擾乱

地球の大気圏では自転などの影響で常に対流が起こっている。その中でも、普通の動きとは違い、時間とともに刻々と変化する比較的小さな乱れが常に発生している。このように大気が乱れる現象を気象学では擾乱（じょうらん･disturbance）と呼んでいる。

[編集] 擾乱とは

大気は常に流動しているが、この流体という大きな時間的・空間的にも大きなスケールの中で、ある程度の乱れを起こしている。例えば、偏西風、偏西風波動のなかでは高気圧や低気圧、台風などといった大きなスケールの流体の中で相対的に小さなスケールの運動が見られる。
しかし、偏西風や偏西風波動などが年中起こっているのに対して、高気圧や低気圧などは発生したり消滅したりを年中繰り返している。つまり、低気圧や高気圧などに比べて偏西風は相対的にスケールの大きな現象と考えることができる。
これは、川の流れを観察しているとき、川の流れという大きなスケールの現象のなかで、大きな渦や小さな渦が発生したり消滅したり、地形などの影響で部分的には　流れの形を変えているようなことと同じである。
このことから、大気の流体という大きなスケールの現象に対して、通常の場合それよりも小さなスケールの運動が常に起きており、その運動は時間とともに刻々と変化している。このような大気の乱れた現象を気象学では擾乱（disturbance）と呼んでいる。
また、この擾乱の内、波動性の擾乱（これを波動擾乱という）をもつものを大気擾乱（atmospheric disturbance）という。

擾乱は厳密には「大気の定常状態からの乱れ」というふうに定義されている。定常状態とは今述べた例のように、着目している現象（例えば川の場合だと流れの中で起きる小さな渦など）よりも時間的にも空間的にもスケールが大きな現象のことをいう（この場合は川の流れ）。

ただし、気象学ではかなり広義に用いられる用語であり、低気圧や低気圧の発生が見込まれる領域のことを擾乱といったりもする。

擾乱は大気中に力学的・熱力学的不安定（主に気圧や温度の乱れのこと）が生じたときに発生する。すなわち、その不安定な状態を解消しようとして起きる運動が擾乱である。例えば、偏西風波動により気圧の尾根から気圧の谷に吹く風は、地上よりも上空のほうが気圧が高いという力学的不安定が生じるために、それを解消しようと下降気流が発生し、結果的に高気圧という擾乱が生じる。そして、ここで不安定が解消された以上、これ以上大きな擾乱が発生することはできず、その擾乱の時間的・空間的スケールが決定する。
上記から分かるように、擾乱はその不安定の種類によって時間的・空間的スケールが決まるので大気中には様々なスケールの擾乱が存在する。ただし、それらのスケールの現象が個々に存在するのではなく、それぞれ密接な関連性をもっている。これを擾乱の階層構造と呼ぶ。

例えば、発生してから数秒間で消えるつむじ風などは、時間的にも空間的にも非常にスケールの小さい現象である。大気中で暖められた空気の塊が上昇する熱泡なども、時間的・空間的に小さいスケールをもつ。
竜巻、積乱雲なども数時間の間発生するだけで、様々な擾乱からみると比較的スケールが小さい。このような秒から１時間単位の擾乱をマイクロスケールの擾乱と呼ぶ。また、規模の大きな積乱雲による雷雨や竜巻などは数時間にも及ぶことが多いので、これらの数時間単位の擾乱をメソスケールの擾乱と呼ぶ。
また、低気圧、高気圧、海陸風、熱帯低気圧などの数日間に及ぶ擾乱を総観スケールの擾乱、超長波、プラネタリー波、ロスビー波などの数ヶ月単位で起こる規模の大きな擾乱を地球スケールの擾乱と呼んでいる。（ただし、高気圧などは地球スケールになることもある）この例から、時間的スケールが大きい擾乱ほど空間的スケールが大きいということも分かる。