対流不安定

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対流不安定とは

対流不安定とは、「相当温位が高度とともに低くなっている（減少している）状態」を指します。

数式で表すと、高度 z に対して相当温位 θ_e が以下の関係にあるときです。

この状態がなぜ「対流不安定（または潜在不安定）」と呼ばれるのか、ポイントは以下の通りです。

「持ち上げ」がスイッチ
層全体が山を越えたり、前線に沿って強制的に持ち上げられたりすると、下層（湿っている）と上層（乾いている）の温度変化に差が出ます。
逆転現象
下層はすぐに飽和して湿潤断熱変化（温度が下がりにくい）になり、上層は乾いたまま乾燥断熱変化（温度が下がりやすい）になります。
不安定化
その結果、持ち上げられた後は「下が温かく、上が冷たい」という非常に不安定な状態が完成し、激しい対流（積乱雲など）が発生します。

「条件付き不安定」は空気塊ひとつに注目した指標ですが、「対流不安定」は空気の層全体が持ち上がったときにどうなるかを見る指標、という違いがあります。

対流不安定な成層ごと上昇させると、下層の方が温度が高くなって対流が起きます。

ポイントは、持ち上げられたときの「温度の下がり方の差」にあります。

この結果、層全体が上昇したあとでは、「下層はあまり冷えていない（温かい）のに、上層はキンキンに冷えている」という状態が出来上がります。

こうなると、温かい下層の空気は「周りより軽いからもっと上がりたい！」となり、冷たい上層を突き破って激しい対流（積乱雲など）が発生するわけです。

この現象は、「湿った下層」の上に「乾燥した上層」が乗っているとき（＝相当温位が上にいくほど低いとき）に特によく起こります。