なぜ温帯低気圧は気圧が下がるのですか？

台風だったら中心で、水蒸気が凝結して潜熱でしたっけ？それが出て暖かくなるから気圧が下がるらしいですが、温帯低気圧はそういう中心の暖かい空気は無いですよね？それなのになぜ気圧が下がるのですか？

No.9 回答者： omi3_ 回答日時： 2014/03/14 13:37

水蒸気を含んだ空気があって、

それに、より温度の低い空気が隣接した場合、

密度が違うので、水蒸気を含んだ空気は上昇します。
（くどさが嫌いなのであちこち端折ります）
断熱膨張で冷えるので、雲ができ、
潜熱で周りより温度が高くなります。
ここです
温度の高い空気は、密度が低い＝気圧が低い、のです。

上昇したのなら上に乗っかる空気があるはず、
なんて言わないでね。　押し広げたんですよ。

という事は、”上昇した雲の下は気圧が低い”　と言えます。
たしかに
積乱雲は周りの空気を押しのけているように見えますね。
モクモクとか天頂の広がりとか、そうだったんだぁ。
思考実験って面白いなぁ。　機会をありがとう。

温帯低気圧は、大きすぎて実感できないね。

No.8 回答者： OYAZ1962 回答日時： 2014/03/02 14:00

皆様のやりとり、興味深く読ませて戴きました。

で、一つ気になったのででしゃばります。

熱対流による大気の循環の視点が欠けているので、かみ合ってない気がしたのですが。
地表付近(海上も含む)と上空の大気温度差により上昇気流が発生しているのが低気圧、下降気流が発生しているのが高気圧。という空気循環の視点を持つとかみ合うのでは？

素人が余計な口出ししてすみません。

No.7 回答者： Willyt 回答日時： 2014/02/15 07:20

>上昇気流3cm/s程度の流れで、数十hPaの気圧の低下をもたらすものでしょうか？それについて、回答いただけますでしょうか？お願いします。

　気圧の低下は上昇気流よるものだけではありません。水平な風によっても気圧は下がるのです。速度エネルギーはあらゆる方向への速度の二乗に比例して増加します。その分気圧はエ速度エネルギーの増加に反比例して減少しますから、少しの風速変化に対しても気圧は大きく下がるのです。ちなみに冬の爆弾低気圧の上昇気球はそんな生やさしいものではありませんよ。ただ、上空の空気に阻まれてなかなか上へ昇れない空気は地表で渦を巻きながら上へ上がれるのを待つのです。渦というのはこのようにして起きるのです。洗面台の穴が小さいと渦が起きやすいですよね。穴が大きいと水はどんどん下へ落ちられるので渦は起きません。穴が小さいと下へ落ちられない水が落ちるのを待って渦を作るのです。その水平速度によるエネルギーの増加分も気圧を下げる原因になるのですよ。

　風速が１ｍ／秒増加したときの気圧変化を１とします。風速が倍の２ｍ／秒になると増加する速度エネルギーは４倍になりますから、気圧の低下はは風速１ｍ減少したときの４倍になるという具合です。

この回答への補足

>上空の空気に阻まれてなかなか上へ昇れない空気は地表で渦を巻きながら上へ上がれるのを待つのです。

すいません。返事遅くなりました。１）まず、なぜ上空の空気に阻まれるのですか？
２）それから温帯低気圧は暖気が寒気の上に這い上がることで、位置エネルギーが運動エネルギーに転化されて
渦が強まるんですよね？でも上昇流が上で阻まれて這い上がれなければ、
運動エネルギーへの転化も起きませんよね？つまり風速も速くならないと思います。
そうなれば、気圧の低下も起こらない・・そうなりそうなものですが、そのへんはどうですか？

補足日時：2014/02/22 13:10

No.6 回答者： Willyt 回答日時： 2014/02/13 07:27

>すいません．ベルヌーイの定理って何ですか？

>高校まででは習わなかったと思いますが
>温帯低気圧の中心の気圧が低下する理由と言うのは
>高校生ぐらいの知識で、理解できる内容ではないのですか？

物理の時間に必ず教わっている筈です。これはエネルギー保存則です。速度も気圧もエネルギーですから一方が上がれば一方が下がるという簡単な道理です。その他に温度もありますが、流体の中ではその影響はあまり大きくないので、取り扱うエネルギーを２つに限定することが多いのです。

