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晴天乱気流【せいてんらんきりゅう】

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

晴天乱気流
せいてんらんきりゅう
clear air turbulence; CAT
雲のない晴天の高高度に起こる乱気流。原因はいくつか知られており,強風が山岳地帯を越えて吹くとき山岳の下流にできるによるもの,対流圏上部を吹くジェット気流周辺における大きな風のシアー(ある一つの方向に風速の差があること)によって生じる渦から発生するものがある。航空機に与える影響が大きいため,大気状態など発生が予測されそうなときには航空気象台が警報を出すなど防災対策がとられている。しかし,乱流層の厚さや寿命などの正確な予測はきわめて難しい。日本では 1966年3月,富士山の周辺で英国海外航空 BOACのボーイング707旅客機が,晴天乱気流に巻き込まれて空中分解し,墜落した例がある。

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デジタル大辞泉

せいてん‐らんきりゅう〔‐ランキリウ〕【晴天乱気流】
晴天で雲一つないときに起こる予測困難な乱気流。ジェット気流の近くに現れやすく、飛行機が破損することもある。晴天乱流CAT(clear-air turbulence)。

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世界大百科事典 第2版

せいてんらんきりゅう【晴天乱気流】

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日本大百科全書(ニッポニカ)

晴天乱気流
せいてんらんきりゅう
clear air turbulence
雲のないときにみられる乱気流。略称CAT(キャット)。プロペラ機時代には飛行高度が低かったので、積乱雲や山岳波による乱気流に悩まされた。当時は雲のない高空を飛べば乱気流はないと考えられていたが、ジェット機が就航してみると、雲も地形の影響もない自由大気(地表より約1キロメートルの大気境界層よりも高い気層)中で乱気流に遭遇したので、これを晴天乱気流とよんだ。当時でも地形による乱気流の存在はわかっていたから、初期には地形の影響のない高空での乱気流を対象にしたが、その後、この乱気流はどの高度にも発生すること、上層雲が共存していることがかなり多いこと、がわかってきた。そのため、ことばから受けるイメージと内容は違ってきている。山岳波は成因が違うので気象学上は晴天乱気流とはよばないことが多い。飛行中のパイロットはいずれの原因の乱気流かは区別できない。[中山 章]

成因

地形(山岳)や雲の影響のない条件下に発生する晴天乱気流はケルビン‐ヘルムホルツ波Kelvin-Helmholtz wave(K‐H波。ケルビン‐ヘルムホルツ不安定波、K‐H不安定波ともいう)によると考えられている。K‐H波とは重い流体の上に軽い流体が重なり、両者が違った水平速度で動いていると、与えられた密度差に応じて、速度差がある限界(リチャードソン数が4分の1以下)を超えるときに境界面で発達する不安定波をいい、この波は上下で風ベクトルが大きく変化している層の厚さが薄いほど発達しやすく(数十~300メートルくらい)、この波が崩れてできた渦が晴天乱気流の原因と考えられている(項目乱気流の「乱気流とウインドシア」の章参照)。重い流体の上に軽い流体のある成層はもともと安定だが、重い流体を上に、軽い流体を下に動かすK‐H波のエネルギーの源は、シア(ベクトル差)をもつ基本流の運動エネルギーである。[中山 章]

探知と予報

K‐H波を直接観察するには高出力、高感度で、波長の長い基地レーダーが用いられ、乱気流の強さや分布などの測定には気象観測機が用いられる。全体像を明らかにできるほどの長期間の観測はなされていないが、いままでの研究を総合すると、波動の特徴は、振幅が300~400メートル、波長が1~4キロメートル(平均2キロメートル)、波数が数個から10個くらいのことが多く、乱気流の広がりは10キロメートル、厚さは数百メートルくらいである。なお、いくつか集まっていることもある。巡航中の亜音速機は、一つのCAT域を通過するのに要する時間は1分より短いが、いくつか集まっていると長く断続する。CATは狭い範囲の薄い層に、ごく短い時間発生するものなので、その場所と時間を直接予報することはできない。予報できるのは、もっと広い領域内での発現確率である。ベルト・サインが出ているのにまったく揺れなかったりするのはこのためである。
 過去には晴天乱気流により、アメリカの爆撃機ボーイングB‐52の尾翼が引き裂かれたり、操縦不能になって2000メートル以上も降下したこともある。このような例は珍しいが、機内の乗客が突然の乱気流でけがをすることはある。晴天乱気流の研究はいろいろの要素の測定が必要なので大がかりになるが、現在の旅客機は1秒またはそれ以下の時間間隔で気温、風、航空機の受けた加速度などを含めて多くの要素の記録が義務付けられているので、晴天乱気流の状況とそのときの気象条件との解明が容易になった。また、晴天乱気流と山岳波が重なると強い乱気流が生じることがある。[中山 章]
『中山章著『最新 航空気象――悪天のナウキャストのために』(1996・東京堂出版)』

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