【第55回】学科一般・問題8（2021年1月試験）

まず、問題文に出てきた「ハドレー循環」「傾圧不安定波」「ウォーカー循環」について解説します。

ハドレー循環

ハドレー循環は大気の大循環のひとつ。南北方向の直接循環（相対的に温度が高い地域で上昇、低い地域で下降する循環）です。

傾圧不安定波

傾圧不安定波とは「偏西風帯の波動」です。

高層天気図に見られるように、偏西風は南北に波うっています。

この波動のうち、波長が数千kmのものが地上低気圧・高気圧と結びついて日々の天気に変化をもたらします。

（引用：TSS お天気キャスターブログ「11.01.27（木）偏西風の大蛇行　～異常気象の原因のひとつ」）

ウォーカー循環

太平洋赤道域で見られる東西の循環です。通常は下層で東風、上層で西風が吹きます。

エルニーニョ現象のときは、この循環が弱くなります。

(気象庁HPの図を加工)

(a)は加熱です。

問題文より、「⼤気による顕熱輸送」の話なので、図の実線グラフに注目します。

縦軸は「北向きの熱輸送量」を表していることから、上半分が「北向きの熱輸送量」、下半分（マイナスの値）は「南向きの熱輸送量」になります。

実線グラフを見ると、左側（北半球）では「北向きの熱輸送量」、右側（南半球）では「南向きの熱輸送量」となっています(※)。

そのため、赤道付近から北極・南極に向かって、それぞれ熱が輸送されていることがわかります。

緯度ごとの熱輸送量を見てみると、北緯50°あたりでは「約3×10¹²」、北緯70°～80°では「約1×10¹²」と読み取れます。

つまり、「北緯70°～80°地点から北に向かう熱輸送量」よりも「北緯50°地点から北に向かう熱輸送量」のほうが多いです。

北緯70°～80°地点では、出ていく熱量よりも、低緯度から入ってくる熱量のほうが多いので、大気は加熱されます。

※厳密には、Q点の左側が「北向きの熱輸送量」、Q点の右側が「南向きの熱輸送量」となっているので、北半球でも「南向きの熱輸送量」の所が少しあります。

(b)はハドレー循環です。

赤道付近は、太陽放射によって空気が暖められ、強い上昇流が発生しています。

暖められた空気は極側に向かって運ばれますが、コリオリ力の影響を受けるため、緯度30°あたりで下降します。

この赤道～緯度30°付近の循環を「ハドレー循環」といいます。

■参考
東京航空地方気象台「大気大循環とジェット気流」

(c)は傾圧不安定波です。

A，D付近は中緯度です。

中緯度は「フェレル循環」がありますが、フェレル循環はハドレー循環と極循環にはさまれた「見かけ上の循環」です。

つまり、「赤道と極付近は、温度差による鉛直方向の循環（ハドレー循環と極循環）がある。その間の中緯度では、ハドレー循環と極循環が成り立つような循環がある。」と考えられたのが「フェレル循環」です。

そのため中緯度の熱輸送は、フェレル循環ではなく別の循環です。

中緯度では偏西風が蛇行しながら吹いていて、これにより北側の冷たい空気が南へ、南側の暖かい空気が北へ運ばれます。

偏西風の蛇行、すなわち「偏西風帯の波動」が、熱を輸送しています。

「偏西風帯の波動」は「傾圧不安定波」と呼ばれているので、(c)の答えは傾圧不安定波です。

■参考
筑波大学 計算科学研究センター「ハドレー循環とフェレル循環と温帯低気圧の関係 」

(d)はPとR、(e)はQです。

問題文より、「PとR」と「Q」の一方が「蒸発した⽔蒸気が南北両⽅向へ輸送される地点」、もう一方が「⽔蒸気が収束する地点」だとわかります。

まず「PとR」の特徴を見てみましょう。

「PとR」は大気による潜熱輸送のグラフが0になる地点です。

潜熱は状態変化に伴う熱なので、今回の問題では、水蒸気（気体）⇔水（水）の状態変化に伴う熱のことを指します。

「PとR」の左側では潜熱が北方向に輸送され、右側では潜熱が南方向に輸送されています。

よって「PとR」は「蒸発した⽔蒸気が南北両⽅向へ輸送される地点」です。

次に「Q」の特徴を見てみましょう。

問題文より、⽔蒸気がどのように輸送・収束しているかを考えるため、潜熱輸送に着目します。

「Q」も大気による潜熱輸送のグラフが0になっています。

しかし「PとR」とは異なり、「Q」の左側で南方向、右側で北方向に輸送されています。

「PとR」から、それぞれ「Q」に向かって潜熱輸送があるので、「Q」付近では⽔蒸気が収束しています。

よって「Q」は「⽔蒸気が収束する地点」です。