傾度風

地衡風の限界

前のセクションで学んだ地衡風は、等圧線がまっすぐ（直線状）で、気圧傾度力とコリオリ力がつり合ったときの風でした。しかし実際の天気図を見ると、等圧線がまっすぐ引かれていることはほとんどありません。ほとんどの場合は、低気圧や高気圧のまわりで等圧線が円形に曲がっています。

等圧線が曲がっていると、風も曲がった経路を進むことになります。曲がった経路を進む物体には遠心力がはたらきます。そのため、等圧線が曲がった場所では、気圧傾度力とコリオリ力に加えて遠心力も考えなければなりません。この3つの力がつり合ったときに吹く風を傾度風（けいどふう）といいます。

遠心力とは

遠心力は、物体が曲がった経路を進むときに、曲がりの中心から外側に向かってはたらく見かけの力です。メリーゴーラウンドに乗ると外側に引っ張られるように感じるのも遠心力のはたらきです。

遠心力の大きさは次の式で表されます。

遠心力 ＝ V² / r
（V：風速、r：曲率半径）

曲率半径とは、曲がり具合を表す量で、等圧線がきつく曲がっているほど曲率半径は小さくなります。逆に、等圧線がゆるやかにカーブしている場合は曲率半径が大きくなります。

遠心力は風速の2乗に比例し、曲率半径に反比例します。つまり風速が速いほど、また曲がりがきついほど遠心力は大きくなります。そして遠心力の向きは常に曲がりの中心から外側へ向かう方向です。

なお、等圧線が直線の場合は曲率半径が無限大になるため、遠心力はゼロになります。このとき傾度風の式は地衡風の式と一致します。つまり、地衡風は傾度風の特別な場合（等圧線が直線のとき）ということができます。

低気圧性の傾度風

北半球の低気圧では、風は反時計回りに吹きます。このとき、3つの力の関係を見てみましょう。

低気圧の中心に向かって気圧傾度力がはたらいています。コリオリ力は風の進行方向の右側、つまり低気圧の中心から外側に向かってはたらきます。遠心力も曲がりの中心（低気圧の中心）から外側に向かってはたらきます。

つまり、低気圧の場合はコリオリ力と遠心力が同じ向き（外向き）にはたらき、この2つの合力が気圧傾度力（内向き）とつり合っています。

気圧傾度力 ＝ コリオリ力 ＋ 遠心力

コリオリ力だけで気圧傾度力とつり合う場合（地衡風）に比べて、遠心力が加勢しているぶん、コリオリ力は小さくて済みます。コリオリ力は風速に比例するので、コリオリ力が小さいということは風速が小さいということになります。

したがって、低気圧性の傾度風は、同じ気圧傾度のもとでの地衡風よりも風速が小さくなります。

高気圧性の傾度風

北半球の高気圧では、風は時計回りに吹きます。このとき、気圧傾度力は高気圧の中心から外側に向かっています（気圧が高い側から低い側に向かうため）。コリオリ力は風の進行方向の右側、つまり高気圧の中心に向かう方向にはたらきます。遠心力は曲がりの中心（高気圧の中心）から外側に向かってはたらきます。

高気圧の場合、コリオリ力（内向き）が、気圧傾度力（外向き）と遠心力（外向き）の合力とつり合います。

コリオリ力 ＝ 気圧傾度力 ＋ 遠心力

コリオリ力は気圧傾度力だけでなく遠心力にも対抗しなければならないので、地衡風のときよりも大きくなければなりません。コリオリ力が大きいということは風速が大きいということになります。

したがって、高気圧性の傾度風は、同じ気圧傾度のもとでの地衡風よりも風速が大きくなります。

傾度風の風速と地衡風の比較

まとめると、同じ気圧傾度のもとでは次の大小関係が成り立ちます。

低気圧性の傾度風の風速 ＜ 地衡風の風速 ＜ 高気圧性の傾度風の風速

ただし注意が必要なのは、これは「同じ気圧傾度のもとで」という条件の比較です。実際の天気図では、低気圧のまわりの方が等圧線が混んでいて気圧傾度力が大きいため、高気圧のまわりよりも風が強く吹くことが一般的です。

旋衡風

遠心力と気圧傾度力の2つだけがつり合った風を旋衡風（せんこうふう）といいます。コリオリ力は赤道でゼロになりますが、赤道付近でも台風の目のまわりのような激しい回転風は存在します。このような風は、コリオリ力がほとんどはたらかない代わりに、遠心力と気圧傾度力のつり合いで説明でき、これが旋衡風にあたります。

旋衡風では曲率半径が小さいほど（つまり曲がりがきついほど）遠心力が大きくなるため、気圧傾度力もそれだけ大きくなる必要があり、結果的に非常に強い風になります。台風の中心付近や竜巻のような小さなスケールの激しい渦では、旋衡風の考え方が適用されます。