【第57回 気象予報士試験 専門知識】問6 大気海洋結合モデルと季節予報・アンサンブル予報をわかりやすく解説

こんにちは！今回は第57回 気象予報士試験 専門知識 問6を解説します！

この問題は、気象庁で運用されている大気海洋結合モデルについて問う問題です。

受験生がつまずきやすいのは、「大気海洋結合モデルを使えば予報精度が上がる＝アンサンブル予報はいらない」と考えてしまうところです。

しかし、モデルが高度になっても、初期値や物理過程の不確実性は残ります。 そのため、長期予報では大気海洋結合モデルとアンサンブル予報はセットで考える必要があります。

この問題で重要なポイント

  • 1か月を超える予報では、海洋の変動が大気に与える影響が重要になる。
  • エルニーニョ・ラニーニャ現象は、大気と海洋が相互作用する代表例である。
  • 大気海洋結合モデルは、大気と海洋を相互に影響させながら計算するモデルである。
  • 大気海洋結合モデルを使っても、アンサンブル予報は用いられる。
  • アンサンブル予報は、初期値などの不確実性を考慮するために必要である。
  • 大気海洋結合モデルの予報領域は、北極域や南極域を除外するものではない。
  • 「計算量を減らすために極域を含めない」という考え方は誤り。

■ 問題文

気象庁で運用している大気海洋結合モデルについて述べた次の文(a)〜(c)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) 予報期間が1か月を超える予報では、エルニーニョ・ラニーニャ現象のような海洋の変動と大気の変動を併せて予測し、大気と海洋の間の相互作用を考慮することが必要であるため、大気海洋結合モデルを用いている。

(b) 大気のみのモデルで数日を超える予報を行う場合、「アンサンブル予報」という手法を用いるが、大気海洋結合モデルを用いると、海洋と大気が相互に及ぼしあう影響を取り込むことにより、単一の初期値でも精度のよい予報を得ることができるため、アンサンブル予報の手法は用いていない。

(c) 大気海洋結合モデルでは、熱帯の海洋による大気への影響を特に詳細に計算することで予報の精度を上げている。一方、全体の計算量が増えないよう、北極域や南極域は予報領域に含まれていない。

