【第53回】学科一般・問題1(2020年1月試験)

大気中の水蒸気の密度をρv,水蒸気を除いた空気(乾燥空気)の密度をρdとするとき,ρdとρvの鉛直分布について述べた次の文(a)~(c)の下線部の正誤の組み合わせとして正しいものを,下記の①~⑤の中から1つ選べ。

  1. (a) ρdは,対流圏内では鉛直方向にほぼ一定とみなすことができる。

  2. (b) 500hPa等圧面上のρdは,熱帯域の方が極域よりも小さい傾向がある

  3. (c) ρvは大気下層の方が大きく,地表付近ではρvはρdよりも大きい

  (a) (b) (c)
答え
④ 誤 正 誤

解説 (a)について
「ρdは,対流圏内では鉛直方向にほぼ一定とみなすことができる。」

これはです。高度が高くなるほど、ρd(乾燥空気の密度)は小さくなります。

つまり、上空に行けば行くほど、空気は薄くなります。これは山の上に行くと空気が薄くなるのをイメージするとわかりやすいと思います。

空気は普通の物体と同じように、重力によって地上に引き付けられています。地上に近いほど、上にある空気の重さに押し付けられるため、空気は密になります。

解説 (b)について
「500hPa等圧面上のρdは,熱帯域の方が極域よりも小さい傾向がある。」

これはです。500hPa等圧面での気温は、極域の方が低く、熱帯域の方が高くなっています。

気象庁(帯状平均気温平年値の高度・緯度断面図
(全球、1月の気温の平年値、等値線間隔は10K)

「気温の低い空気」と「気温の高い空気」の密度(ρd)を考えると、以下のようになります。

よって500hPa等圧面上のρd(密度)は、熱帯域(気温高い)の方が、極域(気温低い)よりも小さい傾向があります。
解説 (c)について
「ρvは大気下層の方が大きく,地表付近ではρvはρdよりも大きい。」

これはです。

大気中の水蒸気は時間や場所による変動が大きいため、地表付近のρv(水蒸気の密度)は、必ずしもρd(空気の密度)より大きいとは限りません。

(例えば、台風が発生したときは水蒸気量が多くなりますが、からっ風が吹いたときは乾燥した空気になって水蒸気量は少なくなります。)

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