【第63回 気象予報士試験 専門知識】問2 高層気象観測をわかりやすく解説

こんにちは！今回は第63回気象予報士試験 専門知識 問2を解説します！

この問題は、GPSゾンデ・ラジオゾンデ・ウィンドプロファイラによる高層気象観測についての問題です。

観測機器の問題では、何を直接測っているのか、そして何を計算や推定で求めているのかを区別することが大切です。

この問題で重要なポイント

  • GPSゾンデでは、上空の気圧は気温・湿度・GPS高度情報・地上気圧などから算出される
  • ラジオゾンデの風向・風速は、ゾンデの位置変化から求める
  • ゾンデに風向・風速センサが付いていて直接測っているわけではない
  • ウィンドプロファイラは、大気の屈折率の乱れによる散乱電波を利用する
  • 大気が乾燥していると、散乱されて戻る電波が弱くなり、観測可能高度が低くなることがある

■ 問題文

気象庁が行っている高層気象観測について述べた次の文（a）〜（d）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。

（a）GPSゾンデによる観測では、上空の気圧は、気温、湿度、GPSの高度情報及び地上気圧を用いて算出されている。

（b）ラジオゾンデによる観測では、風向・風速は、ゾンデに取り付けられた風向・風速センサにより直接観測されている。

（c）ウィンドプロファイラによる観測では、上空の大気が乾燥していると、散乱され戻ってくる電波が弱くなり、観測できる高度が低くなる傾向がある。

（d）ウィンドプロファイラは、上空の風を高度500m毎に20分間隔で観測しており、得られた観測データは実況の監視や数値予報に利用されている。

（a） （b） （c） （d）
①正正誤正
②正誤正正
③正誤正誤
④誤誤正誤
⑤誤誤誤誤

■ 解答

③

（a）正
（b）誤
（c）正
（d）誤

■ 解き方の方針

この問題は、各観測機器について、次のように整理すると解きやすいです。

GPSゾンデ
↓
気圧は直接測定ではなく算出

ラジオゾンデの風
↓
ゾンデの位置変化から求める

ウィンドプロファイラ
↓
電波の散乱を利用
乾燥時は戻る電波が弱くなる

ポイントは、直接観測しているものと計算・推定しているものを分けることです。

■ （a）GPSゾンデの上空気圧は算出される

（a）は正しいです。

GPSゾンデでは、気温や湿度を観測し、GPSによって高度情報も得られます。

上空の気圧については、地上気圧を基準にして、気温・湿度・高度情報などを用いて算出されます。

GPSゾンデで押さえること

気温・湿度：センサで観測
GPS高度：GPSで取得
上空の気圧：計算で算出

したがって、（a）は正です。

■ （b）ラジオゾンデの風向・風速はセンサで直接測るわけではない

（b）は誤りです。

ラジオゾンデ観測では、上空の風向・風速を知ることができます。

しかし、ゾンデに風向・風速センサが付いていて、風を直接測っているわけではありません。

風向・風速は、GPSなどで追跡したゾンデの位置変化から求めます。

ここがひっかけ！

「風を観測している」からといって、「風向・風速センサで直接測っている」とは限りません。

ゾンデが風に流される
↓
位置が変化する
↓
その移動から風向・風速を求める

したがって、（b）は誤です。

■ （c）乾燥しているとウィンドプロファイラの観測高度は低くなりやすい

（c）は正しいです。

ウィンドプロファイラは、上空に向けて電波を発射し、大気中の屈折率の乱れによって散乱されて戻ってくる電波を利用して、上空の風を観測します。

大気中の水蒸気量や乱れが少ない乾燥した状態では、散乱されて戻ってくる電波が弱くなります。

そのため、上空まで十分な信号を得にくくなり、観測できる高度が低くなる傾向があります。

ウィンドプロファイラの観測イメージ

電波を上空へ送る
↓
大気の屈折率の乱れで散乱
↓
戻ってきた電波を解析
