フェーン現象の例
フェーン現象 (フェーンげんしょう、英語 : the Foehn phenomenonまたはFoehn wind )とは、気流 が山 の斜面 にあたったのちに風 が山を越え、暖かくて乾いた下降気流 となってその付近の気温 が上がる現象をいう。
名称
フェーン現象という名前は、フェーン (ドイツ語 : Föhn : 南風 )というアルプス 山中で吹く局地風 が由来であり、この局地風はアルプスを越えて吹く乾いた暖かい風のことである。現在は一般用語として使われており、本来のフェーンのほかに、北米のロッキー山脈 を越えて吹く風チヌーク など、世界各地の同様の風もフェーンと呼ばれる。なお、漢字による当て字は岡田武松 (おかだ たけまつ)が考案した風炎 である。
原理
空気中に含まれる水蒸気 が凝縮する際に熱を放出させる(凝縮熱 )。山の斜面を風 が吹きあがるとき空気は冷やされるが、このとき水蒸気を多く含んでいると、露点 に達したときに凝縮熱が放出されるので温度が下がりにくい。上昇につれて、含んでいた水蒸気を雨などとして失い、山を越えるまでに乾燥した空気は下降に伴い加熱されるが、与えられた凝縮熱を戻す先がないのでもとの気温よりも高くなる。フェーン現象が起こると冬季 であっても気温が暖かくなることがある。
比較的温かく乾いた(温位の高い)空気の塊が、山を越えて地表に降りてくる場合にもフェーン現象が起こる。この場合には山を越える際に雲と雨は発生しない[1] 。
日本の富山平野 で発生するフェーン現象の8割が力学メカニズムによって発生していることが、2021年の筑波大学 の研究によって明らかになった[1] [2] 。
分類
フェーン現象には二つの種類がある。すなわち、熱力学 的な断熱過程 によって起こるフェーン現象と力学 的に起こるフェーン現象である。前者を湿ったフェーン、後者を乾いたフェーンという。乾いたフェーンは風が山を越えなくても起こるフェーン現象として知られている。この両者の現象の発生を唱え、フェーン現象の本格的な研究を行ったのは「近代気象学の父」とも称されるオーストリア の気象・気候学者ユリウス・フェルディナント・フォン・ハン (英語版 ) (Julius Ferdinand von Hann、「J.F.ハーン」と表記する例もある)(1839年 - 1921年)である。ハンはフェーン現象の研究のほか、上昇気流 による断熱変化、高気圧 論など、気象熱力学を主とした気象力学の研究で業績を上げた人物である。なお、富山平野 で観測されたフェーン現象の内80.8%は力学的なフェーンで19.2%は二つのフェーンが混在した複合型であった。[3]
湿ったフェーン - 非断熱加熱説
ここに、高さ1,000mの山があるとする。その麓を地点A、さらにその山を越えた麓を地点Bとする。地点Aの気温を15℃とし、ここで地点AからBの方向に向けて風が吹いているとする。もちろんその風は、山肌にぶつかり行き場を失って上昇気流として山を登り始める。気温は高度とともに低下するので、この風が空気を飽和 させるのに十分な水蒸気 を含んでいる場合、上昇中のどこかで空気が飽和して雲 が発生し、最終的には山に雨 を降らせる。湿った空気の温度減率(これを湿潤断熱減率 という)は、空気中に含まれる水蒸気が凝縮 する際に熱を放出させる凝縮熱 から、平均の温度減率(0.6℃/100m)よりも小さい。すなわち湿潤断熱減率は約0.5℃/100mである。その割合で温度が低下していくならば、山の頂上(1,000m)付近では温度が10℃となるはずである。また、吹き降ろすときには水蒸気の凝結がないので温度減率(これを乾燥断熱減率 という)は湿潤温度減率よりも大きい約1℃/100mである。そうするとB地点での温度は20℃となる。よってB地点ではA地点よりも気温が高く、乾燥した風が吹くということになる。このフェーン現象は、湿った空気を前に伴ったものという意味で湿ったフェーン現象と呼ぶ。水蒸気と分離した結果、温位 が上昇した空気が力学的に下降する現象と言える。その性質により山地の前後で相当温位 はほぼ保存する。
乾いたフェーン - 力学説
ハンはまず非断熱加熱説を研究したとされるが、その後ハンは風上側で水蒸気の凝結を伴う断熱変化が起こらなくても、フェーン現象は十分起こりうるということを考え出した。あまり厳密な説明ではないが、これは次のような事柄である。今、湿ったフェーンが起こったときと全く同じ状態の例を考える。A地点の気温は15℃だが、この空気は上昇せずに、そこにとどまっているとする。また、空気の平均的な気温減率は約0.6℃/100mなので、これに従うとその時の山頂の温度は9℃ということになる。この山頂の空気が乾燥しているとすると、B地点に下降気流として下りてきたときの温度は乾燥断熱減率より19℃ということになる。よってA地点の空気よりもB地点の方が高いのでフェーン現象が起きたことになる。これはもとから乾いた空気が力学的にフェーンを起こしたという意味で乾いたフェーンと呼ばれる。空気が山を登り、その後空気が重くなって吹き降ろすことは明らかだが、流体力学 では空気が単に地面と平行に移動していて、山の頂上付近にさしかかると、風の速さによってはその空気が下降気流となって下降することが知られている。これが乾いたフェーンを起こす原因ともなる。もともと温位 が相対的に高かった上空の空気が力学的に下降する現象とも言える。
被害
