大気中の空気塊の温位と相当温位について述べた次の文(a)～(d)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。なお，空気塊の温度，温位，相当温位の単位はKであり，温位及び相当温位の基準気圧は1000hPaである。
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(a) 乾燥空気塊の温位は，どのような気圧においてもその空気塊の温度よりも高い。
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(b) 湿潤空気塊の温位は，その空気塊の相当温位よりも常に低い。
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(c) 乾燥空気塊が断熱的に上昇するとき，その空気塊の温位は高度にかかわらず一定である。
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(d) 飽和した空気塊が水蒸気を凝結させながら断熱的に上昇するとき，その空気塊の温位は上昇するとともに高くなる。
| (a) | (b) | (c) | (d) | |
| ① | 正 | 正 | 正 | 正 |
| ② | 正 | 誤 | 誤 | 誤 |
| ③ | 誤 | 正 | 正 | 正 |
| ④ | 誤 | 正 | 誤 | 正 |
| ⑤ | 誤 | 誤 | 誤 | 誤 |
温位とは「空気を断熱的に特定気圧（ふつうは1000hPa）の高度まで移動させたときの温度」です。
断熱的とは「外部との熱のやり取りが無い」状態です。
断熱変化には「乾燥断熱変化」と「湿潤断熱変化」があります。
乾燥断熱変化とは「水蒸気の凝結を伴わない変化（＝潜熱の放出が無い変化）」のことです。乾燥断熱変化では、高度が1km上がるごとに温度は9.8℃減少します。
湿潤断熱変化とは「水蒸気の凝結を伴う変化（＝潜熱の放出を加味する変化）」のことです。湿潤断熱変化では、水蒸気の量によって温度の減少率が変わります。
対流圏下層の場合は約4℃/km、対流圏中層の場合は約6℃/kmで温度が減少します。
例えば高度0mを1000hPaとした場合、「高度0ｍにある乾燥空気Ａ」と「高度3000m（=3km）にある乾燥空気Ｂ」のどちらが暖かいか考えると、以下のようになります。
相当温位とは「温位＋潜熱の効果」です。。飽和している湿潤空気を断熱変化させると、水蒸気の凝結が起こります。水蒸気は凝結するときに潜熱を出します。この影響を加味したのが相当温位です。
これは誤です。 下図のような空気塊を考えます。
※考えやすいように簡単な数字にしています。
それぞれの空気塊を見てみると、
・乾燥空気塊A：高度500m、温度10℃、温位10℃
・乾燥空気塊B：高度3000m、温度－15℃、温位14.4℃
・乾燥空気塊C：高度0m、温度12℃、温位7.2℃
乾燥空気塊Aは1000hPaにあるので「温度＝温位」です。
乾燥空気塊Bは「温度＜温位」です。
乾燥空気塊Cは「温度＞温位」です。
よって乾燥空気塊の温位は、その空気塊の温度よりも低くなる場合もあります。
これは正です。温位は、空気を乾燥断熱変化させて求める数値です。
そのため、乾燥断熱線に沿って変化させている限り、温位の数値は変わりません。
これを温位の保存といいます。
これは正です。
飽和空気を断熱上昇させると、空気が膨張して気温が下がります。すると、空気が含むことのできる水蒸気量が減るので、水蒸気は凝結して水になります。
水蒸気が水になるとき、潜熱が放出されます。この潜熱の分だけ、空気の温度は上がります。空気を断熱的に変化させているので、温度が上がったときは温位も上がります。