↓
上空の風を求める

したがって、（c）は正です。

■ （d）ウィンドプロファイラの観測高度間隔・時間間隔の説明が不適切

（d）は誤りです。

ウィンドプロファイラの観測データは、実況の監視や数値予報に利用されています。

この点自体は正しい内容です。

しかし、問題文のように高度500m毎に20分間隔という説明は、ウィンドプロファイラの観測として不適切です。

部分的に正しい文に注意！

（d）は、「実況の監視や数値予報に利用されている」という部分だけを見ると正しそうに見えます。

しかし、前半の高度500m毎に20分間隔という観測間隔の説明が誤りです。

ウィンドプロファイラは、上空の風を高度約300m毎に、10分間隔で観測しています。

試験では、後半が正しくても、前半に誤りがあれば全体として「誤」になります。

したがって、（d）は誤です。

■ 選択肢の確認表

記号 正誤 判断ポイント
（a） 正 GPSゾンデの上空気圧は、気温・湿度・GPS高度情報・地上気圧などから算出される
（b） 誤 風向・風速は風向風速センサで直接測るのではなく、ゾンデの位置変化から求める
（c） 正 乾燥時は散乱されて戻る電波が弱くなり、観測可能高度が低くなりやすい
（d） 誤 観測データは実況監視や数値予報に利用されるが、高度500m毎・20分間隔という説明が不適切

■ 受験生がつまずくポイント

1. 「観測している」＝「直接測っている」と考えてしまう

高層気象観測では、観測結果として風や気圧が得られていても、それが直接センサで測られているとは限りません。

GPSゾンデの気圧は算出値であり、ラジオゾンデの風向・風速も位置変化から求めます。

2. ラジオゾンデに風向・風速センサがあると思ってしまう

ラジオゾンデは風に流されながら上昇します。

その移動を追跡すれば、どの向きにどの速さで流されたかが分かります。

つまり、風向・風速はゾンデの移動から逆算していると考えると理解しやすいです。

3. ウィンドプロファイラの「乾燥に弱い」を忘れる

ウィンドプロファイラは、大気中の屈折率の乱れで散乱される電波を利用します。

乾燥していると散乱が弱くなり、戻ってくる電波も弱くなります。

その結果、観測できる高度が低くなりやすい点を押さえましょう。

4. 文の一部だけ見て正誤判断してしまう

（d）のように、文の後半だけ見ると正しそうな選択肢があります。

しかし、正誤問題では文全体が正しくなければ「正」にはなりません。

特に、観測間隔・高度間隔・数値などが入っている文は、そこがひっかけになりやすいです。

■ まとめ

  • （a）GPSゾンデの上空気圧は、気温・湿度・GPS高度情報・地上気圧などから算出されるため正しい
  • （b）ラジオゾンデの風向・風速は、風向風速センサではなく位置変化から求めるため誤り
  • （c）ウィンドプロファイラは乾燥時に戻る電波が弱くなり、観測高度が低くなりやすいため正しい
  • （d）観測データは利用されるが、高度500m毎・20分間隔という説明が不適切なため誤り

正解は③

（a）正・（b）誤・（c）正・（d）誤

この問題で必ず押さえたいこと

高層気象観測では、観測結果として得られる要素と、実際に直接測っている要素を分けて考えることが重要です。

GPSゾンデの気圧
＝ 計算で算出

ラジオゾンデの風
＝ 位置変化から算出

ウィンドプロファイラ
＝ 電波の散乱を利用
乾燥時は観測高度が下がりやすい

「直接測定」なのか「算出・推定」なのかを意識するだけで、観測機器の問題はかなり解きやすくなります。

※ 本記事では、一般財団法人 気象業務支援センターより利用許諾を受けて、気象予報士試験問題を掲載しています。
問題文の著作権は一般財団法人 気象業務支援センターに帰属します。

以上、第63回 専門知識 問2の解説でした！

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