この回答への補足

ベルヌーイの定理については勉強しておきます。
ですが、この質問ではそのことを聞いてませんので本論にもどします。

下の補足でも書きましたが、上昇気流3cm/s程度の流れで、数十hPaの気圧の低下をもたらすものでしょうか？それについて、回答いただけますでしょうか？お願いします。

補足日時：2014/02/13 08:27

No.5 回答者： kamobedanjoh 回答日時： 2014/02/12 21:07

NO.２ さんに対するあなたの補足で、事態が了解出来ました。

あなたは既に正解を知っていて質問なさっては居ませんか？

台風の勢力が衰えるのは、概ね季節風帯に入ってからです。温暖・湿潤な大気の補充が衰えたとき、台風の定義から外れ、熱帯低気圧に逆戻りするか、寒暖差の明らかな両気団の境界付近に居れば温帯性低気圧となるか、そのどちらかです。
季節風は、大陸からの冷気と海洋性暖気の接触する領域で吹きます。
つまり、寒気団と暖気団が接触する付近で、一旦衰えた台風も、両者の温度差により、暖気が寒気の上に押し上げられる、その作用が強ければ、台風から温帯域の低気圧に名称変更された後でも、十分に発達し得るはずですね。

この回答への補足

＞台風から温帯域の低気圧に名称変更された後でも、十分に発達し得るはずですね。

この「発達」というのは、中心気圧の低下ということですよね？
暖かい空気が冷たい空気の上に乗り上げることで、なぜ低気圧の中心気圧が下がるのでしょうか？位置エネルギーが運動エネルギーに代わるのが温帯低気圧というのらしいですが、その運動エネルギーへの転換が中心気圧が下がることにどう、作用するのでしょう？

補足日時：2014/02/13 08:23

この回答へのお礼

高校地学程度の気象の理解はあるつもりです。いや、でもこういう質問をしているということは、その理解がないということなのでしょう。

私が理解している気圧というのは、頭の真上の空気の重さだということです。温帯低気圧の中心なら暖い空気と冷たい空気の上下関係が逆転するだけで、頭の真上の空気の総量はかわらずに、気圧も低下しようがないのではないですか？でも変わるんですよね？なぜですか？誰かの回答にあるようなベルヌーイの定理で、上昇気流が1m/s強くなるごとに、地上の気圧は1hPaずつ下がるとか（仮にですよ？具体的な数字は分かりませんが）、地学の教科書に書いてないようなことが起こっているのでしょうか？

そもそも気圧が低くなれば、そこに空気が流れ込んで、すぐに気圧は元に戻りそうなものですが・・・水蒸気の流れ込みや加熱が続けば維持されると書いてる人もいますが、熱帯低気圧ならそれでいいんでしょうが、台風のように中心で潜熱による空気の加熱がない温帯低気圧でも、その考え方があてはまるものなのでしょうか？

お礼日時：2014/02/13 13:49

No.4 回答者： Willyt 回答日時： 2014/02/12 16:29

>「今の時期ですと、ベーリング海とかオホーツク海とか950hPaくらいに下がるやつもありますが、

>そんなふうに温帯低気圧が発生して時間が経つごとに、その中心の気圧が低くなっていく、その理由を知りたいのです。

　それは台風も同じですよね。上昇気流が激しくなるとベルヌーイの定理によって圧力が下がるのですよ。これは渦巻きが激しくなるほどその気圧変動は大きくなります。

この回答への補足

すいません．ベルヌーイの定理って何ですか？
高校まででは習わなかったと思いますが
温帯低気圧の中心の気圧が低下する理由と言うのは
高校生ぐらいの知識で、理解できる内容ではないのですか？

