【第51回】学科一般・問題11(2019年1月試験)

北半球の中層大気について述べた次の文章の下線部(a)~(e)の中で正しいものの個数を,下記の①~⑤の中から一つ選べ。

北半球の夏は,(a)北極域が高気圧となり,中高緯度では (b)地衡風の関係から東風が卓越する。一方,北半球の冬は,プラネタリー波の鉛直伝播により,(c)等高度線は北極を中心としたほぼ同心円状となる。プラネタリー波は,大規模な地形等の影響により対流圏で発生する (d)傾圧不安定波の一種で,(e)成層圏の突然昇温を引き起こす要因となる。

① 1個
② 2個
③ 3個
④ 4個
⑤ 5個

答え
③ 3個
解説 aについて
まず中層大気とは、高度10km~110kmの層のことです。対流圏界面より上の、成層圏・中間圏・熱圏下部を合わせた層です。

(秋田地方気象台HPの画像を加工)

ここからaの解説です。
「北半球の夏は,(a)北極域が高気圧となり,」
 
これはです。地球の自転軸は、約23.4°傾いた状態で太陽の周りを公転しています。北半球では夏になると、北極側がずっと太陽の方を向くことになります。

国立天文台HPの画像を加工)

北極側は夏の間、太陽に暖められて温度が高くなります。温度が高いので空気が膨張して高気圧になります。
解説 bについて
「中高緯度では (b)地衡風の関係から東風が卓越する。」
 
これはです。
地衡風とは、気圧傾度力コリオリ力の影響を加味した風です。
気圧傾度力=高気圧から低気圧に向かって働く力
コリオリ力=地球の自転によって働く力
 
気圧傾度力コリオリ力を合わせたときに吹く風が地衡風です。
 
地衡風は最終的に、等圧線と平行に吹くようになります。そして地衡風が吹いている方向の右側が高気圧、左側が低気圧になります。(a)より北極側が高気圧になるため、地衡風はとして東風が吹きます。
ちなみに、実際の緯度高度断面図をみても、中高緯度では東風が卓越していることがわかります。

7月の東西平均東西風の緯度高度断面図。正が西風、負が東風 (CIRA86)。等値線は15m/s間隔。(東京大学佐藤薫研究室HPの図を加工しました。)

解説 cについて
「一方,北半球の冬は,プラネタリー波の鉛直伝播により,(c)等高度線は北極を中心としたほぼ同心円状となる。」
 
これはです。北半球の冬はプラネタリー波の鉛直伝播により、等高度線は蛇行します。
プラネタリー波とは偏西風波動のひとつで、波長が1万km以上ある波です。チベット山脈やロッキー山脈などにぶつかることで波動が形成され、冬に成層圏に伝わります。
解説 dについて
「プラネタリー波は,大規模な地形等の影響により対流圏で発生する (d)傾圧不安定波の一種で, 」
 
これはです。プラネタリー波偏西風波動の一種で、傾圧不安定波とは別物です。
    波長 発生要因
偏西風波動 プラネタリー波 1万km以上 大規模な地形の影響で対流圏で発生した波が上空に伝わったもの。
傾圧不安定波 数千km 南北の温度差によって発生する
解説 eについて
「プラネタリー波は,~中略~(e)成層圏の突然昇温を引き起こす要因となる。」
 
これはです。プラネタリー波が成層圏に伝わると蛇行するため、成層圏の温度場を崩して突然昇温が起こることがあります。
 
 
以上より(a)(b)(e)が正なので、答えは3個です。

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