【第54回 気象予報士試験 一般知識】問4 温度風と鉛直シアーをわかりやすく解説
こんにちは！今回は第54回 気象予報士試験 一般知識 問4を解説します！
この問題は、温度風の関係を使って、850hPa面の風から500hPa面の風を判断する問題です。
受験生がつまずきやすいのは、温度風を「実際に吹く風」と考えてしまうところです。
温度風とは、実際の風そのものではなく、下層の地衡風と上層の地衡風の差を表すものです。
この問題で重要なポイント
- 温度風は、上層の風から下層の風を引いたベクトルである。
- 温度風は、鉛直方向の風の変化、つまり鉛直シアーを表す。
- 温度風の向きは、平均気温の水平温度傾度の向きで決まる。
- 温度風の大きさは、水平温度傾度の大きさに比例する。
- 点Bの温度勾配は点Aの半分なので、温度風の大きさも点Aの半分になる。
- 850hPaでは点A・点Bともに同じ南風である。
- 点Aの850hPaから500hPaへの変化を読み取り、その半分を点Bに足す。
- 正解は、点Bの850hPaの南風に、点Aの半分の温度風を加えた風である。
■ 問題文
図は、北緯30°に位置する点Aおよび点Bの、850hPa面と500hPa面における風を表したものであり、各図の風ベクトルは同じ縮尺で描いてある。
850hPaでは、点A、点Bともに同じ強さの南風である。点Bにおける850hPaと500hPaの間の平均気温(K)の温度勾配の大きさは、点Aの温度勾配の大きさの半分で、勾配の向きはいずれも同じである。
このとき、点Bの500hPaの風ベクトルとして正しいものを下図の中の①〜⑤の中から1つ選べ。ただし、ここでは温度風の関係が成立するものとする。また、風ベクトルは、いずれも小円の中心から矢印の先までで表されるものとする。
| 選択肢 | 点Bの500hPaの風ベクトル |
|---|---|
| ① | 北向きの風ベクトル |
| ② | 北東向きで、点Aの変化量の半分を加えた風ベクトル |
| ③ | より長い北東向きの風ベクトル |
| ④ | 中程度の北東向きの風ベクトル |
| ⑤ | 東向きの風ベクトル |
■ 解答
②
点Bの500hPaの風ベクトルは②
■ 解き方の方針
この問題は、点Aの風の変化を使って、点Bの風を作る問題です。
点Aの850hPaの風
↓
点Aの500hPaの風
↓
差をとる
↓
これが点Aの温度風
点Bの温度勾配
＝
点Aの半分
↓
点Bの温度風
＝
点Aの温度風の半分
点Bの850hPaの風
＋
点Aの半分の温度風
↓
点Bの500hPaの風
したがって、点Bの500hPaの風は②になります。
■ 補足講義：温度風とは何か
温度風という名前を見ると、「温度によって吹く風」と思ってしまいます。
しかし、試験では次のように考えるとわかりやすいです。
温度風
＝
上層の地衡風
−
下層の地衡風
つまり、温度風は上と下で風がどれだけ変わったかを表すベクトルです。
今回でいえば、
500hPaの風
−
850hPaの風
＝
温度風
です。
ここで止まりやすいポイント
温度風は、850hPaや500hPaで実際に吹いている風そのものではありません。
あくまで2つの高度の風ベクトルの差です。
■ Step1：点Aの温度風を読み取る
まず、点Aに注目します。
点Aでは、850hPaの風は北向きの南風です。
500hPaの風は、850hPaの風よりも東成分が加わった北東向きの風になっています。
したがって、点Aでは上層に行くと、風に東向き成分が加わっています。
点Aの風の変化
850hPa：北向き
↓
500hPa：北東向き
↓
差は東向き成分を持つ
↓
これが点Aの温度風
図で見ると、点Aの500hPaの風は、850hPaの風に比べて東向きに2マス分ずれているイメージです。
■ Step2：点Bの温度風は点Aの半分
問題文では、点Bの平均気温の温度勾配の大きさは、点Aの半分とされています。
温度風の大きさは、水平温度傾度の大きさに比例します。
水平温度傾度が大きい
↓
温度風が大きい
水平温度傾度が半分
↓
温度風も半分
また、勾配の向きはいずれも同じなので、温度風の向きも点Aと同じです。
つまり、点Bでは点Aと同じ向きで、半分の大きさの温度風を考えればよいことになります。
ここがひっかけ
点Bの温度勾配は点Aと「同じ」ではありません。
大きさは半分、向きは同じです。
そのため、風の変化量も点Aの半分になります。
■ Step3：点Bの850hPaの風に、半分の温度風を足す
