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気象予報士のお勉強

気象予報士一発合格目指して、メモ代わりに書いていきます。

平成12年度 第一回 一般知識 Q.8の疑問

過去問でどうしても理解できない問題がありました。

※問題のとらえ方を間違えていました。最終的な結論は一番最後に。

- - - - -
移流による空気塊の温度変化について考える。鉛直流がないとした場合、移流場内のある地点の気温の変化率は、温度移流による気温の変化率と非断熱効果による空気塊の温度変化率の和としてあらわされる。
 下図のように寒冷前線が南東に進み、観測点Aを通過した2時間後に72km風下に位置する観測点Bを通過した。この時、観測点Aでは気温5℃、観測点Bでは気温15℃で、いずれも2℃/hの割合で気温が低下していた。寒気場内のAB間では鉛直流がなく、温度傾度は一定で、10m/sの一様な北西風が吹いていた。この場合、観測点Bでは温度移流による気温の低下の割合は(a)となる。しかし、観測点Bにおける気温低下率は2℃/hであることから、AB間を移動した寒気塊(寒冷前線背後の空気塊)は(b)の割合で非断熱的に暖められたことになる。
- - - - -



■まずは自分で解いてみる

問題の内容を簡単に言うと、寒気移流で地上の気温はどれくらいの割合で気温が低下するのか?
という簡単な問題、のはずですが・・・。

問題の温度変化をグラフにすると次のようになるはず。



しかしこのように解釈してしまうと、(b)は解けても(a)がわからない。
問題に「-2℃/h」とあるのに、そうではない変化率が存在している??

■では正解を見てみる

B点の温度変化 ΔT が

ΔT = (移流してきたB地点の寒気の温度) - (移流前のB地点の温度)

となっていた。

ΔT/Δt = -2℃/h

※ΔtはAからBの移動に要した時間(=2時間)

と言っていたので、この時点で理解できない。。。

問題文を読む限り、B地点での「-2℃/h」の変化率は寒気が移流したときの変化率ですよね?
そもそも移流前のB地点の温度は示されていないのでわからないはず。
問題文からも導出することは不可能だと思う。つまり、

問題文でB地点の温度変化が「-2℃/h」と言っていたのは寒気が移流した後での気温変化なのに、この式では寒気が移流する前と移流後のB地点の変化率に解釈が変わっている。 (疑問1)

さらに、その後の実際の計算を見ると「移流前のB地点の温度」が「15℃」になっていた。 (疑問2)

ここで「移流前のB地点の温度」は正解にある 「B点の最初の気温をTB」を私なりに言い換えたつもり。
そもそも正解に記載されている「B点の最初の気温をTB」っていつの気温?
素直に受け止めれば移流前の気温ですよね?

とにかくこの問題、(b)の答えはわかるけど、(a)の意味がさっぱりわからない。。

この問題が理解できない限り、気象予報士になれないのかな。→難しいかも?

理解できる人からのコメントをお待ちします。

■結論


まず、問題文にあった

移流場内のある地点の気温の変化率は、温度移流による気温の変化率と非断熱効果による空気塊の温度変化率の和

この意味がよくわかっていなかった。
これが解答のヒントでもある。
(わかってはいたがピンと来なかった)

温度変化率を求めるためには私のように地点毎に考える方法もあるが、問題に与えられている数値を使って寒気場内の「温度傾度」を求めればいい。

温度傾度=(15-5)÷72 [℃/km]

この温度場が10m/sで移動しているから

温度移流速度=10÷72×10÷1000[℃/s]

従って、

温度移流による気温の変化率=温度移流速度×1時間=5[℃/h]

ということで何も難しく考える必要がなかった。

また、寒冷前線が通過する前のB地点の気温は与えられた情報だけではわからない。
(上のグラフの通り)
わかっているのはB地点通過後の温度と温度変化率。
これに「通過時刻」がわかれば通過直前の気温はわかるだろうけど・・・。

ということで、これで温度移流問題は完璧!?

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間違ってるかもしれませんが。

 私が思ったことを書いてみます。まず、これは温度移流と非断熱効果によるある地点での温度変化率の問題です。温度移流=1地点での温度変化率でなく、温度移流とは「移流」ですので、あくまでも「地点間の時間変化率」ですよね。それを同一視すると、混乱が生じるのだと思います。この問題は簡単に考えると、まず寒冷前線がB点を通過した時の気温はA点が5℃、B点では15℃でした。その2時間前にA点を通過した時の気温はそれぞれ,9℃と19℃ですよね。どちらも2℃/hの割合で気温が低下した、と問題にはありますから。しかし、それぞれの場合の気温差はどちらも10℃で変わっておりません。2時間後には10℃低い温度の空気塊がA点からB点に達するわけですから、10℃÷2hで、温度移流による気温の低下の割合は5℃/hとなります。ですが、これはあくまでも「温度移流」のみが効果した場合です。実際にはB地点で、気温低下率は-2℃/hだったのは、非断熱効果により3℃/hの加熱を受けたからではないのでしょうか。説明が分かりにくくてすみません。間違っていたらごめんなさい。

大変遅れてすみません!

すいだらぼうさん、こんにちは。

滅多にコメントをいただかない当ブログですので長い間放置状態となっておりました。大変申し訳ありませんm(__)m

さて気を取り直して。
いただいたコメントの中で、

> その2時間前にA点を通過した時の気温はそれぞれ,9℃と19℃ですよね

とありますが、その時点でのB点の気温はわからないのではないかと思います。

> どちらも2℃/hの割合で気温が低下した

とのことですが、これは前線が通過したあとの変化率ですよね。前線通過前はほとんど変化しなかったはずです。(常識的に考えると)

ところで、別の書籍でこの問題が例題に載っており、移流してきた寒気の「温度傾度」を用いることによって簡単に解いていました。(まだ完全に理解していませんが)

この問題は温度そのものより「温度傾度」で考えた方が良さそうなので、自分の誤解を明らかにしてからブログに解説を入れたいと思います^o^
(でないと、問題文にある距離、風速が意味無いですから・・・)
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