フェーン現象は時には非常に乾燥した強い突風ともなることがあるので、一旦火災が起こると消火しにくく、広がりやすい。広範囲にわたる深刻な被害を招くこともある。よって、フェーン現象が起こっている時には火の扱いに厳重な注意を払うのが肝要である。
1952年4月17日、鳥取市で発生した鳥取大火 はフェーン現象による大火の代表例である。
各国におけるフェーン現象
日本
この節には独自研究 が含まれているおそれがあります。 問題箇所を検証 し出典を追加 して、記事の改善にご協力ください。議論はノート を参照してください。(2014年7月 )
1933年 (昭和8年)7月25日 の午後3時、山形県 山形市 の気象官署 で日本における当時の最高気温40.8℃を記録したのもフェーン現象が一因とされる。なお、同時刻の相対湿度 は26%だった。当日は、日本海を北東に進む台風がもたらした暖かく湿った空気が、南よりの山越え気流となって山形盆地 に吹き降りていた。しかし、25日14時の風向と風速がSWの風1.2m/sと弱いことから盆地地形で顕在化しやすい日射過熱の効果も大きかったと考えられ、この40.8℃という気温はフェーン現象のみが原因とは言えない。
2010年 6月26日 における例では、モンゴル付近の暖気が西風によって流れ込み北海道の日高山系や大雪山系を越えて吹き降ろしたことにより北海道東部各地では、時季はずれの猛暑になり、北海道 足寄町 で37.1℃[9] 、北見市 で37.0℃[10] など、局地的に猛暑日を記録した。さらに、例年真夏日が観測されることが極めて稀である釧路市 では32.4℃[11] と観測史上最も高い気温となった。
また、2014年 6月3日 にも2010年6月26日の時と似たような条件となり、北海道河東郡音更町 駒場で観測された37.8℃[12] を筆頭に、網走郡美幌町 [13] と北見市で37.2℃[14] 、常呂郡置戸町 境野で37.0℃[15] とオホーツク海側の地域各地では軒並み36℃以上となり、内陸部地域を中心に35℃以上の猛暑日、北海道の大部分で30℃以上の真夏日を観測した。音更町で観測された37.8℃は、2019年5月26日に佐呂間町で39.5℃となった気温まで、北海道で観測された最高気温の極値(1924年7月12日に帯広市 で記録)に並び、多くの各地でそれまでの観測記録を更新した地点が続出した。
2018年 8月22日には、富山県 富山市 で観測史上最高に並ぶ39.5℃[16] 、翌23日には新潟県 胎内市 中条 で40.8℃[17] 、同三条市 で40.4℃[18] 、同上越市 大潟 で40.0℃[19] 、新潟市 [20] や村上市 で39.9℃[21] を観測するなど、いずれもそれまでの観測記録を大きく塗り替える猛烈な暑さとなった。この暑さの要因は、西日本を縦断した台風20号がもたらす南からの暖かく湿った空気によるもので、比較的遅い速度で通過したため長時間高温持続した。なお、先述の23日の記録は、2019年時点で最も遅い時期の40℃、北陸地方初の40℃、午前中唯一の40℃(三条)記録となっている。
2019年 5月26日、大陸からの流れこんできた暖気により、増毛町と紋別小向で25℃を下回らず熱帯夜(当時の時点)となり、北海道東部の地域を中心に午前の早い時間帯から35℃以上の猛暑日を観測、14時07分に、佐呂間町 で39.5℃[22] と北海道内で史上初めて39℃台の気温に到達した。また、帯広市[23] 及び足寄町[24] と池田町の38.8℃[25] と北見市の38.1℃[26] をはじめ、これまで観測されたことのなかった38℃台の気温を9地点で記録し、それまでの5月として国内の最高気温記録であった1993年5月13日の埼玉県 秩父市 で観測された37.2℃の記録を北海道の各18箇所の気温が上回り[27] 、国内における5月の最高気温記録及び、北海道内でこれまで観測された37.8℃の最高気温の極値も95年ぶりに大幅に塗り替えるなど、異例づくめのものとなった。なお、帯広市から日高山脈 を挟んで南側にある襟裳岬 では14時時点で12.0℃に留まっており[28] 、フェーン現象の影響を受けた地域との差が対照的となった[29] [30] 。
フェーン現象は山地が多い日本でも頻繁に起きる現象である。日本では日本海に台風 や前線 を伴う温帯低気圧 があり、強い南風が吹くとき日本海側では暖かく乾いた風が吹く。実際、春にこの現象によって日本海側では一気に雪解けが進むことが多い。これだけではなく、例えば冬に季節風 によって日本海側で雪 や雨を降らせた後、山を越えて太平洋側に乾いた空気として吹くのもフェーン現象と考えてよい。しかし、空気のもとが寒気なのでいくら山を越えても太平洋側の温度はそれほど暖かくなることは通常ない。これは俗にいう「からっ風 」である。
アメリカ
アメリカのロッキー山脈を吹き下ろすチヌーク と呼ばれる局地風 もまたフェーン現象を伴う。サウスダコタ州 で1943年 1月22日 にわずか2分間で27℃も気温が急上昇する現象が発生している。
脚注
参考文献
関連項目
ウィキメディア・コモンズには、
フェーン現象 に関連するカテゴリがあります。
ボーラ現象 - フェーン現象に対して、強風時に気温が低下するものをこう呼ぶ。
からっ風
気象病
気温
チヌーク
ヘアドライヤー - ドイツ語のFöhnは、ヘアドライヤーの意味でも使われる。これが伝わって、チェコ語(fén)、ロシア語(фен、フェーン風の方はфёнと使い分ける)、ウクライナ語(фен)などでも同様である。