点Bの850hPaの風は、点Aと同じ強さの南風です。
つまり、850hPaでは点Bも北向きの風です。
そこに、点Aの半分の温度風を加えます。
点Bの850hPaの風
＋
点Aの半分の温度風
↓
点Bの500hPaの風
点Aでは上層に向かって東向き成分が加わっていました。
点Bではその変化量が半分なので、850hPaの北向きの風に、少し東向き成分を加えたベクトルになります。
これに当てはまるのが②です。
■ 補足講義：温度風と水平温度傾度の関係
温度風は、水平温度傾度と深く関係しています。
気温差が大きいほど、上層と下層の風の差も大きくなります。
水平温度傾度
↓
気温差の大きさ
水平温度傾度が大きい
↓
上層と下層の風の差が大きい
↓
温度風が大きい
| 比較 | 点A | 点B |
|---|---|---|
| 温度勾配の大きさ | 基準 | 点Aの半分 |
| 温度勾配の向き | 同じ | 同じ |
| 温度風の向き | 基準 | 点Aと同じ |
| 温度風の大きさ | 基準 | 点Aの半分 |
この表のように、点Bでは向きは点Aと同じ、大きさは半分と整理できます。
■ 補足講義：ベクトルの足し算で考える
この問題は、温度風の知識に加えて、ベクトルの足し算として見ると理解しやすくなります。
上層の風
＝
下層の風
＋
温度風
今回の点Bでは、
500hPaの風
＝
850hPaの風
＋
点Aの半分の温度風
となります。
850hPaの風は北向きです。そこに東向き成分を少し加えるので、500hPaの風は北東向きになります。
ただし、点Aほど大きく東へ傾くわけではありません。半分だけ傾くので、選択肢は②です。
■ 選択肢確認表
| 選択肢 | 判定 | 理由 |
|---|---|---|
| ① | 誤 | 850hPaと同じ北向きのままで、温度風による東向き成分が反映されていない。 |
| ② | 正 | 点Aと同じ向きで半分の温度風を、点Bの850hPaの風に加えたベクトルである。 |
| ③ | 誤 | 点Aと同程度の大きな変化になっており、点Bの温度勾配が半分である条件に合わない。 |
| ④ | 誤 | 東向き成分の加わり方が、点Aの半分という条件と一致しない。 |
| ⑤ | 誤 | 下層の北向き成分を無視しており、850hPaの南風からの変化として不適切である。 |
■ 受験生がつまずくポイント
1. 温度風を実際に吹く風だと思ってしまう
温度風は、実際の風そのものではなく、上層の風と下層の風の差です。ここを間違えると、500hPaの風を正しく作れません。
2. 点Aの500hPaの風だけを見て選んでしまう
点Aの500hPaの風をそのまま点Bに当てはめてはいけません。点Bの温度勾配は点Aの半分なので、温度風も半分です。
3. 850hPaの風を無視してしまう
上層の風は、下層の風に温度風を加えて考えます。点Bの850hPaの北向きの風を出発点にする必要があります。
4. 温度勾配の「向き」と「大きさ」を分けて読めない
問題文では、点Bの温度勾配は「大きさは半分」「向きは同じ」と書かれています。つまり、温度風は同じ方向で半分の大きさです。
5. ベクトルの始点と終点を読み間違える
問題文には、風ベクトルはいずれも小円の中心から矢印の先までで表されるとあります。小円を始点として読むことが大切です。
6. 南風の意味を取り違える
南風とは「南から北へ吹く風」です。図では矢印が北向きになります。風向名と矢印の向きを混同しないようにしましょう。
■ まとめ
- 温度風は、上層の風と下層の風の差である。
- 温度風の大きさは、水平温度傾度の大きさに比例する。
- 点Bの温度勾配は点Aの半分なので、温度風も点Aの半分。
- 点Bの850hPaの風は、点Aと同じ北向きの南風。
- 点Bの500hPaの風は、850hPaの風に半分の温度風を足したもの。
正解は②
この問題で必ず押さえたいこと
温度風
＝
500hPaの風 − 850hPaの風
水平温度傾度が半分
↓
温度風も半分
点Bの500hPaの風
＝
点Bの850hPaの風
＋
点Aの半分の温度風
北向きの風
＋
少し東向き成分
↓
②
※ 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54回 一般知識 問4の解説でした！
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