気象学とは？ わかりやすく解説

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「ハインリヒ・ヘルツ」の記事における「気象学」の解説

1878年の夏、ミュンヘン工科大学にいたころの指導教官が気象学者の ヴィルヘルム・フォン・ベゾルト（ドイツ語版） であり、そのころから気象学にも深い興味を抱いていた。しかし、ベルリンでヘルムホルツの助手をしていたころにいくつか論文を書いた程度で、気象学の業績は多くない。例えば、液体の蒸発についての研究、新たな湿度計の考案、湿潤な大気が断熱的に変化したときの特性をグラフを使って判定する方法などの論文がある。

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「亜熱帯前線」の記事における「気象学」の解説

フェレル循環とハドレー循環により、中緯度地域の上空では、常に南北の空気が衝突している。北側は冷たい温帯の空気、南側は暖かい熱帯の空気であり、温度差がある。これにより前線が生じる。ただし、衝突した気流は下降気流となって流出するため、雲はほとんど発生しない。 前線を挟む気団の性質で分類した寒冷前線や温暖前線などのいわゆる「前線」とは異なり、「亜熱帯前線」というのは地球の各地域の気候を考慮した概念である。 亜熱帯前線付近では、前線だけではなく強風帯も生まれる。亜熱帯ジェット気流(Js)といって、東向きの強風帯であり、偏西風に含まれる。ただし、亜熱帯前線の南北の空気は温度差があまり大きくないため、亜熱帯ジェット気流もそれほど強くない。 両半球とも、亜熱帯前線の高緯度側には熱帯気団、低緯度側には赤道気団がある。 寒帯前線は、上層では気温などの南北差（不連続）があるが、下層では南北差がほとんどなく前線は現れない。よって、地上天気図ではほとんど確認することができないが、移動性の高気圧・低気圧の移動に大きく関与している。高層天気図で確認できる。 梅雨前線や秋雨前線は、亜熱帯前線に対応してできる。梅雨や秋雨の時期は、寒帯ジェット気流が南下してきて、亜熱帯前線の南北の温度差が増し、低気圧や前線ができやすくなる。

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「洞穴学」の記事における「気象学」の解説

「秋芳洞」を参照 「あぶくま洞」を参照 洞内気流や気温、湿度、洞内霧などについて研究が行われる。地中温度はふつう-50cmで日変化が、-10mで年変化が消失すると言われるが、カルストのような洞穴地帯ではそれをはるかに越える数倍から数十倍の深/奥部まで外気温の影響がみられる。これは洞窟系や割れ目系を通じて外気の流出入（煙突効果）や、雨水の浸透が激しく起こることによる。煙突効果がみられず、また地表水の洞内への浸透が少ない洞窟では地表温度の影響を受けにくい。冬季に氷点下に下がった気流が大量に洞内に流れ込むような洞窟では、冷たく密度の大きい空気が洞内に滞留し、夏季にも洞内の気温が氷点下に維持され、氷による洞内装飾が見られることがある。このような洞窟を氷洞（氷穴）という。洞内気流が地表との間の未知の連絡洞の探査に応用されることもある。煙突効果が起こることによる洞内気の季節的な二酸化炭素分圧の変化によって、洞穴生成物は主として冬季に成長するという研究もある。

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「ロバート・フィッツロイ」の記事における「気象学」の解説

しかしフィッツロイは汚名を着せられなかった。1848年9月にイギリスに戻るとウーリッジの造船所の本部長に任命された。1849年3月にはフリゲート艦アロガント号の艦長に任命された。1851年に不健康のため現役を退き、同年ダーウィンを含む13人の推薦によりロンドン王立協会の会員に選ばれた。フランシス・ボーフォートのもとで、王立協会会長の推薦によって気象データ収集のための新設された部門、商務省の気象局長に選ばれた。これは現代のイギリス気象庁の前身にあたる。 フィッツロイは船の船長が情報を集めて報告できるように器具を手配した。彼は何種類もの気圧計（フィッツロイ・バロメータ）を設計して配布し、それぞれの港に設置された。20世紀においても気圧計にはフィッツロイの特徴的な見解が彫刻された。「上昇したとき：冬に気圧計が上昇すれば霧の前兆である。」 1859年に蒸気クリッパー、ロイヤルチャーター号を沈めた大嵐（Royal Charter Gale）はフィッツロイに暴風警報（storm warning）の必要性を感じさせた。イギリス学術協会の依頼で彼は1860年6月6日に政府から認可を受けて暴風警報センターを設置した。彼は国内13地点の気象観測結果を電報で集めて、その現状を分析して暴風警報の発表を開始した。これは今でいうナウキャストであり、厳密には気象予報と異なる。しかし、彼は1961年8月1日から気象予報をも民衆に対して独断で発表し始めた。彼は気象理論に関してはドイツの気象学者ハインリッヒ・ドーフェの信奉者であり、異なる性質の気流の衝突を重視していた。しかし当時はそれはきちんと理論化されておらず、科学的にも認められていなかった。 当時の気象予報には怪しげな占星気象学を用いた物も少なくなく、気象予報の発表には政府やイギリス科学界は科学の信頼性を失墜させるものとして反発した。彼は気象予報を科学としてではなく、実用的な技術として民衆の役に立つと考えていた。彼は気象予報を科学的な予測（prediction）と区別するために「フォアキャスト（forecast）」という造語まで作った。現在ではこの語は気象予報の意味で広く使われている。また気象予報を体系化するために1863年「Weather Book」に出版した。これは当時の科学的な見解からはかなり先進的だった。彼の死後に統計学者フランシス・ゴルトンを委員長とする調査委員会が組織され、その勧告により一般向けの気象予報は1866年5月28日に中止された。しかし、同様に中止された暴風警報は要望されて再開されるなどの混乱が生じた。一方で、気象予報はその後13年間にわたってイギリスでは発表されなかった。

