【第59回 気象予報士試験 専門知識】問6 数値予報プロダクトの利用をわかりやすく解説
こんにちは！今回は第59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、気象庁が作成している数値予報プロダクトの利用についての問題です。
ポイントは、格子点値を「ピンポイントの値」と考えないこと、メソモデルが全球モデルの影響を受ける仕組み、そしてアンサンブル平均の性質を理解することです。
この問題で重要なポイント
- 数値予報の格子点値は、格子中心のピンポイント値ではない
- 格子点値は、その周辺領域を代表する値として考える
- メソモデルは境界条件として全球モデルの影響を受ける
- 予報時間が長くなるほど、境界から入る全球モデルの影響は小さくなるとは限らない
- アンサンブル平均は複数メンバーの平均値
- アンサンブル平均は統計量であり、物理的整合性が保証されない
■ 問題文
気象庁が作成している数値予報プロダクトの利用に関して述べた次の文(a)〜(c)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) 数値予報プロダクトの格子点値は、格子の中心に対応する地点の値をピンポイントで表している。
(b) メソモデルの予測結果は、予測領域の境界を通じて全球モデルの予測結果の影響を受けるが、その影響は予報時間が長くなるほど小さくなっていく。
(c) アンサンブル予報におけるすべてのメンバーの予報を平均した予報結果では、各予報要素間の物理的な整合性は保障されていない。
| 選択肢 | (a) | (b) | (c) |
|---|---|---|---|
| ① | 正 | 正 | 誤 |
| ② | 正 | 誤 | 誤 |
| ③ | 誤 | 正 | 正 |
| ④ | 誤 | 誤 | 正 |
| ⑤ | 誤 | 誤 | 誤 |
■ 解答
④
(a) 誤
(b) 誤
(c) 正
■ 解き方の方針
この問題は、数値予報プロダクトを利用するときの「勘違いしやすいポイント」を問う問題です。
特に(a)は、受験生がかなり引っかかりやすいです。
格子点値
↓
格子の中心地点の
ピンポイント値？
ではありません。
数値予報モデルの格子点値は、ある地点そのものの値というより、格子周辺の空間を代表する値として考える必要があります。
また、(c)のアンサンブル平均は、複数メンバーを平均した統計量です。
アンサンブル平均
↓
統計的な平均
↓
物理的整合性は
必ずしも保証されない
■ (a) 格子点値はピンポイントの値か
(a)は誤りです。
数値予報モデルでは、大気を細かい格子に分けて計算しています。
ただし、格子点値は「格子の中心に対応する地点の値をピンポイントで表している」と考えるのは不適切です。
格子点値は、その格子や周辺領域を代表する値として扱います。
格子点値
↓
その地点だけの値
ではなく
↓
格子周辺を代表する値
たとえば、数値予報モデルの格子間隔が数kmであっても、その中にある細かい地形差や局地的な現象をすべて表現できるわけではありません。
したがって(a)は誤りです。
■ (b) メソモデルへの全球モデルの影響
(b)は誤りです。
メソモデルは、限られた領域を対象にして高い解像度で予測を行います。
ただし、領域の外側まですべて自力で計算しているわけではありません。
予測領域の境界では、全球モデルの予測結果を境界条件として利用します。
全球モデル
↓
メソモデルの境界条件
↓
メソモデル内部へ影響
問題文では「その影響は予報時間が長くなるほど小さくなっていく」とあります。
しかし、時間が経つほど境界から取り込まれた全球モデルの影響は、メソモデル領域内へ広がっていきます。
そのため、予報時間が長くなるほど影響が小さくなる、とはいえません。
したがって(b)は誤りです。
■ (c) アンサンブル平均の物理的整合性
(c)は正しいです。
アンサンブル予報では、初期値や条件を少しずつ変えた複数の予報を行います。
そのすべてのメンバーを平均したものが、アンサンブル平均です。
ただし、アンサンブル平均はあくまで統計的に平均した値です。
各メンバーの予報は、それぞれ物理法則に従って計算されています。
しかし、それらを単純に平均した結果は、気温・風・湿度・降水などの要素間で、必ずしも物理的な整合性が保たれるとは限りません。
各メンバー
↓
物理法則に従った予報
アンサンブル平均
↓
複数メンバーの平均
↓
統計量
↓
物理的整合性は保証されない
したがって(c)は正しいです。
■ 選択肢確認表
| 項目 | 判定 | 理由 |
|---|---|---|
| (a) | 誤 | 格子点値は格子中心のピンポイント値ではなく、格子周辺を代表する値であるため。 |
| (b) | 誤 | メソモデルは境界を通じて全球モデルの影響を受け、予報時間が長くなるほど影響が小さくなるとはいえないため。 |
| (c) | 正 | アンサンブル平均は統計量であり、各予報要素間の物理的整合性は必ずしも保証されないため。 |
以上より、正しい組み合わせは④です。
■ 受験生がつまずくポイント
1. 格子点値を「その地点の値」と思ってしまう
格子点値はピンポイントの値ではありません。 モデル格子やその周辺を代表する値として考えます。
2. 格子間隔が細かければ現実を完全に表せると思ってしまう
格子間隔が細かくても、格子内の局地的な地形や現象を完全に表現できるわけではありません。
3. メソモデルは独立して計算していると思ってしまう
メソモデルは領域モデルなので、境界条件として全球モデルの予測結果を利用します。
4. 予報時間が長くなると全球モデルの影響が消えると思ってしまう
むしろ、境界から入った全球モデルの影響は、時間とともにメソモデルの計算領域内へ広がります。
5. アンサンブル平均を「一つの物理的な予報」と思ってしまう
アンサンブル平均は統計量です。 個々のメンバーの平均なので、物理的整合性が必ず保証されるわけではありません。
■ まとめ
- 格子点値は格子中心のピンポイント値ではない
- 格子点値は格子周辺を代表する値として考える
- メソモデルは境界を通じて全球モデルの影響を受ける
- 全球モデルの影響は、予報時間が長くなるほど小さくなるとはいえない
- アンサンブル平均は統計量であり、物理的整合性は保証されない
正解は④
(a) 誤
(b) 誤
(c) 正
この問題で必ず押さえたいこと
格子点値
↓
ピンポイント値ではない
↓
格子周辺を代表する値
メソモデル
↓
領域モデル
↓
境界から全球モデルの影響を受ける
アンサンブル平均
↓
複数メンバーの平均
↓
統計量
↓
物理的整合性は保証されない
※ 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59回 専門知識 問6の解説でした！
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皆で最高の独学環境を作っていきましょう！
