導入
いくつかの診断用天気予報技術は、何世紀にもわたって、特にコンピューターが開発される前の 20世紀に開発されました。私たちは時々「経験則」について話します。
歴史的
人間が空を観察し始めて以来、気象条件を長期間にわたって観察することで、気象条件とその多かれ少なかれ長期的な変動とを関連付けることが可能になりました。最も単純な手法は、天候の持続性を信じることであり、その後に気候学的傾向と同様の事例の統計が続きます。
ノルウェー気象学学校は、1919 年にはすでに、圧力と温度の条件の変化を大気流体力学と結びつけることにより、中緯度低気圧システムの発生周期モデルを広めました。 1922 年、ルイス フライ リチャードソンは、大気の原始方程式を反復計算してその動きを評価する方法を提案しました。しかし、コンピューターが発達する前には、方程式をタイムリーに解く方法はありませんでした。
その後、数人の気象学者が気象システムの発展の典型的な事例を検討し、利用可能な初期パラメータに従って低気圧の進化の速度と強度を知ることを可能にする規則を導き出しました。これらは実際には気象理論と統計に基づいた技術です。したがって、それらは偶然や直感の結果ではありません。
1970 年代以来、コンピュータは気象データを使用してリアルタイムで方程式を解くことを徐々に可能にしてきました。このようにして得られる数値天気予報は、予測期間の長さと空間解像度の両方において年々向上しています。ただし、数値モデルには定義上、大気のカオス的な性質により計算が不安定になり、結果が歪む可能性があります。したがって、気象学者が気象状況を独立して評価するために、常に経験的手法が使用されます。
フロントに関するテクニック
冷気注入
ノルウェー人によって開発された気象前線の理論は、地球上の気団を分離する温度帯に沿った中緯度低気圧のライフサイクルを説明しています。すべては、赤道に向かう冷たい空気と、極に向かう暖かい空気の動きに関係しています。したがって、重要なことは、この変位を与えるために等温線リボンを湾曲させることができる領域を特定することです。冷気注入技術はこれを推定しようとします。
幅わずか数百キロメートルに広がり、寒冷地から温暖地への等温線を明確に横切る寒気流の確立は、いわゆるコールドインジェクションと呼ばれるものです。このような現象は通常、850hPa の谷と関連しており、循環メカニズムとして非常に効果的であることが証明されています。気象低気圧の発達を予測するには、次の手順に従います。
- 冷却注射の有無を確認する
- 冷却注射の時間と場所を決定する
- 周期形成を妨げるメカニズムがあるかどうかを確認する
- コールドインジェクションが発生する条件が、既存の窪みの深化または新たな周期形成に有利であるかどうかを確認します
- 環化の時間と場所の決定
本当に効果的な低温噴射の存在を判断するために、850 hPa マップ上で北緯 38 度の南に位置する等温線のリボンを探します。その等温線のリボンの両側の温度差が少なくとも 15 ℃ であることを確認します。冷気をもたらす風速は時速40キロを超えます。そのような状況が見つかると、入手可能な天気図で寒気帯の中心を追跡し、将来のその動きを推定します。
噴射が掘削に適しているかどうかを確認するには、噴射が全体の流れの南にあってはならず、空気の流れと噴射の間の角度が十分に大きい (平行ではない) 必要があります。地表の窪みの発達に最も有利なのは、振幅が重要な 500 hPa の圧力の谷と、この谷の西にある 850 hPa の冷気注入の位置です。これらのパラメータの位置と強度に応じて、表を使用して、今後 12 ～ 18 時間以内に表面の陥没が発生する可能性と強度を推定することができます。
ジョージ・テクニック
ジョージの技術は、冬の間にアメリカ合衆国の東海岸で爆発的な発展が起こることを予測するために開発されました。この地域はデータがほとんどなく、今日でも数値モデルではこの種の現象を予測することが困難です。したがって、この方法の有用性がわかります。いくつかの海洋開発事例のデータを集約して開発されました。したがって、統計的な性質があり、窪地の掘削、速度、移動方向に関する情報が得られます。予測変数として使用される 3 つのパラメーターは次のとおりです。
- 500 hPa におけるパターンに対する窪みの中心の位置
- 低気圧上空 500 hPa での循環の強さ
- 500 hPa での温度勾配。つまり、低気圧の上の温度と、その北西1000 海里の温度との差です。
発達
一般に、発達する表面のくぼみは、開いた等高線をたどる 500 hPa の高度循環下で見られる傾向がある、つまり、等高線の線が互いにずれていることが注目されています。塗りつぶされるものは、閉じた輪郭の下で見つかる傾向があります。多く発達する窪地は 500 hPa の海流の中心に位置する傾向があり、一方、あまり発達しない窪地は海流の端に多く見られます。同様に、多くを満たしている窪みは、あまり満たされていない窪みよりも多くの閉じた輪郭内で見つかります。
掘削強度
一般に、激化する窪みは、500 hPa での強い電流と温度勾配に関連していることが判明しました。さらに、爆発的に発達（充填）する窪みは、ほとんどの場合、急速に（ゆっくりと）移動します。くぼみの深さは、次の 2 つのパラメータを使用して決定できます。
- 地表のくぼみの両側にある緯度7.5 度の地点の高度差は 500 hPa です。電流に対して垂直に測定し、開いた輪郭のみを含めます。
- 低気圧の上空 500 hPa の気温と、緯度 15 度未満の北西象限の最も低い気温 (まだ 500 hPa) との差。
この目的のために特別に設計された高低差と温度差の表を使用すると、気象学者は今後 24 時間で地表のくぼみが深くなる速度を推定できます。しかしながら、この技術は、くぼみを埋める速度を向上させる方法を提供するものではない。
シフト
移動速度は、くぼみの上空 500 hPa の高さと温度勾配を測定することで得られます。測定単位は緯度 7 度で、中心点は窪地そのものです。掘削の場合と同様、高さの勾配を測定するときは開いた等高線のみを考慮します。別の表には、2 つの測定パラメータから 1日あたりの速度が緯度で示されています。
移動方向を予測するために、500 hPa でのさまざまな状況を、高度流の下での地表のくぼみの位置 (外縁、中心、内縁近く、雨の前後) に応じて 8 つのカテゴリーに分類しました。谷）および流れ自体の形状（凹面、凸面、中心が閉じているなど）。まずは現在の状況に最も適したものを見つけることが大切です。これが完了したら、該当するカテゴリに応じて指示に従ってください。
ヘンリーの法則
気象学者が直面する難しい問題の 1 つは、寒冷低気圧がいつ開き始め、下流で 500 hPa レベルの海流に移行するかを判断することです。寒冷低気圧 (冷たい空気または冷たい液滴のドームが見られる場所) は、圧力等高線が地表から 500 hPa まで閉じており、等温線 (等しい温度の線) が等圧線と平行である循環です。寒冷低気圧は数日間準静止状態を保つことができ、寒くて閉じたままである限り、曇りの状態が維持され、にわか雨の形で降水が続きます。しかし、最終的には開き、数日間曇っていた地域はその後晴れます。数値モデルでは、このタイミングを決定する際に問題が発生することがあります。
ただし、寒冷うつ病の発症の前兆である特定の兆候があります。 国立気象局の気象学者 WK ヘンリーは、この現象を徹底的に研究し、彼の名前を冠した規則を導き出しました。
- 寒冷低気圧は、主要な気圧の谷が寒冷低気圧と同じ流れで寒冷低気圧の中心から 1,200 海里 (緯度 20 度) 以内に近づくと、その流れの中で開き、動き始めます。