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

■ 解答

③

(a) 正
(b) 誤
(c) 誤

■ 解き方の方針

この問題は、大気海洋結合モデルの役割を次のように整理すると解きやすいです。

短期予報
↓
大気の変化が中心

1か月を超える予報
↓
海洋の変動も重要
↓
大気と海洋の相互作用を考慮

大気海洋結合モデル
↓
海洋も計算する
↓
でも不確実性は残る
↓
アンサンブル予報も必要

■ (a) 1か月を超える予報では大気海洋結合モデルを用いる？

(a)は正しいです。

数日程度の予報では、大気の状態が主役になります。 しかし、予報期間が1か月を超えるような長期予報では、海面水温などの海洋の状態が大気に大きく影響します。

その代表例が、エルニーニョ現象やラニーニャ現象です。 これらは、熱帯太平洋の海面水温の変化が大気循環に影響し、日本を含む世界の天候にも影響を与える現象です。

長期予報で海洋が重要になるイメージ

海面水温が変わる
↓
大気の流れが変わる
↓
天候の傾向が変わる
↓
1か月を超える予報で重要

そのため、1か月を超える予報では、大気だけでなく海洋の変動もあわせて予測し、大気と海洋の相互作用を考慮する必要があります。

したがって、(a)は正しいです。

■ (b) 大気海洋結合モデルではアンサンブル予報を用いない？

(b)は誤りです。

ここがこの問題で最も引っかかりやすいところです。

大気海洋結合モデルを使うと、海洋と大気の相互作用を取り込めるため、長期予報に必要な情報をより適切に扱えます。

しかし、それでも予報には不確実性が残ります。 初期値のわずかな違い、モデルの誤差、物理過程の表現の限界などがあるためです。

ここでの注意点

「大気海洋結合モデルを使う」ことと「アンサンブル予報が不要になる」ことは別です。

モデルが高度になっても、予報の不確実性は残ります。 その不確実性を見積もるために、アンサンブル予報は引き続き重要です。

アンサンブル予報が必要な理由

初期値には誤差がある
↓
少し違う初期値で複数計算
↓
予報のばらつきを見る
↓
不確実性を把握する

したがって、「アンサンブル予報の手法は用いていない」という下線部は誤りです。

よって、(b)は誤りです。

■ (c) 北極域や南極域は予報領域に含まれていない？

(c)は誤りです。

大気海洋結合モデルでは、熱帯の海洋が大気に与える影響が重要です。 特にエルニーニョ・ラニーニャ現象を考えるうえでは、熱帯太平洋の海面水温は非常に大切です。

しかし、だからといって北極域や南極域を予報領域から外しているわけではありません。

大気は地球全体でつながっています。 極域の状態も中緯度の大気循環や偏西風の流れに影響します。 そのため、全球的な予測では極域も含めて扱う必要があります。

ここで止まりやすいポイント

「熱帯の海洋が重要」という前半は正しい方向の話です。

しかし、後半の「北極域や南極域は予報領域に含まれていない」が誤りです。

全球モデルのイメージ

熱帯の海洋
↓
大気循環に大きく影響

極域
↓
偏西風や寒気の動きに影響

地球全体を含めて計算

したがって、(c)は誤りです。

■ 選択肢確認表

選択肢 判定 理由
(a) 正 1か月を超える予報では、海洋の変動と大気の変動をあわせて予測し、相互作用を考慮する必要があるため。
(b) 誤 大気海洋結合モデルを用いても予報の不確実性は残るため、アンサンブル予報の手法は用いられるため。
(c) 誤 大気海洋結合モデルでは、北極域や南極域を予報領域から除外しているわけではないため。

以上より、組み合わせは(a)正、(b)誤、(c)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. 大気海洋結合モデルを「万能モデル」と考えてしまう

大気と海洋の相互作用を扱えることは大きな利点ですが、それだけで予報の不確実性がなくなるわけではありません。

2. アンサンブル予報が不要になると考えてしまう

大気海洋結合モデルを使っても、初期値の不確実性やモデル誤差は残ります。だからこそアンサンブル予報が必要です。

3. 「熱帯が重要」から「極域は不要」と考えてしまう

長期予報では熱帯海洋が非常に重要ですが、地球全体の大気はつながっています。極域を単純に除外するわけではありません。

4. 1か月を超える予報で海洋が効いてくる感覚が持ちにくい

短期予報では大気の変化が中心ですが、長期になるほど海面水温などのゆっくり変化する要素が効いてきます。

5. 文の前半が正しいと後半も正しいと思ってしまう

(b)も(c)も、前半には正しい内容が含まれています。しかし、後半の「アンサンブル予報は用いていない」「極域は含まれていない」が誤りです。

■ まとめ

  • 1か月を超える予報では、大気と海洋の相互作用を考慮する必要がある。
  • エルニーニョ・ラニーニャ現象は、大気海洋相互作用の代表例である。
  • 大気海洋結合モデルは、長期予報で重要なモデルである。
  • 大気海洋結合モデルを使っても、アンサンブル予報は用いられる。
  • 大気海洋結合モデルは、北極域や南極域を予報領域から除外しているわけではない。

正解は③

この問題で必ず押さえたいこと

1か月を超える予報
↓
海洋の変動が重要
↓
大気と海洋の相互作用
↓
大気海洋結合モデル

大気海洋結合モデル
↓
精度向上に役立つ
↓
でも不確実性は残る
↓
アンサンブル予報も必要

熱帯海洋は重要
↓
でも極域を除外しない
↓
全球的に計算する

※ 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57回 専門知識 問6の解説でした！

訂正・ご意見などありましたら、ぜひコメントで教えてください！
皆で最高の独学環境を作っていきましょう！