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大?循環 （たいきじゅんかん、 英語 ：atmospheric circulation）とは、 地球 の 大? の大規模な循環のことである。 太陽 から地球への 熱 の供給が原因となって?生する現象。「大?大循環」また地球表面を南北方向に割った?面（子午面）の循環であることから「平均子午面循環」「子午面循環」とも呼ばれる ^[1] 。

大?循環は、海洋における 風成循環 および 熱?循環 と?ぶ、地球上の大循環の1つである ^[1] 。

一見、大?の流れは絶えず移り?わっているように見えるが、地球規模で?週間から?か月の長いスパンで見ると大?の流れは基本的には一貫しており、大規模な循環の構造を成している。

大?循環のメカニズムとその解明の?史 [ 編集 ]

地球の熱輸送を?う大?循環 [ 編集 ]

?象 現象の原動力となるのは 太陽 から 地球 への 熱 供給、つまり太陽からの光（ 太陽放射 ）である。太陽放射を受ける量は平均すると赤道付近で最も多く、緯度が高い 北極 や 南極 に近づくほど少なくなる。一方、地球から出ていく熱（ 地球放射 ）の緯度による差は同じような?化をするものの、太陽放射に比べて?化が小さい。よって、約40°より低緯度では出ていく熱より入ってくる熱の方が多く、高緯度では逆に出ていく熱の方が多い。これを聞くと低緯度は?度が上がり?けて高緯度は?度が下がり?けるように思えるが、?際はそうはならない。熱が低緯度から高緯度へ輸送されているからである ^[2] 。

緯度方向、つまり南北方向の熱輸送を?う機構は大きく分けて3ある。 海流 による輸送、大?の流れによる輸送、 ?熱 （ ?態?化 に伴い熱を吸?放出し、大?とともに水蒸?や雲として）輸送の3つである。全?でみると、海流よりも大?と?熱による輸送の方が量は多い ^[2] 。

ハドレ?の大?循環モデル [ 編集 ]

18世紀 にイギリスの?象?者 ジョ?ジ?ハドレ? は、?時知られていた貿易風と偏西風を?明する理論的な大?循環モデルを提案した。低緯度で暖まった大?が上昇して高緯度に向かい冷やされて下降することで、大?上層では低緯度から高緯度へ、地表付近を含む大?下層ではこれを補うために高緯度から低緯度へ大?が移動する。そして地球の自?により高緯度から低緯度へ向かう下層の風は西向き（東風）に、低緯度から高緯度へ向かう上層の風は東向き（西風）に曲がるが、 運動量保存の法則 から風はだんだんと加速されるため、高緯度では下層でも西風が卓越する。また低緯度の下層の?際の東風は運動量保存を考えた時よりも?いが、これは摩擦による減速の?だと考えた。ここでハドレ?が考えた運動量保存は正しくなく、?際には角運動量が保存される（ 角運動量保存の法則 ）のだが、モデル自?は一部正しかった ^[2] 。

現在の大?循環モデル [ 編集 ]

?際の大?では、ハドレ?のモデルと異なり、極付近の風は西向きの風（東風）、中緯度の風は低緯度から高緯度へ向かう東向きの風（西風）である。また循環構造も、?純に赤道と極の間で循環しているのではなく、3つの大きなセルからなっていることが、後の?究で分かった ^[3] 。

南北の循環 [ 編集 ]

ハドレ?循環 [ 編集 ]

18世紀 にイギリスの?象?者 ジョ?ジ?ハドレ? がその理論を提唱したことからこの名が付いた。太陽熱で暖められた空?は上昇するのだが、 赤道 付近には地球上で最も多くの太陽熱が供給されるため、「 熱??束? 」または「赤道低??」と呼ばれる恒常的な 低?? ?が?生する。熱??束?では巨大な積?雲の群れが ?束線 に沿って連なっており、 ?象衛星 ?像などでその姿を見る事が出?る ^[3] 。

熱??束?で上昇した空?は?界面（ ?流?界面 ）に達したあと水平に?がり、中緯度地域の上空へ流れ?む。ここで次第に冷やされた空?は下降し、中緯度（北緯?南緯30度付近）で「 ?熱?高?? 」または「中緯度高??」と呼ばれる 高?? ?となる。?熱?高??から吹き出す風は 貿易風 として熱??束?に向かって吹き?む。こうして、上空では赤道から中緯度へ、地上付近では中緯度から赤道へ向かう、1つの閉じた循環ができる。これを「 ハドレ?循環 」という ^[3] 。

地球表面を長い距離移動する風は 自? の影響（ コリオリの力 ）を受けて、高緯度から低緯度へ向かう風は西向きに曲げられるため、貿易風は 北半球 では北東貿易風、 南半球 では南東貿易風となる ^[3] 。

ただし、 地軸 （ 赤道傾斜角 ）の傾きにより季節によって太陽が天頂へ?る地域（太陽熱を多く受ける地域）は?わるため、熱??束?は季節によって南北へ移動する。このことから、?密には熱??束?が位置するのは「赤道」ではなく「 熱赤道 」となる。

ハドレ?循環は、熱??束?で上昇した空?が中緯度高??へ移動する事で熱をより高い緯度へ運ぶため、「直接循環」と呼ばれている ^[3] 。

フェレル循環 [ 編集 ]

19世紀にアメリカの?象?者 ウィリアム?フェレル によって理論付けられたため、この名が付いた。ハドレ?循環で生じる中緯度の?熱?高??は赤道だけではなく高緯度にも風を吹き出していて、高緯度（北緯?南緯60度付近）の「 ?寒?低?? 」または「高緯度低??」と呼ばれる低???に向かって 偏西風 として吹きこみ、そこで上昇し、上空で再び中緯度まで?ってくる。こうして、上空では高緯度から中緯度へ、地上付近では中緯度から高緯度へ向かう、1つの閉じた循環ができる。これを「 フェレル循環 」という ^[3] 。

