「暖かい空気が上昇し、冷たい空気が沈む」ことをかつて知ったことがあるかもしれませんが、それが常に当てはまるとは限りません。

これは、空気の浮力（上昇する能力）が、温度と含まれる水蒸気の量の両方によって決定されるためです。乾燥した空気には、主に窒素元素が含まれています。水蒸気はこれらの重い分子よりも密度が低く、湿った空気では、水蒸気は通常は窒素と酸素が占める空間を占めます。「蒸気浮力効果」として知られるこの現象は、湿気を発生させます。同じ温度、圧力、体積の乾燥した空気よりも軽い空気。

大規模な場合、蒸気浮力効果は、大気の最も低い領域（熱帯圏と呼ばれる）を通過する空気の移動を指示するのに役立ちます。特に湿気の多い熱帯地域の空気に影響を与えます。熱帯地方でも、東または西に位置するより湿気の多い空気と比較して、空気の一部のパッチは比較的乾燥したままです。現在、新しい気候モデルは、湿気のある空気の上昇と乾燥した空気のこのサイクルを示唆しています沈下はcの影響をいくらか緩衝するかもしれません熱帯地方の変化を制限します。

「この影響がなければ、気候温暖化はさらに悪化するだろう」と、カリフォルニア大学デービス校の大気科学の助教授であり、ローレンスバークレー国立研究所との共同教員科学者である研究著者のダヤンは述べた。 。サイエンス・アドバンシス誌に5月6日に公開されたヤンのモデルによると、蒸気浮力効果は、熱帯地域から宇宙に放出される熱エネルギー（熱）の量を1平方メートルあたり約1〜3ワット増幅します。 。モデルは、熱帯気候が暖かくなると、効果が指数関数的に増加する可能性があることを示唆しています。つまり、気温が上昇しても、この地域はますます多くの熱を放出します。

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とはいえ、蒸気浮力効果が気候変動の影響を相殺することは決してない、とヤン氏は述べた。しかし、気温が上昇している間、熱帯気候をある程度安定させる可能性がある。地球では、極は比較的速い速度で上昇すると彼は言った。

しかし、それは正確にはどのように機能しますか？

雲と晴天

蒸気浮力効果は「気象学者には非常に長い間知られていました」。少なくとも1世紀の間、ニューヨーク大学の数学と大気/海洋科学の教授で、研究に関与していなかったオリビエ・パウルイスは、ライブサイエンスに電子メールで語った。多くの人によく知られていますが、暖かい空気は常に上昇し、冷たい空気は常に沈むという概念は「誤った仮定」です。

「正しい「一般通念」はアルキメデスの原理に戻ります。軽い空気は上昇し、重い空気は沈む。」しかし、湿った空気は同じ温度と圧力の乾燥した空気よりも軽いと、パウルイス氏は述べた。

現代の気候変動モデルはこの知恵を考慮に入れているが、ヤンは調査を目的とした熱帯地方の湿った空気がこの地域の全体的な温暖化にどのように影響するか、より具体的には。

国立地理学によると、熱帯地方は赤道から約20度以内にあり、ベルトのように惑星に巻き付いています。熱帯、地球規模の空気循環パターンは、湿った空気の柱と比較的乾燥した空気の柱を生成し、それらは互いに並んで空に向かって伸びます。同じパターンの交互の気柱も小規模で現れますが、これらの局所的な空気のポケットは散逸します。 daの問題の中でys、大規模なものは長期間安定していて、熱帯全体の気候に影響を与えますが、彼は言いました。

雲と雷雨は湿った空気の中で形成されますが、晴天は主に乾燥した地域に広がります、ヤン前記。水蒸気は温室効果ガスとして機能し、海洋、陸地、大気の下部から放出される熱エネルギーを閉じ込めます。したがって、熱帯のより湿度の高い地域から宇宙に逃げるエネルギーはほとんどありません。 「エネルギーの大部分は、雲ではなく、晴天の地域から放出されるだろう」とヤン氏は語った。

ここで、蒸気浮力効果が作用します。

チームのコンピュータモデルによると、水蒸気が染み込んだ冷たい空気が上向きに上昇し、雲を形成して雨を降らせます。一方、比較的乾燥した暖かい空気は、空の澄んだ領域に沈みます。熱帯気候は暖かくなり、より多くの水が熱くなり、その蒸気の形に移行し、上の空気がますます湿気を帯びるようになります。その後の浮力の変化により、湿気のある空気が上向きになり、周囲の空気に波紋が生じます。これらの波紋は、ヤン氏によると、大気中の重力波が、湿った空気から近くの乾燥した空気に熱を押し出します。

基本的に、波は熱によって提供される追加の浮力を減らすことによって、蒸気の浮力の突然の増加のバランスを取ります、と彼は言いました。

このサイクルは、乾燥した空気にますます多くの熱を送り込み、それが熱エネルギーを上空の澄んだ空に放出する、とヤン氏は語った。

「言い換えれば、沈む乾燥した空気をさらに暖かくし、晴天の地域からより多くの熱を放出できるようになる」とヤン氏は語った。 「この蒸気浮力効果がなければ、逆の可能性があります」と彼は付け加えました。つまり、熱が雲の下に閉じ込められる湿度の高い地域では、ますます暖かくなる空気が上昇するということです。

科学者が蒸気浮力効果について長い間知っていたので、発見は「必ずしも画期的」ではない、とPauluisは言いました。ただし、特に熱帯地域では、気候変動をモデル化する際に温度と相対湿度の両方を考慮する必要があることを強調しています。

将来を見据えて、ヤンと彼の共著者は大規模モデルの開発を目指しています。彼らの理論をテストする。現在の研究では、彼らは、大規模なシステムと同様に、時間の経過とともに安定した湿気のある乾燥した空気の小規模なシステムをモデル化しました。熱帯全体の活動をキャプチャする本格的なモデルを開発するには、チーム全体で、はるかに多くの計算能力が必要になります。さらに、ヤンはさまざまな熱帯地域から観測データを収集して、チームの予測が現実の世界でどのように維持されるかを確認したいと考えています。

「また、蒸気の浮力が雲や風にどのように影響するかについても知りたいです。

「将来の気候変動を予測する上での中心的な課題は、影響がより重要な低レベルの雲への変化を正しく評価することにあります」とPauluis氏は付け加えました。 p>

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元々はLiveScienceで公開されました。