逆転層【大気の熱力学】

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ふつう、空気は上に行くほど冷たくなります。ところが、ある高さの範囲だけ「上に行くほど暖かくなる」層ができることがあります。これが逆転層です。この記事では、逆転層とは何か、どんな種類があるのか、天気にどう影響するのか、そしてラジオゾンデの鉛直分布図でどう見分けるのかを解説します。

この記事のポイント

逆転層とは

対流圏では、上に行くほど気温が下がるのがふつうです。平均すると、高さ100mあたり約0.65℃の割合で下がります。

これに対して、ある高さの範囲で上に行くほど気温が高くなる層を逆転層（気温の逆転層）といいます。

逆転層では、上に暖かく軽い空気、下に冷たく重い空気があります。このため空気がひっくり返りにくく、とても安定しています。その結果、次のようなことが起こります。

逆転層は、できる原因によっていくつかの種類に分けられます。ここからは代表的な4つを見ていきましょう。

晴れて風の弱い夜には、地面が赤外線を出して冷えていきます（放射冷却）。すると、地面に接している空気から冷やされ、地面のすぐ上がいちばん冷たく、上に行くほど暖かいという逆転層ができます。これを放射性逆転層、または地面に接してできるので接地逆転層といいます。

高気圧の中では、上空の空気がゆっくりと下降（沈降）しています。下降する空気はまわりの気圧が高くなるので押し縮められ（断熱圧縮）、温度が上がります。同時に、温度が上がるので相対湿度は下がり、とても乾いた空気になります。

この暖かく乾いた空気が、下層の冷たく湿った空気の上にふたをするように重なると、その境目に沈降性逆転層ができます。高度1〜2km程度（850〜800hPa付近）に現れることが多く、その下には層積雲などの低い雲が広がることがあります。

鉛直分布図で見ると、逆転層のすぐ上で湿度が急に下がる（非常に乾燥している）のが、沈降性逆転層の大きな特徴です。

前線では、暖かく軽い空気が冷たく重い空気の上にのり上げています。そのため、前線面をはさんで、下は寒気、上は暖気という逆転層ができます。これを前線性逆転層（転移層）といいます。

暖かい空気が、冷たい地面や海面の上に流れ込む（移流する）と、空気は下から冷やされます。すると、下が冷たく上が暖かい移流性逆転層ができます。

このほか、地表付近の空気が風によってかき混ぜられたとき、そのかき混ぜられた層の上端にできる乱流性逆転層もあります。

気象予報士試験では、ラジオゾンデの鉛直分布図（気温・湿度・風）から、逆転層の種類を判断する問題がよく出ます。次の表のポイントをおさえておきましょう。

種類	できる原因	主な場所・時間	見分けるポイント
放射性（接地）	夜間の放射冷却	地表付近。晴れて風の弱い夜〜明け方	地表がいちばん冷たい
沈降性	高気圧内の沈降による断熱昇温	上空（850〜800hPa付近など）	逆転層の上が急に乾燥
前線性	寒気の上に暖気がのり上げる	前線面に沿って	逆転層の上が湿っていることが多い
移流性	暖気が冷たい地面・海面上に流れ込む	下層。海上や沿岸	海霧（移流霧）を伴いやすい