地球の大気は、赤道で温められた空気を極へ、極で冷やされた空気を赤道へ運ぼうと動いています。
しかし、地球は自転しているため、ひとつの大きな循環にはならず、緯度ごとに3つの循環（セル）に分かれています。
北半球を例に、赤道（0度）から北極（90度）までの断面図と、地上の風系を見ていきましょう。
全体像：3つの循環と地上の風
まずは、地球全体でどのような循環が起きているのか、模式図でイメージをつかみましょう。
緯度による循環の区分（北半球）
| 緯度帯 | 循環の名前 | 性質 | 地上の風 | 気圧帯 |
|---|---|---|---|---|
| 高緯度 (60°~90°) | 極循環 | 直接循環 | 極偏東風 | 極高圧帯 |
| 中緯度 (30°~60°) | フェレル循環 | 間接循環 | 偏西風 | 寒帯前線帯 |
| 低緯度 (0°~30°) | ハドレー循環 | 直接循環 | 貿易風 | 亜熱帯高圧帯 |
1. ハドレー循環
場所： 赤道 〜 緯度30度付近
太陽の熱を最も受ける赤道付近で発生する、最も背が高く強力な循環です。
- 上昇： 赤道付近で温められた空気が上昇し、積乱雲を作ります（熱帯収束帯）。
- 移動： 上空で高緯度側（北）へ向かいます。
- 下降： 地球の自転の影響や冷却により、緯度30度付近で重くなって下降します。
- 還流： 地上付近では、赤道へ戻る風が吹きます。
- 特徴： 暖かい空気が上昇し、冷えた空気が下降する「熱的直接循環」です。
2. 亜熱帯高圧帯
場所： 緯度30度付近
ハドレー循環とフェレル循環の下降気流が重なる場所です。
- 特徴： 上空から乾燥した空気が降りてくるため、雲ができにくく、晴天が続きます。
- 影響： 世界の多くの砂漠（サハラ砂漠など）は、この緯度帯に分布しています。日本の夏の太平洋高気圧もこの一部です。
- 別名： 中緯度高圧帯とも呼ばれます。
3. フェレル循環
場所： 緯度30度 〜 60度付近
ハドレー循環と極循環に挟まれた、中緯度帯（日本も含む）の循環です。
- メカニズム：
- 南側のハドレー循環（沈降）と、北側の極循環（上昇）という2つの強い歯車に挟まれて、無理やり逆回転させられている歯車のような存在です。
- 特徴：
- 冷たい空気が上昇し、暖かい空気が下降する形になるため、エネルギー効率の悪い「熱的間接循環」と呼ばれます。
- この領域では、南北の温度差が大きいため、偏西風が蛇行し、温帯低気圧や移動性高気圧が発達して熱を混ぜ合わせます。
4. 中緯度偏西風帯
場所： 緯度30度 〜 60度付近の地上〜上空
フェレル循環のエリア（地上）や、ハドレー循環の上空などで吹く西寄りの風です。
- 成因：
- 高緯度（低温）と低緯度（高温）の温度差（気圧差）によって、極に向かう力が働きます。
- これにコリオリ力（進行方向の右へ曲げる力）が働き、西から東へ向かう強い風（偏西風）となります。
- ジェット気流： 特に圏界面付近（高さ10km前後）では風速が最強となり、「ジェット気流」と呼ばれます。
5. 極循環
場所： 緯度60度 〜 90度（極）
北極や南極の寒気によって作られる循環です。
- 下降： 極では空気が強力に冷やされるため、重くなって下降します（極高圧帯）。
- 移動： 地上付近を低緯度側（南）へ流れ出します。
- 上昇： 緯度60度付近で、中緯度からの暖気とぶつかり（寒帯前線）、上昇します。
- 特徴： ハドレー循環と同じく、冷たい空気が下降する「熱的直接循環」です。
6. 偏東風帯
場所： 緯度60度以北の地上
極循環の地上部分で吹く風です（極偏東風とも呼びます）。
