【第54回 気象予報士試験 実技1】問3を徹底解説|500hPaトラフ・関東の冷気層・温度移流・前線予想

こんにちは!今回は第54回 気象予報士試験 実技1 問3を解説します!

問3では、29日9時を初期時刻とする予想図を使い、

  • 500hPaトラフの移動
  • 地上気圧と下層気温の分布
  • 850hPa等温線の南北移動
  • 暖気移流・寒気移流の判定
  • 12時間後の前線位置

を読み取ります。

この問題が難しい理由は、単に図の数値を読むだけでなく、初期時刻・12時間後・24時間後を頭の中で重ねて比較しなければならないことです。

特にトラフや等温線は、同じ形の線が複数あるため、対応するものを取り違えやすくなります。

この問題で重要なポイント

  • トラフは等高度線の谷と正渦度極大をセットで追跡する
  • 移動速度は経度差と緯度帯の距離から求める
  • トラフの明瞭・不明瞭は等高度線の曲率や渦度分布で判断する
  • 関東地方の地上気圧分布と下層気温分布を関連づける
  • 等温線の移動方向は同じ経度上で比較する
  • 温度移流は風向と等温線の位置関係から判断する
  • 暖気移流では風が高温側から低温側へ吹く
  • 寒気移流では風が低温側から高温側へ吹く
  • 前線位置は等温線集中帯・風のシアー・上昇流域を総合して決める

■ 問3の問題文

問題文

図6は500hPa高度・渦度の予想図、図7は地上気圧・降水量・風の予想図、図8は850hPa気温・風、700hPa鉛直流の予想図、図9は925hPa気温・風の予想図である。

図6〜図8は12時間後と24時間後の予想図、図9は12時間後の予想図である。これらと図1〜図3を用いて以下の問いに答えよ。

問3(1) 500hPaトラフ

図2(下)および図6を用いて、500hPaのトラフに関する以下の問いに答えよ。

  1. 図2(下)に太線で記入されているトラフが、12時間後に5580mの等高度線と交わる経度を1°刻みの整数で答え、その間のトラフの移動方向を8方位で、速さを5ノット刻みで答えよ。
  2. このトラフは、24時間後には初期時刻と比較して明瞭になったか、不明瞭になったかを簡潔に答えよ。

問3(2) 関東地方の気圧と下層気温

図7(上)を用いて、低気圧の進行方向前面にあたる関東地方の地上気圧分布の特徴、およびその分布と関連する大気下層の気温分布の特徴を、図8および図9に着目して40字程度で述べよ。

問3(3) 850hPa気温の変化

図3および図8を用いて、850hPaにおける初期時刻から24時間後までの気温に関する以下の問いに答えよ。

  1. 東経140°線における0℃の等温線について、初期時刻から12時間後、12時間後から24時間後までの、それぞれ12時間の南北方向の移動を、移動方向を南または北で、移動範囲を0.5°刻みで答えよ。
  2. 関東の東海上の地点Aにおいて、850hPa面が、初期時刻、12時間後、24時間後のそれぞれで暖気移流の場か寒気移流の場かを答えよ。

問3(4) 12時間後の前線位置

図8に着目して、図1の前線の12時間後の予想位置を、図7の枠で囲まれた範囲について、前線記号を用いず実線で解答図に記入せよ。ただし、前線は枠の部分まで延びているものとする。

■ 問3の模範解答

模範解答

設問 解答
(1)① 5580m等高度線との交点 東経125°(124°、126°も許容)
(1)① 移動方向
(1)① 移動速度 35ノット(30ノット、40ノットも許容)
(1)② 不明瞭になった
(2) 北東部から南西部にかけて周囲より気圧が高く、下層の気温は周囲より低くなっている。
(3)① 初期時刻〜12時間後 北へ0.5°
(3)① 12時間後〜24時間後 南へ0.5°
(3)② 初期時刻 暖気移流の場
(3)② 12時間後 暖気移流の場
(3)② 24時間後 寒気移流の場
(4) 12時間後の等温線集中帯・風のシアー・上昇流域に沿って実線を記入