それと台風も同じ？
じゃあ中心に暖かい空気の塊があって、それで中心の気圧が下がると言う理解は間違いですか？

補足日時：2014/02/12 16:54

この回答へのお礼

流れが速くなると気圧が低下するのをベルヌーイの定理と言うんですね？

でも上昇気流で低気圧の上の方に空気がたまれば
低気圧は解消しますよね？

低気圧はだいたい３～４日程度は維持しますから、
その間は上昇気流があると言うわけで、
で対流圏の厚さが10km程度だとおもいますが、
つまりその高さを３～４日かけて登るわけで
計算すると秒速３cm程度の上昇気流なんです。

その速さの上昇気流が、数十ヘクトパスカルの
気圧の低下をもらたすものなのでしょうか？
いや、もたらすのだとおっしゃるならいいですが・・

お礼日時：2014/02/12 17:35

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/02/12 10:09

No.2です。

＞明確な構造の違いがありますよね？
　いいえ、
『熱帯の海上で発生する低気圧を「熱帯低気圧」と呼びますが，このうち北西太平洋（赤道より北で東経180度より西の領域）または南シナ海に存在し，なおかつ低気圧域内の最大風速（10分間平均）がおよそ17m/s（34ノット，風力８）以上のものを「台風」と呼びます。( http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/typhoon/1-1 … )』

＞「台風が温帯低気圧に変わりました」なんて気象庁が発表する
　のは、『最大風速（10分間平均）がおよそ17m/s（34ノット，風力８）』以下に下がったら低気圧と呼ばれます。

＞暖気と寒気の交ざりあいの段階に達したときに温帯低気圧に変わるわけですよね？違いますでしょうか？
　違います。

＞周囲から大気が流れ込めば、すぐに気圧は元に戻りませんか？
　加熱や水蒸気の供給が続けば長持ちします。
　『しかし，移動する際に海面や地上との摩擦により絶えずエネルギーを失っており，仮にエネルギーの供給がなくなれば２～３日で消滅してしまいます。』

　『』は、気象庁 | 台風とは( http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/typhoon/1-1 … )より引用。

この回答への補足

＞「台風が温帯低気圧に変わりました」なんて気象庁が発表する
＞　のは、『最大風速（10分間平均）がおよそ17m/s（34ノット，風力８）』以下に下がったら低気圧と呼ばれます。

17m/s以下の台風は、単に「熱帯低気圧」ですよね？９９年以前ならば「弱い熱帯低気圧」とされていたものです。

最大風速が２５m以上の台風がそのまま温帯低気圧になった例がありますが、それはどう考えますか？
例えば、去年の台風１８号です。
http://www.data.jma.go.jp/fcd/yoho/data/typhoon/ …
温帯低気圧になったあと、むしろ中心気圧が下がってます。
風速が弱まるはずありません。

あなたの台風と温帯低気圧の認識の仕方に疑いをもたずにはいられません。
まぁ、そのことを議論するのがこの質問の本題ではありませんが。

話を本論に戻します。ちょうどこの１８号の例がありますが、
温帯低気圧の中心気圧が下がることの理由を教えて下さい。
加熱や水蒸気の供給が続けば長持ちするとあります。それは分かりました。
ただ単に長持ちするだけじゃなく、中心気圧がさらに下がる理由です。
温帯低気圧の中心には台風のような暖かい空気の固まりは無いはずです。
冷たい空気と暖かい空気が交ざりあってる場所ですから。
それなのに中心気圧が下がるのはどうしてなんでしょうか？

補足日時：2014/02/12 11:49

この回答へのお礼

補足です。

１気圧30℃の空気が含むことの出来る水蒸気は１リットルにつき0.03グラムです。これは底面１cm2で高さが1000cm=10mの空気の柱に含まれる水蒸気が0.03グラムであることと同じです。
大気の高さはだいたい10km＝1万m
それらから計算すると、１気圧30℃、底面1cm2で高さ1万メートルの空気の柱に含むことが出来る水蒸気は30グラムです。つまり空気が完璧に飽和すれば30g分軽くなるだけです。
30グラムを気圧に直すと30hPaです。
ただ、大気は上空に行けば気温下がるし、気圧も下がるから含められる水蒸気量は少なくなるわけで30g丸々軽くなるわけでなく、軽くなる程度はもっと小さいでしょう。
しかし、現実の温帯低気圧は950hPaとか１気圧（1013hPa)から30hPa以上に下がっているものはざらです。こういうのをどう考えますか？
水蒸気以外に、気圧を低くする要因が働いているはずです。それは何でしょうか？

