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第２回　気圏（その１：大気環境−全般）

配付プリント等

• 『気圏（その１：大気環境−全般）』。講義内容は以下について。
  �@地表温度を決める要因
  　熱源は太陽光。
  　１）太陽光の強さ（太陽自体の変動、太陽と地球の位置関係）
  　２）アルベド（反射率）
  　３）温室効果ガスの種類と量
  �A大気の構造
  　高度に対する温度の変わり目を境に、以下の４圏に区分される。
  　１）対流圏（約１０kmまで）…全大気の約2/3。
  　　　　　　　⇒気象現象が起こるところ
  　２）成層圏（約５０kmまで）…全大気の約1/3。
  　　　　　　　　オゾン層を含む。
  　３）中間圏（約８０kmまで）
  　４）熱圏　…電離（イオン化）反応による発熱のため高温となっている。
  　　　　　　　　電離圏とほぼ重なる。
  �B大気の大循環
  ・主に対流圏で生じている。
  ・地表における温度差をなくす方向へ大気は動く。
  　１）上下（垂直）方向…上空と地表の温度差のため
  　２）南北（水平）方向…極と赤道の温度差のため
  　３）東西（水平）方向…地球の自転による（コリオリの力）
  　※赤道付近で上昇流がおこり、南北３０度付近で下降する（ハドレー循環）。上昇流が起こる地表側は低気圧となるが、上昇した大気に含まれていた水蒸気が凝結して雲となりさらに雨となるため、降水量は多い。一方、下降流が起こる地表側は高気圧となるが、乾燥した空気のために降水量は少なく、植物の生育が困難なために砂漠になりやすい。つまり、大気の大循環によって南北３０度付近に砂漠が多いことが説明できる。
• 配布プリント３枚�@。出席票。
  【１枚目】
  表1-1、図1-2、図1-3、図1-4、図1-5、図1-6、図1-7…『大気とその運動』（2,4,5,7,8,11,12p）
  図4…『地球の気候はどう決まるのか？』（12p）
  【２枚目】
  図7.1、図7.2、図7.6…『一般気象学』（166,167,173p）
  図3-1、図6-3、図6-10、図6-12、図6-13…『大気とその運動』（48,112,120,123,124p）
  【３枚目】
  図1-11、図1-12、図1-13、図7-6、図7-7…『大気とその運動』（19,20,21,151,153p）
  図20、図35…『リズミカルな地球の変動』（57,131p）

補足説明

全 般	環境学関連は『地球環境学』の関連ページを参照。 地球科学用語は『地球科学用語集』のページを参照。 環境学用語は『地球環境関連用語集』のページを参照。 単位については『単位』のページを参照。

• 時間切れで説明していない内容。
  �B大気の大循環（続き）
  　１）上下（垂直）方向…上空と地表の温度差のため
  　２）南北（水平）方向…極と赤道の温度差のため
  　３）東西（水平）方向…地球の自転による（コリオリの力）
  �C過去の気温変動
  　何によってわかるか？
  　ミランコビッチサイクルの重要性…氷期と間氷期

• 気圏については『気圏について』のページを参照。

【大気の構造】

• 大気の鉛直構造 〔三輪剛史氏によるJacso Palaceの中の『気象用語集』から〕

【大気の温度構造】

• Figure 7b-1: Vertical change in average global atmospheric temperature. Variations in the way temperature changes with height indicates the atmosphere is composed of a number of different layers (labeled above). These variations are due to changes in the chemical and physical characteristics of the atmosphere with altitude. 〔Michael Pidwirny氏によるPhysicalGeography.netの『FUNDAMENTALS OF PHYSICAL GEOGRAPHY』の『CHAPTER 7: Introduction to the Atmosphere』の『(b). The Layered Atmosphere』から〕 大気の温度構造。高度に対して温度は下降と上昇を繰り返しているが、その変わり目を境界として、地表から対流圏・成層圏・中間圏・熱圏と名づけられている。それらの境界は、地表から対流圏界面・成層圏界面・中間圏界面と呼ばれる。成層圏界面付近の温度上昇は、太陽紫外線によるオゾンの生成と分解に伴う発生熱による。なお、オゾン層は高度20〜30km付近に存在する。また、熱圏の温度上昇は、大気を構成するさまざまなガス分子の太陽紫外線による電離反応に伴う発生熱による。

【大気の大循環】

• Idealized, three cell atmospheric convection in a rotating Earth. "Three cell" being either three cells north or south of the equator. The deflections of the winds within each cell is caused by the Coriolis Force. Figure 7.5 in The Atmosphere, 8th edition, Lutgens and Tarbuck, 8th edition, 2001. 〔Eastern Illinois UniversityのJohn P. Stimac氏による『Weather and Climate ESC 1400G - Sections 7, 8, 9』の『Atmospheric Circulation』から〕 大気の大循環。おもに対流圏であるが、図は誇張されている。北半球においては、赤道側からハドレー循環・フェレル循環・極循環の３つが存在する。南半球にも対称的に３つの循環が存在する。ただし、図は理想化されている。南北方向の大気の動きは、地球の自転の影響を受けて、例えば北半球では進行方向の右側にそれる。南半球では逆である。

参考

【地表でのエネルギー源】

• 地表でのエネルギー源（熱源）強度比較
  

  エネルギー源	強度比	地球上のエネルギー流量*
  		エネルギー源	エネルギー流量 （1020 kJ/年）
  		太陽から宇宙へ放射されるエネルギー	1.17×1011
  太陽光	5000	地球に入射する太陽エネルギー	54.4
  		地球の気候や生物圏に影響するエネルギー	38.1
  		水の蒸発に使われるエネルギー	12.5
  		風力エネルギー	0.109
  		光合成に使われる太陽エネルギー	0.0836
  		純一次生産力に使われるエネルギー	0.0372
  地熱	1	地球の内部から表面に伝達されるエネルギー	0.0100
  		人類が消費した全一次エネルギー（1990）	0.00368
  		消費された化石燃料のエネルギー含量（1990）	0.00297
  重力	0.1	潮汐と波力エネルギー	0.00126
  		米国の全エネルギー消費量（1990）	0.000837
  		人類が消費した食糧のエネルギー含量（1990）	0.000188
  *スピロ・スティリアニ（2000）による〔『地球環境の化学』（1-5p）から〕の『表1.1　地球上のエネルギー流量』から

【磁気圏】

• 〔九州大学総合研究博物館の『地球惑星科学への招待　会場マップ』の中の『地球磁気圏とは何か？』から〕