本番での解き方

問3では、すべての予想図を同時に見る必要はありません。

設問ごとに使う図を限定します。

設問 主に使う図 見るもの
(1) 図2・図6 500hPaトラフ、等高度線、正渦度
(2) 図7・図8・図9 地上気圧、850hPa・925hPa気温
(3) 図3・図8 0℃等温線、風向、温度移流
(4) 図7・図8 等温線集中帯、風のシアー、上昇流

使う図を絞るだけで、かなり解きやすくなります。

■ 問3(1)① 500hPaトラフの位置と移動

模範解答

東経125°
東へ35ノット

※交点は東経124°または126°、速度は30ノットまたは40ノットも許容されます。

読み取り手順

  1. 初期時刻の図2(下)で太線のトラフを確認する
  2. 12時間後の図6(上)で対応するトラフを探す
  3. 5580m等高度線との交点を読む
  4. 初期時刻からの移動方向を判定する
  5. 移動距離を12時間で割り、ノットに換算する

◇ トラフは何を手がかりに追うのか

トラフは、等高度線が南側へ張り出している部分です。

ただし、等高度線の形だけを見ていると、弱いトラフを取り違えることがあります。

そこで、正渦度極大域を合わせて確認します。

等高度線が南へ張り出す

正渦度極大域がある

トラフの位置

初期時刻の太線で示されたトラフに対応する正渦度域を、12時間後の図へ追跡します。

12時間後のトラフと5580m等高度線の交点を読むと、およそ東経125°です。

同じ経度上の別の谷を選ばない

予想図には複数の波や正渦度域があります。

単に東経125°付近にある谷を選ぶのではなく、

  • 初期時刻のトラフの東側にある
  • 12時間で移動できる範囲にある
  • 対応する正渦度域が連続している

ことを確認します。

◇ 移動方向は東

初期時刻と12時間後のトラフ位置を比べると、緯度方向の変化は小さく、主に経度方向へ移動しています。

したがって、8方位で表す移動方向はです。

◇ 移動速度の求め方

初期時刻と12時間後のトラフの位置を比較すると、トラフは東へ約7°移動していることが読み取れます。

ここでは、図から読み取った角度の差を海里に換算し、12時間で割って移動速度を求めます。

図からトラフの移動量を読む

約7°東へ移動

移動距離を海里に換算

12時間で割る

気象予報士試験の移動速度の計算では、緯度1°を約60海里として概算します。

移動距離 = 60海里 × 7° = 420海里

トラフは12時間で約420海里移動しているため、

420海里 ÷ 12時間 = 35ノット

となります。

したがって、トラフの移動方向と速さは、

東へ35ノット

です。

本番で使う計算手順

約7°移動している

60海里 × 7° = 420海里

420海里 ÷ 12時間 = 35ノット

東へ35ノット

「移動した角度 × 60海里 ÷ 経過時間」の形で計算すると、素早く答えを求められます。

角度差を読み取らずに速度を推測しない

この問題では、初期時刻と12時間後のトラフの位置を比較し、まず約7°移動していることを読み取るのが重要です。

図を見た印象だけで「30ノットくらい」などと判断するのではなく、

約7°移動

60 × 7 ÷ 12

35ノット

という計算過程を必ず確認しましょう。

60海里を掛ける理由

地球上では、緯度1°に相当する距離は約60海里です。

本問ではトラフの移動量を約7°と読み取り、試験で求められる精度に合わせて、

60海里 × 7°

として移動距離を概算します。

厳密な東西距離には緯度による違いがありますが、本問では許容解答に幅があるため、60海里を用いた概算で35ノットを求めれば十分です。

■ 問3(1)② トラフの明瞭さ

模範解答

不明瞭になった

◇ トラフの明瞭・不明瞭はどこを見るか

トラフが明瞭かどうかは、次の点で判断します。

  • 等高度線の南への張り出しが大きいか
  • 等高度線の曲率が大きいか
  • 正渦度極大が明瞭か
  • 正渦度域がまとまっているか

24時間後の図では、初期時刻に比べて等高度線の谷が浅くなり、正渦度のまとまりも弱くなっています。

等高度線の曲がりが小さくなる

正渦度極大が弱まる

トラフが不明瞭になる

したがって答えは不明瞭になったです。

トラフが東へ移動したこととは別問題

「移動したから不明瞭」と判断するわけではありません。

トラフの位置と、トラフの強さ・明瞭さは別々に判断します。

  • 位置:どこへ移動したか
  • 明瞭さ:谷の深さや正渦度の強さがどう変化したか

■ 問3(2) 関東地方の地上気圧と下層気温

模範解答

北東部から南西部にかけて周囲より気圧が高く、下層の気温は周囲より低くなっている。

(40字)