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「イマヌエル・カント」の記事における「気象学」の解説

カントは気象において、1756年4月にケーニヒスベルクで「風の理論の説明に対する新たな注解（Neue Anmerkungen zur Erlauterung der Theorie der Winde）」を発表した。これは、風に関して以下の５つの考えからなっていた 。 加熱が持続する限り、場所による加熱の違いは風を引き起こす。 暖かい空気は、冷たい空気に置き換わる。 赤道から極への風は、地球の自転により次第に西風になる。 東風の貿易風も、同様に地球の自転による。 モンスーンは、3.の原因によっても説明される。 カントは、イギリスの気象学者ジョージ・ハドレーによる地球規模の風の考え方を発展させ、極向きの上層の流れが存在しているという結論に達し、この上層の風が地表風と接触するとき、さまざまな現象が起きると考えた 。これが大規模な風同士が接触して顕著な気象が起こることの初めての考えとなった。また、これら大気循環の原因に関する記述を含んだカントの自然地理学に関する教科書や講義ノートは19世紀になって出版され、広く使われた。カントの風に関する考えは、その後19世紀のドイツの気象学者・物理学者ハインリヒ・ドーフェが発展させ、イギリスのロバート・フィッツロイ提督が行ったイギリス気象局での気象予報の根拠の一つとなった。カントの気流同士の接触という考え方は、今日の気象学でいう前線という概念の元の一つとなった。

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「ジョン・フォン・ノイマン」の記事における「気象学」の解説

ジュール・グレゴリー・チャーニー、フョルトフトとともに気象力学の草分けの一人。気象学や気象予報において数理モデルとコンピュータを使う斬新な手法を持ち込み（数値予報）、天気を操るアイディアも提案し、地球温暖化も予測した。

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「ハインリッヒ・ウィルヘルム・ドーヴェ」の記事における「気象学」の解説

1827年、論文「Drehungsgesetz」を発表した。この中でドーヴェは、熱帯低気圧が気流の回転渦であることを主張した。ただし、ドーヴェが回転渦であることを主張したのは熱帯地域で発生する低気圧についてのみで、地球上すべての低気圧が渦になることは考えていなかった。 1849年、王立プロイセン気象研究所の所長に任命された。就任当時、プロセイン全土で37の気象観測所があったが、これを1860年代の終わり頃には120ヶ所まで増やした。ドーヴェは、気温の月平均値）、5日間平均、10日間平均、緯度平均値、平均気温の偏差などを導入し、統計的に気候を分析する手法を導入した。 グスタフ・キルヒホフは、ドーヴェを「気象学の創始者」と評価した。一方で、「頑迷なドーヴェがドイツの気象学の近代化を遅らせた」という批判も存在した。

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「ヘリシティー (流体)」の記事における「気象学」の解説

気象学において、ヘリシティは、対流運動環境から空気塊への渦度の遷移に一致する。ヘリシティーの定義には、風および渦度の水平成分のみが用いられる。その定義は次のとおりである: ここで、Z は高度、Vh は速度の水平成分、そしてζh は渦度の水平成分である。

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「ルイス・フライ・リチャードソン」の記事における「気象学」の解説

リチャードソンは気象学に興味を持ち、微分方程式を離散化して数値的に解くこと（数値解析）による天気予報、すなわち現在使われている数値予報の原理を思いつき、実際にその計算を行った。大戦中に集めたデータを用いたが、当時の計算技術の制限のためにわずか6時間の予報に2ヶ月かかり、しかも数値の処理に問題があったため予報は失敗に終わった。1922年に彼は著書の中で「64,000人の計算者を巨大なホールに集めて指揮者の元で整然と計算を行えば実際の天候の変化と同じくらいの速さで予報が行える」と見積もった。「リチャードソンの夢」と呼ばれるこの構想は、コンピュータにより1970年代に実用化され、またその後の並列HPC技術とその応用（すなわち、自然現象の計算はその多くが並列化可能である、という原理）を見事に予言したものと現代では評価されている。

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「キンク」の記事における「気象学」の解説

気象学において、キンクとは、主に停滞前線において、前線上に低気圧が発生する前触れとしてみられる、前線のねじれのこと。主に温帯低気圧の発生時に見られる現象。 ふつう、停滞前線は東西方向に伸びていて直線に近い。しかし、前線のある部分が北に少し盛り上がり、これが次第に大きくなってやがて前線自体が折れ曲がって、東側は温暖前線、西側は寒冷前線に変わることがある。この初期状態を「キンクができた」などという。 停滞前線ではなく、直線的に接している温暖前線と寒冷前線の間にできることもある。停滞前線の上空では、傾圧不安定波による気圧の谷と気圧の尾根が存在し、これらに対応して上空ではジェット気流の南北へのうねりが生じている。このうねりが大きくなると、気圧の谷と共に寒気の渦が分離される。この上空での一連の変化に対応して、地上で前線の変形と低気圧の発達が起きる。うねりが大きくなり始めた段階で、気圧の谷の東側地上にキンクができる。キンクが成長すると共に、天気図上にも低気圧が現れ発達する。

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