【第56回 気象予報士試験 専門知識】問11 台風の暖気核・海面水温低下・傾度風をわかりやすく解説

こんにちは！今回は第56回 気象予報士試験 専門知識 問11を解説します！

この問題は、台風の一般的な特徴について、暖気核、発達のエネルギー源、海面水温の低下、傾度風の考え方を問う問題です。

受験生がつまずきやすいのは、台風と温帯低気圧の発達メカニズムを混同するところです。

台風は水蒸気の凝結に伴う潜熱を主なエネルギー源として発達します。 一方、温帯低気圧は温度傾度に伴う有効位置エネルギーが運動エネルギーに変換されることで発達します。

この問題で重要なポイント

  • 台風の中心付近には暖気核がある。
  • 台風の中心付近は、海面付近から対流圏界面付近まで周囲より気温が高い。
  • 台風の主なエネルギー源は、水蒸気の凝結による潜熱である。
  • 温度傾度に伴う有効位置エネルギーで発達するのは温帯低気圧である。
  • 台風がゆっくり移動すると、海面水温の低下が大きくなりやすい。
  • 海面水温低下には、湧昇と海水の鉛直混合が関係する。
  • 傾度風で近似すると、同じ気圧傾度力・同じ緯度なら、中心から遠い方が風速は大きくなる。
  • 実際の台風では中心に近いほど気圧傾度力が大きいため、中心付近で風が強くなる。

■ 問題文

台風の一般的な特徴について述べた次の文(a)〜(d)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) 台風の中心付近は、ほぼ海面から対流圏界面まで周囲の大気より気温が高い。

(b) 台風は、温度傾度に伴う有効位置エネルギーが、運動エネルギーに変換されることを主な要因として発生・発達する。

(c) 台風の通過に伴う海面水温の変化は、台風がゆっくり移動して強い風が長時間吹くときほど、海面下の冷たい海水が湧昇したり、海水をかき混ぜる効果が大きいため、海面水温の低下が大きくなる。

(d) 台風の風を傾度風で近似する場合、緯度と気圧傾度力が同じならば、台風中心からの距離が近い方が強い風が吹くことになる。

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

■ 解答

③

(a) 正
(b) 誤
(c) 正
(d) 誤

■ 解き方の方針

この問題は、台風を温帯低気圧と区別して考えることがポイントです。

台風
↓
暖かい海面
↓
水蒸気の供給
↓
凝結による潜熱放出
↓
暖気核
↓
発達

一方、温帯低気圧は次の流れです。

温帯低気圧
↓
南北の温度傾度
↓
有効位置エネルギー
↓
運動エネルギーへ変換
↓
発達

つまり、(b)は台風ではなく温帯低気圧の説明になっています。

■ 補足講義：台風と温帯低気圧の違い

項目 台風 温帯低気圧
主な発生域 熱帯・亜熱帯の暖かい海上 中緯度
主なエネルギー源 水蒸気の凝結による潜熱 南北の温度傾度に伴う有効位置エネルギー
中心構造 暖気核 寒気と暖気の境界を伴う
前線 基本的に伴わない 寒冷前線・温暖前線を伴う