記述式解答のポイント:分布型・対応型

どこで
関東地方の北東部から南西部にかけて

何が分布しているか
周囲より地上気圧の高い領域

何と対応するか
周囲より下層気温の低い領域

◇ まず地上気圧の分布を見る

12時間後の地上予想図では、関東地方の北東部から南西部にかけて、周囲より気圧が高い領域が帯状に分布しています。

これは単純な高気圧中心ではなく、低気圧の前面で関東地方に冷たい空気がたまっていることと関係しています。

◇ 次に850hPaと925hPaの気温を見る

850hPaおよび925hPaの気温分布を見ると、この地上気圧が高い領域では、周囲より気温が低くなっています。

関東の下層に冷気が滞留

冷たい空気は密度が大きい

同じ高度までに含まれる空気の質量が多くなる

地上気圧が周囲より高くなる

つまり、

地上気圧が高い領域

下層に冷気がたまった領域

として対応しています。

◇ なぜ関東に冷気が残るのか

低気圧が接近しても、関東地方の下層では北東寄りの風によって冷気が供給されることがあります。

また、関東平野の西側から北側には山地があるため、下層冷気が地形によって滞留しやすくなります。

関東へ北東風が流入

下層冷気が供給される

山地に遮られて冷気が滞留

周囲より低温・高圧

「高気圧がある」と書かない

問題は、関東地方に独立した高気圧中心があると述べることを求めていません。

必要なのは周囲との比較です。

  • 周囲より気圧が高い
  • 周囲より下層気温が低い

という相対的な分布として表現します。

850hPaだけでは下層冷気を見落とすことがある

冷気が非常に浅い場合、850hPa面より下だけに冷気がたまることがあります。

そのため本問では、850hPaだけでなく、より地上に近い925hPa気温・風予想図も確認します。

気圧面 おおよその役割
850hPa 大気下層全体の温度場を確認する
925hPa 地上付近に近い浅い冷気を確認する

■ 問3(3)① 0℃等温線の移動

模範解答

初期時刻〜12時間後:北へ0.5°
12時間後〜24時間後:南へ0.5°

◇ 必ず東経140°線上だけで比較する

この問題では、0℃等温線全体の動きを答えるのではありません。

問われているのは、

東経140°線と0℃等温線の交点

の南北移動です。

読み取り手順

  1. 初期時刻の図3で東経140°と0℃等温線の交点を読む
  2. 12時間後の図8(上)で同じ交点を読む
  3. 両者の緯度差を求める
  4. 24時間後の図8(下)でも同じ作業を行う
  5. 0.5°刻みで答える

