地球中緯度における偏西風の気象学的特性と大気循環

偏西風（へんせいふう、英語: Westerlies）とは、広義には極を中心に西から東に吹く地球規模の帯状風をいい、成層圏や熱帯の上空にみられる西風も含まれます。一般的には、南北両半球の中緯度帯の対流圏を年間を通して吹く西風を指し、平均的に緯度30度から65度の範囲で西から東へ向かって流れる気流です。

発生の仕組みと大気循環

偏西風は、熱帯地域の加熱を中心とするハドレー循環と、極地域の冷却を中心とする極循環という二つの子午面循環の間の層厚（温度差）の違いと、地球の自転に伴うコリオリの力によって発生します。

南北両半球の回帰線付近の上層では、赤道側からの流れと極側からの流れが収束して下降気流となり、高圧帯である亜熱帯高圧帯を形成します。この亜熱帯高圧帯から高緯度側へ吹き出す風が偏西風であり、低緯度側へ吹き出す風が貿易風となります。地球の自転の影響を受けるため、北半球では南西偏西風、南半球では北西偏西風の傾向を示します。

ジェット気流との関係

偏西風は高度とともに強まる性質を持ち、対流圏界面付近で風速が最大に達します。特に風速が極めて強い狭い領域はジェット気流と呼ばれ、北半球の冬季には偏西風が発達して平均風速が毎秒80メートルに達することもあります。

偏西風波動と気候への影響

赤道と極の間の温度差が大きくなると、偏西風は南北に大きく蛇行するようになります。この現象は傾圧不安定に起因する偏西風波動と呼ばれます。偏西風波動には、波長が約10,000 kmの超長波、3,000から8,000 km程度の長波、以及び3,000 km以下の短波が存在します。

中緯度帯における移動性の高気圧や低気圧は、一般的に偏西風の流れに流されて西から東へ移動します。偏西風が南北に蛇行する際、北半球においては最も北上した地点が気圧の尾根に、最も南下した地点が気圧の谷に対応します。この蛇行のパターンは日々の天気予報だけでなく、季節ごとの気候や異常気象にも大きな影響を与えます。