フェレル循環

フェレル循環：地球大気の中緯度を彩る風の流れ

地球の大気は、赤道から極域へと複雑な循環を描いています。その中で、中緯度（およそ緯度30度から60度）に位置するフェレル循環は、地球規模の気象現象を理解する上で非常に重要な役割を果たしています。

フェレル循環は、緯度30度付近で下降し、緯度60度付近で上昇する大気循環です。南北両半球に存在し、地表における太陽放射量の違い、地球の自転、そして他の大気循環（ハドレー循環や極循環）との相互作用によって形成されています。

ハドレー循環、極循環との関係

地球の大気循環をシンプルに捉えると、赤道付近で上昇した空気が極域で下降するという大きなループが思い浮かびます。しかし、実際には、赤道付近で上昇した空気は、緯度30度付近で下降し、貿易風となって赤道に戻るハドレー循環が存在します。一方、極域で下降した空気は、極東風となって緯度60度付近で上昇し、再び極域に戻る極循環が見られます。

フェレル循環は、このハドレー循環と極循環の間に位置する、いわば「中間の循環」です。緯度30度付近の高圧帯で下降した空気は、西寄りの風（偏西風）となって緯度60度付近の低圧帯に流れ込み、そこで上昇します。その後、再び緯度30度付近の高圧帯へと戻るループを描きます。

フェレル循環の特性：間接循環と偏西風

ハドレー循環や極循環は、「直接循環」と呼ばれ、熱源（赤道）で上昇し、冷却源（極域）で下降する構造をしています。これに対し、フェレル循環は「間接循環」であり、高温で下降し、低温で上昇するという、ハドレー循環や極循環とは逆の構造をしています。

フェレル循環において重要な役割を果たすのが、偏西風です。偏西風は、フェレル循環が卓越する中緯度地域で西から東へ吹く風で、その波状の流れ（傾圧不安定波）が、熱の南北輸送を担っています。南北の温度差が大きいほど、偏西風の波動は発達し、熱輸送も活発になります。

見かけ上の循環？

貿易風や熱帯収束帯、極偏東風などは、比較的安定して観測されます。しかし、偏西風や中緯度高圧帯、高緯度低圧帯は、季節変動が大きく、日々の天気図上では、温帯低気圧の移動に伴い常に変化しています。温帯低気圧の構造において、暖気の上昇、寒気の下降運動があり、長期間平均すると、これが中緯度高圧帯や高緯度低圧帯を形成する要因となります。このため、フェレル循環は、これらの平均的な気圧配置や風の流れから見出される「見かけ上の循環」と解釈されることもあります。

ジェット気流との関係

温度風の関係により、偏西風の風速は高度が高くなるほど強くなります。対流圏界面付近に存在する、強い偏西風の流れはジェット気流と呼ばれ、フェレル循環の上層部において重要な役割を担っています。

まとめ

フェレル循環は、地球大気における複雑な循環系の一要素として、中緯度地域の気象現象に大きな影響を与えています。ハドレー循環や極循環との関係、偏西風との密接な関連、そして「見かけ上の循環」という側面も踏まえることで、地球規模の大気現象の理解を深めることができます。 今後の研究により、フェレル循環の理解はさらに進むことが期待されます。

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