初期時刻から12時間後にかけては、交点が約0.5°北へ移動しています。

その後、12時間後から24時間後にかけては、約0.5°南へ戻っています。

初期時刻

0℃等温線が北へ0.5°

暖気の北上
12時間後

0℃等温線が南へ0.5°

寒気の南下

等温線の一番北の地点を比べない

等温線は蛇行しているため、線全体の最北端や最南端を比較すると誤答になります。

必ず東経140°という固定した経度線との交点を比較します。

■ 問3(3)② 暖気移流・寒気移流

模範解答

時刻 温度移流
初期時刻 暖気移流
12時間後 暖気移流
24時間後 寒気移流

◇ 温度移流は何を見ればよいか

温度移流は、850hPaの風向等温線の位置関係から判断します。

風上側の気温を確認

風がどの温度の空気を運んでいるかを見る

暖気移流か寒気移流かを判断

◇ 暖気移流の見分け方

風上側に高温域があり、そこから対象地点へ風が吹いている場合、暖かい空気が運ばれています。

高温側
↓ 風
低温側

暖気移流

初期時刻と12時間後の地点Aでは、南寄りまたは南西寄りの風によって、南側の暖気が運ばれています。

したがって、いずれも暖気移流の場です。

◇ 寒気移流の見分け方

風上側に低温域があり、そこから対象地点へ風が吹いている場合、冷たい空気が運ばれています。

低温側
↓ 風
高温側

寒気移流

24時間後の地点Aでは、風向が変わり、北または西側の低温域から空気が流れ込む配置になります。

したがって、24時間後は寒気移流の場です。

等温線と風が平行なら温度移流は小さい

風が等温線にほぼ平行に吹いている場合、空気は同じ気温帯に沿って流れるため、温度移流は小さくなります。

風と等温線の関係 温度移流
風が高温側から低温側へ横切る 暖気移流
風が低温側から高温側へ横切る 寒気移流
風が等温線に平行 温度移流は小さい

風向だけで暖気移流と決めない

「南風だから暖気移流」「北風だから寒気移流」と機械的に判断してはいけません。

例えば南風でも、南側の方が低温なら寒気移流になる可能性があります。

必ず、

  • 風はどちらから吹いているか
  • 風上側は高温か低温か
  • 等温線をどちら向きに横切っているか

を確認します。

■ 問3(4) 12時間後の前線位置

問題文

図8に着目して、図1の前線の12時間後の予想位置を、図7の枠で囲まれた範囲について、前線記号を用いず、実線で解答図に記入せよ。ただし、前線は枠の部分まで延びているものとする。

模範解答

東シナ海から九州の南、四国の南海上を通り、関東の東海上にある低気圧付近へ延びる前線を、解答図の指定範囲内に実線で記入します。

本問では前線記号は使わず、前線の予想位置を一本の滑らかな実線で表します。

【模範解答図挿入欄】12時間後の前線位置

図

前線解析は6段階で進める

  1. 500hPa解析から始める
  2. 閉塞しているかを判断する
  3. 高層天気図から前線位置を推定する
  4. 閉塞している場合は閉塞点を決める
  5. 閉塞前線の型を判断する
  6. 地上天気図に前線を作図する

前線位置を問われたからといって、いきなり850hPaの等温線をなぞるのではありません。

まず500hPaの場から低気圧の発達段階を把握し、閉塞の有無を判断してから、高層天気図と地上天気図を結び付けます。

① 500hPa解析から始める

最初に図6(上)の500hPa高度・渦度予想図を確認します。

ここで見るのは、主に次の3点です。

  • 500hPaトラフの位置
  • 地上低気圧とトラフとの位置関係
  • 正渦度域や正渦度極大の分布

問3(1)で追跡した500hPaトラフは、12時間後には日本の西側へ進んでいます。

一方、図7(上)の地上低気圧は関東の東海上に予想されており、500hPaトラフは地上低気圧よりも西側に位置しています。

500hPaトラフ
地上低気圧の西側

低気圧の西側から上空の擾乱が接近している

したがって、この時点では低気圧中心と500hPaトラフが鉛直方向に重なった状態ではありません。

最初から850hPaだけを見ない

850hPa天気図だけでも前線帯の候補は探せますが、それだけでは低気圧が発達途中なのか、閉塞段階なのかを判断しにくくなります。

まず500hPaトラフと地上低気圧の位置関係を確認し、低気圧の立体構造を把握しましょう。

② 閉塞しているかを判断する

次に、地上低気圧が閉塞しているかを判断します。

閉塞が進んだ低気圧では、一般に次のような特徴がみられます。

  • 500hPaトラフや寒冷渦が地上低気圧に近づく
  • 地上低気圧の周囲へ前線が巻き込む
  • 暖域が狭くなる
  • 温暖前線と寒冷前線が低気圧付近で合流する
  • 850hPaの温度場や風のシアーが低気圧の周囲へ巻き込む