フェレル循環は、 熱力? 的に見るとハドレ?循環と極循環の2つの大循環によって引き起こされる2次的な循環で、「間接循環」と呼ばれることがある。また、北緯?南緯30 - 60度付近の中高緯度では移動性高??と ??低?? が交互に?んで東へ流れていくのが普通であり、熱??束?が恒常的に存在しているのに?して、「?寒?低??」は天??上で認められないことも多く、?週間以上から1年にわたる長い期間の??配置を平均して初めて出現する「見掛け上の」低??である ^[3] 。

間接循環であるフェレル循環は、偏西風そのものが熱を運ぶのではなく、「偏西風波動」（主に 傾?不安定波 や プラネタリ?波 から構成されている）と呼ばれる偏西風?の南北への蛇行によって熱を運ぶ ^{[4] [5]} 。 中緯度の場合、南北方向の循環によって熱が運ばれるのではなく、大?が水平面上で波を打って流れることによって熱を輸送している。つまり、低緯度の暖かい空?が高緯度に流れ?んだり、高緯度の冷たい空?が低緯度に流れ?むことによって、低緯度側から高緯度側に熱を運んでいる。このような波動が卓越する循環を「ロスビ?循環」と言う。 なお、偏西風は上空でも吹いており、北緯?南緯30度付近（フェレル循環との境界）で最も?く、北緯?南緯60度付近（極循環との境界）付近でも?い。これらを ジェット?流 といい、細かくは前者を?熱?ジェット?流、後者を寒?前線ジェット?流という ^{[6] [1]} 。

極循環 [ 編集 ]

極地域の寒冷な空?は下降し「 極高?? 」と呼ばれる高???になっている。ここから吹き出す風は 極東風 として高緯度低??へ吹きこむ。一方上空ではこれを補うため高緯度から極地域に風が吹く。これが「 極循環 」である。極循環は他の2つの循環よりも弱い ^[3] 。

中層大?の循環 [ 編集 ]

ハドレ?循環、フェレル循環、極循環は?流??の循環である。これより上空の中層大?（ 成層? と 中間? ）では、主に成層??で低緯度から中緯度への風、成層?と中間?にまたがる規模で夏極から冬極 ^[7] への風の2つの風系がある。これを「 ブリュ?ワ??ドブソン循環 」といい、 オゾン層 を構成する成層? オゾン の生成に深く?連している ^[8] 。

東西の循環 [ 編集 ]

海陸風 [ 編集 ]

陸の 比熱容量 は海より少ないため?まりやすいことから、地上では日中は海から陸へ、夜は陸から海へ、上空ではこれらと逆の向きに風が吹く。この風を 海陸風 と呼ぶ。同じように、季節の?化においても似た現象が起こり、これを 季節風 という。季節風は大陸規模であり、地上では夏は海洋から大陸へ、冬は大陸から海洋へ風が吹く。

ウォ?カ?循環 [ 編集 ]

太平洋 と周?の大陸の間では、 海陸分布 により「 ウォ?カ?循環 」と呼ばれる東西の循環が存在する。

赤道付近の太平洋で暖められた大?は西太平洋で上昇し、東と西に分かれて循環している。東に向かった大?は東太平洋で下降し、西へ向かった大?は インド洋 や 大西洋 で下降する。この循環によって、西太平洋と東太平洋の間で大きな海水?の差ができ、冷たい東太平洋から暖かい西太平洋への海水の流れが生じる。

ウォ?カ?循環は、20世紀前半にインドの天文台の所長を務めたイギリス人?象?者 ギルバ?ト?ウォ?カ? にちなんで名づけられた。ウォ?カ?は季節風の特性からその?化を調べたものの、最終的には失敗に終わった。しかしこの?究が、後に「南方振動」と呼ばれる太平洋?インド洋間の???化の?係性の?見につながることとなった。

海水?がいつもどおりであればウォ?カ?循環は「正常」に?くが、海水?が?化するとウォ?カ?循環にも異常が現れる。何らかの原因で西太平洋での大?の上昇が弱まると、貿易風が弱まって東太平洋の海水?が上昇し、ウォ?カ?循環が崩れる。海洋と大?の?方で異常が生じるので、これらを??して「エルニ?ニョ?南方振動」(ENSO)と呼ぶ。

大?循環の模式? [ 編集 ]

該?する高???低??（固有名）	???	循環系?風?
	極高??
		極循環 - 極東風
アリュ?シャン ? アイスランド	?寒?低??
		フェレル循環 - 偏西風
北太平洋 ? シベリア ? チベット ? アゾレス ? 北アメリカ	?熱?高??
		ハドレ?循環 - 貿易風
（ 熱?低?? ）	熱??束?
		ハドレ?循環 - 貿易風
オ?ストラリア ? マスカリン ? セントヘレナ	?熱?高??
		フェレル循環 - 偏西風
	?寒?低??
		極循環 - 極東風
南極	極高??

• 赤道低??の「熱?低??」は低??の種類名。?寒?低??でこれに??する低??の種類は主に ??低?? 、 寒冷低?? 、 極低?? 。

脚注 [ 編集 ]

?考文? [ 編集 ]

• 小倉義光 『一般?象?』第2版、東京大?出版?、1999年 ISBN 978-4-13-062706-1
• 岩槻秀明 『最新?象?のキホンがよ?くわかる本』第2版、秀和システム、2012年 ISBN 978-4-7980-3511-6

?連項目 [ 編集 ]

• 風成循環
• テレコネクション
• 熱?循環
• 水循環
• 炭素循環
• ヘルマン?フロ?ン
• ロスビ?循環