フェーン現象

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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: foehn phenomena)とは、山の斜面にあたったのちに山を越え、暖かくて乾いた下降気流となったによってその付近の気温が上がる現象のこと。

フェーン現象という名前は、フェーンドイツ語: Föhn)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が考案した風炎である。

簡単にいうと、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がある。そのため山の斜面を上昇すると空気は冷やされるが、湿った空気は温度が下がりにくい。一方、山で乾燥した空気は、下降に従って温度が上がるが、山を昇るときよりも温度の変動幅が大きい。このため元の気温よりも高くなる。

分類[編集]

フェーン現象には二つの種類がある。すなわち、熱力学的な断熱変化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オーストリアの気象・気候学者ハン(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、気象力学(特に気象熱力学)の研究で業績を上げた。

湿ったフェーン-非断熱加熱説[編集]

具体的な例から説明する。ここに、ある山があるとし、その山の高さを1000m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減少するので、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、山を上昇中のどこかで空気が飽和してが発生し、最終的には山にを降らせる。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1000m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[編集]

ハンはまず前者の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してしまう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[編集]

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の時には火の扱いに厳重な注意を払わなければいけない(鳥取大火(1952年4月17日、鳥取市)は有名)。

日本におけるフェーン現象[編集]

1933年(昭和8年)7月25日の午後3時、山形県山形市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(現在の最高記録は2013年8月12日高知県四万十市〔=アメダス〕で観測された41.0℃)。なお、同時刻の相対湿度は26%であった。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。しかしながら、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、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℃、北見市で37.0℃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℃と観測史上最も高い気温となる。

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37.8℃を筆頭に、網走郡美幌町と北見市で37.2、常呂郡置戸町境野で37.0℃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。 この日、音更町で観測された37.8℃は、これ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)に並ぶものとなった。真夏でもない6月上旬だったが、観測史上最高の記録を更新した地点が続出した。

フェーン現象が起こると、冬季でさえ25℃を越えることがある。例えば、2009年2月14日には静岡県静岡市で26.2℃、同熱海市網代で25.4℃、神奈川県小田原市で26.1℃、同海老名市で25.3℃、石川県金沢市で26.1℃など2月としての最高気温を多数の地点で記録したが、元々南から温かい風が入っていたことや、西側にある山脈を越える際にこの現象が起こったと見られている。

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、季節風によって日本海側でや雨を降らせた後、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(俗にいう「からっ風」)。

世界におけるフェーン現象[編集]

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地方風もまたフェーン現象を伴う。サウスダコタ州1943年1月22日にわずか2分間で摂氏27度も気温が急上昇する現象が発生している。また同じサウスダコタ州では1911年1月10日にわずか15分間で摂氏26度も気温が低下した記録がある。

参考文献[編集]

  • 新田 尚 著,天気予報技術研究会編集「最新 天気予報の技術 改訂版」東京堂出版2000年9月 ISBN:4490204132

関連項目[編集]