準地衡理論

準地衡理論は、完全な平衡からのわずかなずれのみを考慮することで、大気の方程式の複雑な絡み合いを、予報官が空気の上昇と天候の発生を把握できる単一の図に整理します。

Definition

準地衡理論は、大規模な温帯外運動のための一連の簡略化された方程式であり、そこでは風は地衡風として近似されますが、流れの進化と関連する鉛直運動を駆動する小さな非地衡部分を除きます。

Scope

このトピックでは、準地衡近似、準地衡ポテンシャル渦度とその保存、鉛直運動を診断するためのオメガ方程式、および中緯度気象システムの発展を理解するためのこれらのツールの使用について扱います。

Core questions

• 準地衡システムを定義する近似とは何ですか？
• 準地衡ポテンシャル渦度の保存は、大規模な流れをどのように支配しますか？
• オメガ方程式は、空気がどこで上昇し下降するかをどのように診断しますか？
• この理論は、中緯度低気圧の成長をどのように説明しますか？

Key theories

準地衡ポテンシャル渦度

単一の保存量で相対渦度、惑星渦度、および鉛直伸長が結合され、その進化を追跡することで大規模な温帯外流れの本質的な力学を捉えることができます。

オメガ方程式

平衡流における鉛直運動は、渦度と温度移流のパターンから診断され、予報官は雲と降水が組織化される上層トラフの前面での上昇を特定できます。

Mechanisms

流れが地衡平衡および静水圧平衡に近く保たれると仮定することにより、完全な方程式は単一の準地衡ポテンシャル渦度の保存に集約され、小さな非地衡循環は診断的に決定されます。その後、オメガ方程式は鉛直運動を微分渦度移流と温度移流に関連付け、上昇気流、およびそれが生成する雲や降水は、上層および熱場の定常的な解析から特定できます。

Clinical relevance

準地衡診断は、温帯低気圧がどこで深まり、雲と降水の帯がどこで形成されるかを予測するための主要な予報ツールであり続けており、この理論は数値モデルによって生成される大規模な場の解釈の基礎となっています。

History

準地衡理論は、1940年代後半のチャーニーのスケール解析とエリアセンの研究から生まれ、1950年代の最初の成功した数値天気予報でチャーニーとフィリップスが使用したフィルター方程式を提供し、今日でも標準的な診断フレームワークとして残っています。

Key figures

• Jule Charney
• Arnt Eliassen
• Norman Phillips

Seminal works

• charney1947
• holton2013

Frequently asked questions

準地衡とはどういう意味ですか？

これは、流れがほぼ地衡平衡にあると扱われることを意味します。風は地衡風として近似され、その平衡からのごくわずかなずれのみが保持されます。なぜなら、それらがシステムを変化させ、鉛直運動を生み出す原動力となるからです。

オメガ方程式は予報官にとってなぜ有用なのですか？

オメガ方程式は、予報官がより容易に観測できる気圧と温度のパターンから、空気がどこで上昇または下降しているかを推測することを可能にします。そして、上昇気流は雲と降水が発生しやすい場所です。