しかし、12時間後の予想では、500hPaトラフは地上低気圧の西側にあり、地上低気圧の南側には暖域が残っています。

また、図8(上)の850hPa温度場と風の分布からも、温暖前線側と寒冷前線側の境界をそれぞれ追うことができます。

閉塞の判定

この時点では閉塞していない

したがって、通常の温暖前線と寒冷前線として位置を推定します。

④閉塞点の決定および⑤閉塞前線の型の判定は、閉塞している場合に行う手順です。

本問では閉塞していないと判断できるため、閉塞点や寒冷型・温暖型の判定は行いません。

③ 高層天気図から前線位置を推定する

閉塞していないことを確認したら、図8(上)を中心に前線位置を推定します。

ここでは、次の順番で確認します。

850hPa風のシアー

850hPa等温線集中帯

700hPa上昇流域

温暖前線と寒冷前線の候補を決める

◇ 850hPa風のシアーを探す

前線の両側では、異なる方向から空気が流れ込むため、風向が急変する場所が現れます。

図8(上)では、東シナ海から九州南部、四国の南海上、関東の東海上にかけて、850hPa風の風向が変化する帯が延びています。

この風のシアーを、前線帯を探す際の骨格とします。

前線の北側
東〜北東寄りの風

風向が変化する境界

前線の南側
南〜南西寄りの風

◇ 850hPa等温線集中帯を確認する

次に、風のシアー付近で850hPa等温線の間隔が狭くなっているかを確認します。

前線帯では、暖気と寒気が接するため、短い距離で気温が大きく変化します。

北側の寒気

南側の暖気

水平温度傾度が大きくなる

等温線が集中する

ただし、前線は特定の等温線そのものではありません。

等温線集中帯の中で、風のシアーと最も整合する位置を前線候補とします。

◇ 700hPa上昇流域を確認する

図8では、700hPa鉛直流も同時に示されています。

鉛直流が負の領域=上昇流域

前線付近では、下層の空気が収束し、暖かい空気が寒気の上を上昇するため、帯状の上昇流域が現れやすくなります。

850hPa風のシアー

850hPa等温線集中帯

700hPa上昇流域

前線帯の位置を絞り込む

この3つが対応する帯を追うと、東シナ海から日本の南海上を経て、関東の東海上の低気圧付近へ延びる前線帯を推定できます。

上昇流極大をそのまま前線にしない

上昇流域は前線位置を確認する重要な資料ですが、上昇流の極大が必ず地上前線上にあるとは限りません。

暖気が前線面に沿って上昇するため、上昇流極大が前線の暖気側へずれる場合もあります。

必ず風のシアーと等温線集中帯を優先し、上昇流域は整合性を確認する材料として使います。

④ 閉塞している場合は閉塞点を決める

本問では該当なし

12時間後の低気圧は閉塞していないと判断できるため、閉塞点を設定する必要はありません。

閉塞している事例では、温暖前線・寒冷前線・閉塞前線が分岐する位置を、次の資料から総合的に決めます。

  • 850hPa風のシアーが分岐する位置
  • 850hPa等温線集中帯の形
  • 700hPa上昇流域
  • 地上低気圧中心との位置関係
  • 暖域の先端

⑤ 閉塞前線の型を判断する

本問では該当なし

閉塞前線が形成されていないため、寒冷型閉塞か温暖型閉塞かを判断する必要はありません。

閉塞している事例では、閉塞点の両側にある寒気の強さを比較します。

閉塞前線の型 基本的な判断
寒冷型閉塞 寒冷前線後面の寒気が、温暖前線前面の寒気より強い
温暖型閉塞 温暖前線前面の寒気が、寒冷前線後面の寒気より強い

⑥ 地上天気図に前線を作図する

最後に、図7(上)の地上予想図へ前線を作図します。

高層天気図から推定した前線帯を、地上低気圧中心、地上風、降水域と整合するように調整します。

◇ 温暖前線側を作図する

低気圧の進行方向前面では、北側の冷気に対して南側の暖気が乗り上げています。

図

関東の東海上にある低気圧から東〜東北東方向へ、850hPaの風のシアー、等温線集中帯、上昇流域に沿うように温暖前線側を延ばします。

◇ 寒冷前線側を作図する

低気圧の南西側では、寒冷前線後面の寒気と、前面の暖気との境界を追います。

関東の東海上の低気圧付近から、四国の南海上、九州南部、東シナ海へ向かう850hPa風のシアーと等温線集中帯に沿って、寒冷前線側を南西方向へ延ばします。

東シナ海

九州南部付近

四国の南海上

関東の東海上の低気圧付近

低気圧の東〜東北東側

◇ 地上風と降水域で最終確認する

線を引いたら、図7(上)の地上風と降水域を使って最終確認します。

  • 前線の両側で地上風向が変化しているか
  • 地上風の収束域と対応しているか
  • 降水域が前線付近に分布しているか
  • 前線が地上低気圧付近へ自然につながっているか
  • 問題で指定された枠の端まで線を延ばしているか