試験では、台風の説明に温度傾度や有効位置エネルギーが出てきたら、温帯低気圧との混同を疑いましょう。

■ (a) 台風の中心付近は周囲より気温が高い？

(a)は正しいです。

台風の中心付近には暖気核があります。

台風では、中心付近で強い上昇流が起こり、水蒸気が凝結します。 このときに放出される潜熱によって、中心付近の大気が暖められます。

暖気核のイメージ

暖かい海面
↓
水蒸気が供給される
↓
中心付近で上昇
↓
水蒸気が凝結
↓
潜熱放出
↓
中心付近が暖かくなる

そのため、台風の中心付近は、ほぼ海面から対流圏界面まで、周囲の大気より気温が高くなります。

ここで止まりやすいポイント

「台風は低気圧だから中心は冷たい」と考えてしまうと間違えます。

台風は暖気核を持つ低気圧です。

したがって、(a)は正しいです。

■ (b) 台風は温度傾度に伴う有効位置エネルギーで発達する？

(b)は誤りです。

これは、台風ではなく温帯低気圧の発達メカニズムです。

台風は、暖かい海面から供給される水蒸気が凝結するときに放出する潜熱を主なエネルギー源として発達します。

ここがひっかけ

「温度傾度に伴う有効位置エネルギーが運動エネルギーに変換される」という説明は、温帯低気圧の説明です。

台風の主役は、温度傾度ではなく水蒸気と潜熱です。

台風の発達の流れ

高い海面水温
↓
蒸発が活発
↓
水蒸気が上昇
↓
凝結
↓
潜熱放出
↓
さらに上昇流が強まる
↓
台風が発達

したがって、(b)は誤りです。

■ (c) 台風がゆっくり移動すると海面水温の低下が大きい？

(c)は正しいです。

台風が通過すると、海面水温が低下することがあります。

その理由は主に2つです。

  • 強い風によって海面下の冷たい海水が湧昇する。
  • 強い風によって海水がかき混ぜられ、表層の暖かい海水と下層の冷たい海水が混合する。

台風通過による海面水温低下

台風の強風
↓
海面をかき混ぜる
↓
下層の冷たい海水が混ざる
↓
海面水温が低下

台風がゆっくり移動
↓
同じ海域に強風が長く吹く
↓
湧昇・混合が強まる
↓
海面水温低下が大きい

台風が速く通過すれば、強風が吹く時間は短くなります。 一方、台風がゆっくり移動すると、同じ海域に強風が長時間吹き続けるため、湧昇や混合が強まり、海面水温の低下が大きくなりやすいです。

したがって、(c)は正しいです。

■ (d) 同じ緯度・同じ気圧傾度力なら中心に近い方が強い？

(d)は誤りです。

ここはかなり引っかかりやすいです。

実際の台風では、一般に中心に近いほど気圧傾度力が大きくなるため、中心付近で風が強くなります。

しかし、この文では緯度と気圧傾度力が同じならばという条件が付いています。

ここが最大のひっかけ

実際の台風の話ではなく、傾度風で近似し、緯度と気圧傾度力が同じという条件で考えます。

この条件では、中心からの距離が近い方が強いとはいえません。

台風のような低気圧性の曲率をもつ流れでは、傾度風のつり合いを考えます。 同じ緯度、同じ気圧傾度力であれば、曲率が大きい、つまり中心からの距離が近いほど、遠心力の効果が大きくなります。

そのため、同じ気圧傾度力で比較すると、中心から遠い方が強い風になりやすくなります。

傾度風の比較イメージ

同じ緯度
同じ気圧傾度力
↓
中心から近い
＝曲率が大きい
↓
強い風とは限らない

同じ条件なら
中心から遠い方が
風速は大きくなる

したがって、(d)は誤りです。

■ 選択肢確認表

選択肢 判定 理由
(a) 正 台風の中心付近には暖気核があり、ほぼ海面から対流圏界面まで周囲より気温が高いため。
(b) 誤 温度傾度に伴う有効位置エネルギーで発達するのは温帯低気圧であり、台風は水蒸気の凝結に伴う潜熱を主なエネルギー源とするため。
(c) 正 台風がゆっくり移動すると、強風が長時間吹き、湧昇や海水の混合が強まって海面水温の低下が大きくなるため。
(d) 誤 傾度風で近似し、緯度と気圧傾度力が同じなら、中心から近い方が強い風になるとはいえないため。

以上より、組み合わせは(a)正、(b)誤、(c)正、(d)誤です。

したがって、正解は③です。

■ 受験生がつまずくポイント

1. 台風と温帯低気圧の発達メカニズムを混同する

台風は潜熱、温帯低気圧は温度傾度に伴う有効位置エネルギーです。この違いを押さえないと(b)で引っかかります。

2. 「低気圧だから中心は冷たい」と考えてしまう

台風は暖気核を持つ低気圧です。中心付近は周囲より気温が高くなります。

3. 海面水温低下の理由を表面の冷却だけで考えてしまう

台風通過後の海面水温低下には、下層の冷たい海水の湧昇や、海水の鉛直混合が関係します。

4. 台風がゆっくり移動すると発達し続けると思ってしまう

ゆっくり移動すると同じ海域で強風が長く吹くため、海面水温が下がりやすくなります。海面水温の低下は、台風へのエネルギー供給を弱める方向に働きます。

5. 実際の台風と、条件付きの傾度風比較を混同する

実際の台風では中心付近ほど気圧傾度力が大きいため風が強くなります。しかし(d)では「緯度と気圧傾度力が同じならば」という条件があるため、単純に中心に近い方が強いとはいえません。

■ まとめ

  • 台風の中心付近は暖気核を持ち、周囲より気温が高い。
  • 台風の主なエネルギー源は、水蒸気の凝結に伴う潜熱である。
  • 温度傾度に伴う有効位置エネルギーで発達するのは温帯低気圧である。
  • 台風がゆっくり移動すると、湧昇や海水混合により海面水温低下が大きくなりやすい。
  • 傾度風で近似し、同じ緯度・同じ気圧傾度力なら、中心に近い方が強いとはいえない。

正解は③

この問題で必ず押さえたいこと

台風
↓
暖かい海面
↓
水蒸気供給
↓
凝結
↓
潜熱放出
↓
暖気核・発達

温帯低気圧
↓
温度傾度
↓
有効位置エネルギー
↓
運動エネルギー

台風がゆっくり移動
↓
強風が長時間続く
↓
湧昇・海水混合
↓
海面水温低下

※ 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56回 専門知識 問11の解説でした！

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