圧が北海道に行って、低気圧発達の「引き金」になったのではないでしょうか。

　記憶によると、昨今、北海道上空に「非常に冷たい空気」が流れ込んでいたはずです。

　周辺の冷たい空気は新潟当たりまで来ていたと思います。

　上記「出だしの低気圧」が北海道に行った時、その上空に非常に冷たい空気があった。冷たいので、当然ながら、下降しよう下降しようとしていた。

　他方、海水温は高い（相対的に。以下すべて相対的な話）。その海面で暖められた空気は上昇しよう上昇しようとしている。

　その天と海の間に「出だし低気圧」がやってきて、（そんなにひどい低気圧ではないので）そよそよと、周辺の空気を吸い込んで上へ送り出した。

　なんでもそうですが、静止しているのを動かすのは大変ですが、いったん動き始めれば加速するのにそれほど力はいりません。

　号砲一発。引き金はひかれ、海上の暖かい空気は上昇を開始し、上空の非常に冷たい空気は下降を開始する。

　絶対温度で見れば全然違いますが、相対温度差で言えば、夏の台風のできあがる状況と同じ状況が発生してしまったように思えます。

　その結果、台風並みの低気圧が発生してしまったのではないでしょうか。

お礼

ご回答ありがとう

補足

分かりやすい回答をありがとうございます。

　気圧を上下させるには周囲からの圧縮力または、気団自身の拡張の慣性力、もしくは本質的に熱源が必要だと思うのです。熱源は日射もしくは、低温、または高温の海流でしょう。海流は空気との界面が接触水平面だけなので効率が低い。山野は熱交換の接触面が大気に対して広い。でも冬の日射。穏やかであるべきではないでしょうか。

　熱源という原因が冬の日本周辺地域にあるか、いやないだろう、私には今信じられない。それも山野の上を通り抜けた後に、たった１日で５０ｈPa変わったようになった。