お礼日時：2014/02/12 12:21

No.2 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2014/02/12 09:02

台風と低気圧は便宜的なものですよ。

熱帯でできる低気圧のうち風速が一定値を超えると台風---低気圧との差はありません。
熱帯低気圧と温帯低気圧の差は発生地点での区別に過ぎません。

ではなぜ気圧が下がるか？？？

これも極めて単純な話で
□□□□□□□□□□□
□□□□□□□□□□□
　　　と大気の層があって一部が暖かくなると
＿＿←┼┼→＿＿＿＿＿
□□□┼┼□□□□□□
□□□┼┼□□□□□□
　　　と体積が増します。それは横に逃げてしまうので
□□□┼┼□□□□□□
□□□┼┼□□□□□□
↓↓↓→←↓↓↓↓↓↓　その部分の圧力が下がるために周囲から大気が流れ込む

このように、大洋上では模式化できますが、もう一点は、理科で学んだアボガドロの法則・・・
「同温同圧同体積の気体は同じ数の気体分子を含む」
よって、気体の同体積の質量は、その気体の平均分子量に比例するのです。
水蒸気を大量に含めば、水の分子量は１８ですから、乾燥大気の平均分子量は約28.9ですから、湿潤な大気は軽くなります。その下では軽い大気が乗っているため気圧が下がる。気圧が下がると周囲から大気が流れ込む。

＞温帯低気圧はそういう中心の暖かい空気は無いですよね？
　温度だけでなく、湿度も忘れないように!!!
　　気圧など圧力(物理)、アボガドロの法則(化学)、理科は互いに強く関連しています。バラバラだとダメですよ。

この回答への補足

あげられた模式図で考えれば、周囲から大気が流れ込めば、すぐに気圧は元に戻りませんか？

それと台風は周りは低緯度の暖かい空気だけでできて、
温帯低気圧は低緯度の暖かい空気と高緯度の冷たい空気の交ざり合いで
できるものだから発生地点の区別でなく、明確な構造の違いがありますよね？
でなければ、「台風が温帯低気圧に変わりました」なんて気象庁が発表するわけないですから。つまり台風が台風であるゆえんの中心の暖かい空気の核が消えて、暖気と寒気の交ざりあいの段階に達したときに温帯低気圧に変わるわけですよね？違いますでしょうか？

補足日時：2014/02/12 09:20

No.1 回答者： Willyt 回答日時： 2014/02/12 07:19

低気圧というのは比較の結果なのです。

周りの気圧より低いと絶対的な気圧にかかわりなく低気圧ということになります。温帯低気圧は冬には海で発生します。何故なら冬には大陸が冷えるのに海水温はさほど下がらないので大陸の空気よりも気圧が低くなるのです。そうするとこの低気圧に向って大陸の冷たい空気が下へ潜り込むように流れて来ます。そうするとこれが海水で暖められるために上昇気流が起き、これが渦巻きを作り、海水を吸った蒸気が断熱膨張のために上空で雨や雪になって降って来るのです。夏には反対に低気圧は大陸に生じますが、太平洋高気圧に阻まれて日本にやって来ることは殆どなく、日本は晴れた暑い日が続くのです。

この回答への補足

スイマセン、言葉足らずでした。
低気圧は周りとの比較で気圧が低いのは分かりますが、
爆弾低気圧と言われるのがあるように、
温帯低気圧も中心気圧が低下するじゃないですか？

今の時期ですと、ベーリング海とかオホーツク海とか950hPaくらいに下がるやつもありますが、
そんなふうに温帯低気圧が発生して時間が経つごとに、その中心の気圧が低くなっていく、その理由を知りたいのです。

補足日時：2014/02/12 08:48