大気の状態が不安定って？
大気の状態が不安定なので雷雨の恐れがあるというのは天気予報でよく耳にすると思います。では、大気の状態が不安定というのは一体どういう状態なのでしょうか？何が不安定なのでしょうか？
暖かい空気は軽いので上に昇ろうとし、冷たい空気は重いので下に沈もうとするというのは皆さんよくご存知かと思います。もし、上に暖かい空気があり、下に冷たい空気があるとすれば、上の空気も下の空気も動こうとしません。重いものが下にあり、軽いものが上にあるので当然ですよね。これが安定という状態です。逆に下に暖かい空気があり、上に冷たい
空気があると、下の暖かい空気は上に昇ろうとします。簡単に言えばこれが不安定という事になるのですが、大気の場合はちょっと面倒なことがあります。それは上にいくほど気圧が下がるからです。
空気の塊を外から熱を加えないで（断熱）気圧を下げていくと気温が下がっていきます。たとえば、空気をそのまま１ｋｍ上昇させると約１０℃気温が下がります。もし、地上の気温が２０℃で１ｋｍ上空の気温が８℃だったとすれば、なんらかの力が働いて地上から１ｋｍ上空まで持ち上げられた空気は１０℃、これに対しまわりの空気は８℃ですから、地上から持ち上げられた空気の方が暖かいことになります。暖かい空気は軽いので風船のようにさらに上昇します。逆に地上の気温が２０℃で１ｋｍ上空の気温が１４℃だったとすれば、地上から持ち上げられた空気の方が冷たく、冷たい空気は重いので下に沈んでいきます。つまり、持ち上げても手を離すともとに戻る状態です。つまり、前者の持ち上げて気温が下がった空気がまわりの空気より暖かく、手を離してもどんどん上昇してしまう状態のことを不安定、後者の持ち上げた空気の方がまわりの空気よりも冷たく、手を離すとすぐにもとに戻ってしまう状態を安定といいます。
ところが、もっと面倒なことに、空気中には水分が含まれています。冷たい飲み物をいれたコップのまわりに水滴が付くように、温度が下がると空気中に溶けきれなくなった水分が凝結します。この時、凝結熱を放出します。当然ながら持ち上げた空気もこの凝結が起きると凝結熱が放出されますので、先ほど述べた、１ｋｍ上昇させると１０℃気温が下がるといった具合にはいかず、上昇させた時の温度の下がり方は緩やかになります。もし、湿度１００％で、少しでも温度を下げると水分が凝結する空気があったとしましょう（飽和している空気）。これを１ｋｍ持ち上げた時には約５℃の割合で温度が下がります。もし、先ほどの安定の条件と同様に、地上の気温が２０℃で、１ｋｍ上空の気温が１４℃だったとしましょう。もし、地上の空気が湿度１００％で飽和していたとすれば、この空気を１ｋｍ持ち上げると１５℃となり、まわりの空気よりも暖かく、すなわち軽く、手を離しても上昇していく状態となり、これは不安定ということになってしまいます。
以上のことを整理してみると、こういうことになります。もし、空気が乾燥していて、温度を下げても水分が凝結しないと仮定した場合は１ｋｍ上昇すると１０℃温度が下がります。もし、大気の状態がこの１ｋｍで１０℃の割合より多い割合で温度が減少しているような温度分布をしていたらどうでしょう？これではどんな空気も持ち上げた時にはまわりの空気よりも暖かくなってしまいます。これを絶対不安定といいます。次に飽和している空気（湿度１００％）の空気は１ｋｍ上昇すると５℃温度が下がりますが、もし、この１ｋｍで５℃よりも少ない割合で温度が減少しているような大気の温度分布だったとすれば、どんな空気を持ち上げてもまわりの空気より冷たく、手をはなすと元に戻ります。この状態を絶対安定、または単に安定といいます。もし、大気の温度分布が１ｋｍで５℃よりも多い割合で、１０℃よりも少ない割合（たとえば１ｋｍで７℃）というような場合、持ち上げた空気が飽和していれば、その空気はまわりよりも暖かですから、上昇しようとします。しかし、空気が乾燥していて１ｋｍ持ち上げると１０℃の割合で温度が下がるような状況だとすれば、持ち上げた空気はまわりの空気よりも冷たく、重くなるので元に戻り安定です。この状態を条件付不安定といいます。
以下、図で表すと次のようになります。図の中で、乾燥断熱線とあるのは乾燥した空気を持ち上げた時の温度変化の線です。湿潤断熱線とあるのは飽和した（湿度１００％）の空気を持ち上げた時の温度変化の線です。
実際の大気の温度分布はこのような直線状ではなく、くねくねとまがっており、これにより色々な気象現象が生じるのですが、それはまた別な機会に説明してみたいと思います。とりあえず、ここでは、安定、不安定というのがどういう状況なのかご理解いただければと思います。