各資料と細かく一致させようとして線を蛇行させず、複数の根拠が重なる帯の中央付近を、滑らかな実線で結びます。

今回の前線解析フローチャート

① 500hPaを確認

トラフは地上低気圧の西側

② 暖域が残っており、閉塞していない

③ 850hPa風のシアーを追う

850hPa等温線集中帯を確認

700hPa上昇流域で裏付ける

④ 閉塞点の決定は不要

⑤ 閉塞前線の型の判定も不要

⑥ 地上低気圧へつなげて作図

前線解析でつまずきやすいポイント

  • 500hPa解析をせず、最初から850hPa等温線を見る
  • 閉塞しているかを判断せず、すぐに前線を引く
  • 等温線集中帯だけを前線と考える
  • 850hPa風のシアーを確認しない
  • 700hPa上昇流極大をそのまま前線位置にする
  • 初期時刻の前線を単純に東へ平行移動する
  • 地上低気圧とつながらない線を引く
  • 細かな情報に合わせすぎて前線を蛇行させる
  • 前線記号を描いてしまう
  • 指定された枠の端まで線を延ばさない

問3(4)のまとめ

  • 前線解析は必ず500hPa解析から始める
  • 500hPaトラフと地上低気圧の位置関係から発達段階を考える
  • 暖域が残り、トラフも地上低気圧の西側にあるため、12時間後は閉塞していない
  • 閉塞していないため、閉塞点と閉塞前線の型は判断しない
  • 850hPa風のシアーを前線帯の骨格とする
  • 850hPa等温線集中帯で温度境界を確認する
  • 700hPa上昇流域で前線帯との整合性を確認する
  • 最後に地上低気圧、地上風、降水域と整合するように作図する
  • 前線は一本の滑らかな実線で、指定された枠の端まで延ばす

■ 問3 解答確認表

設問 解答 主な判断材料
(1)① 交点 東経125° 12時間後のトラフと5580m等高度線
(1)① 移動 東へ35ノット 初期時刻と12時間後のトラフ位置
(1)② 不明瞭になった 等高度線の曲率と正渦度の弱まり
(2) 北東部から南西部に周囲より高圧・低温 地上気圧と850hPa・925hPa気温
(3)① 前半 北へ0.5° 東経140°上の0℃等温線
(3)① 後半 南へ0.5° 東経140°上の0℃等温線
(3)② 初期時刻 暖気移流 風が高温側から吹く
(3)② 12時間後 暖気移流 南側の暖気が流入
(3)② 24時間後 寒気移流 低温側から空気が流入
(4) 等温線集中帯・シアー・上昇流に沿って作図 図7・図8の総合判断

この問題で必ず押さえたいこと

500hPaトラフ

等高度線の谷

正渦度極大
トラフの移動速度

移動距離 ÷ 時間
下層冷気の滞留

空気密度が大きい

周囲より地上気圧が高い
0℃等温線の移動

指定された経度線との交点を比較
高温側から低温側へ風が吹く

暖気移流
低温側から高温側へ風が吹く

寒気移流
前線解析

等温線集中帯

風のシアー

上昇流域

地上風・降水

■ まとめ

  • 500hPaトラフは12時間後に5580m等高度線と東経125°付近で交わる
  • トラフは東へ約35ノットで移動する
  • 24時間後にはトラフは不明瞭になる
  • 関東地方では北東部から南西部に周囲より気圧の高い領域がある
  • その高圧域は周囲より低い下層気温と対応している
  • 東経140°上の0℃等温線は、前半に北へ0.5°、後半に南へ0.5°移動する
  • 地点Aは初期時刻と12時間後に暖気移流の場となる
  • 24時間後は寒気移流の場となる
  • 前線位置は等温線集中帯だけでなく、風のシアーと上昇流域も使って決める

※ 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 気象予報士試験 実技1 問3の解説でした!

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【過去問解説】第54回 実技1 問3