【第61回 気象予報士試験 専門知識】問9 温帯低気圧の発達メカニズムをわかりやすく解説

こんにちは！今回は第61回気象予報士試験 専門知識 問9を解説します！

この問題は、北半球の偏西風帯で発達する温帯低気圧についての問題です。

温帯低気圧の発達というと、「雲ができる」「雨が降る」「潜熱が出る」と考えたくなります。

しかし、温帯低気圧の本質はそこではありません。

温帯低気圧は、南北の温度差に伴う有効位置エネルギーが、低気圧の運動エネルギーへ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

  • 温帯低気圧の主なエネルギー源は南北温度差に伴う有効位置エネルギー
  • 潜熱の放出は発達に影響するが、不可欠な本質ではない
  • 低気圧前面では暖気が上昇しやすい
  • 低気圧後面では寒気が下降しやすい
  • 暖気側では層厚が大きくなる
  • 温暖前線では層状雲が形成されやすい
  • 寒冷前線は対流性、温暖前線は層状性の雲をイメージする

■ 問題文

北半球の偏西風帯における、東進する発達中の温帯低気圧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）温帯低気圧の発達には、水蒸気の凝結によって放出される潜熱の補給が不可欠である。

（b）温帯低気圧の進行方向前面では暖かい空気が上昇し、後面では冷たい空気が下降することにより、温帯低気圧の運動エネルギーが増大している。

（c）2つの異なる等圧面の鉛直方向の間隔（高度差）は、地上の温帯低気圧の東側では西側に比べて大きい。

（d）温帯低気圧に伴う温暖前線では、寒冷前線と比較して層状性の雲が形成されやすく、乱層雲などから降水がもたらされる。

選択肢 （a） （b） （c） （d）
① 正 正 正 正
② 正 誤 誤 誤
③ 誤 正 正 正
④ 誤 正 誤 正
⑤ 誤 誤 正 正

■ 解答

③

（a）誤
（b）正
（c）正
（d）正

■ 解き方の方針

この問題は、温帯低気圧の発達を台風の発達と混同しないことが重要です。

台風
↓
水蒸気の凝結による潜熱が重要

温帯低気圧
↓
南北温度差
↓
有効位置エネルギー
↓
運動エネルギー

温帯低気圧では、暖気が上昇し、寒気が下降することで、位置エネルギーが運動エネルギーに変換されます。

■ （a）温帯低気圧の発達に潜熱補給は不可欠か

（a）は誤りです。

温帯低気圧でも、雲や降水が発生すれば、水蒸気の凝結による潜熱放出は起こります。

そのため、「潜熱が発達にまったく関係ない」というわけではありません。

しかし、温帯低気圧の発達において不可欠な本質は、潜熱ではなく南北温度差に伴う有効位置エネルギーです。

ここが台風との大きな違い

台風
↓
暖かい海面からの水蒸気
↓
凝結による潜熱
↓
発達

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

したがって、「潜熱の補給が不可欠」とする（a）は誤りです。

■ （b）前面で暖気上昇、後面で寒気下降するか

（b）は正しいです。

北半球の偏西風帯で発達する温帯低気圧では、低気圧の前面で暖かい空気が北上しながら上昇し、後面で冷たい空気が南下しながら下降します。

この流れにより、温帯低気圧の運動エネルギーが増大します。

温帯低気圧の発達イメージ

低気圧前面
↓
暖気が上昇

低気圧後面
↓
寒気が下降

結果
↓
有効位置エネルギーが
運動エネルギーへ変換

この「暖気上昇・寒気下降」は、温帯低気圧の発達を理解するうえでとても重要です。

したがって（b）は正しいです。

■ （c）等圧面間の高度差は東側で大きいか

（c）は正しいです。

2つの等圧面の鉛直方向の間隔、つまり層厚は、その層の平均気温が高いほど大きくなります。

これは気象予報士試験で非常によく出る考え方です。

層厚の基本

気温が高い
↓
空気が膨張
↓
等圧面間の高度差が大きい
↓
層厚が大きい

発達中の温帯低気圧では、一般に低気圧の東側・前面に暖気が入りやすく、西側・後面に寒気が入りやすくなります。

そのため、地上の温帯低気圧の東側では西側に比べて層の平均気温が高く、等圧面間の高度差が大きくなります。

したがって（c）は正しいです。

■ （d）温暖前線では層状性の雲が形成されやすいか

（d）は正しいです。

温暖前線では、暖気が寒気の上をゆるやかに乗り上げるため、広い範囲でゆっくりと上昇流が生じます。

そのため、層状性の雲が形成されやすくなります。

温暖前線と寒冷前線の違い

温暖前線
↓
暖気がゆるやかに乗り上げる
↓
層状雲
↓
乱層雲などの広範囲の降水

寒冷前線
↓
寒気が暖気を押し上げる
↓
対流雲が発達しやすい

温暖前線では乱層雲などから降水がもたらされることが多いです。

したがって（d）は正しいです。

■ 選択肢確認表

項目 判定 理由
（a） 誤 温帯低気圧の主な発達要因は潜熱ではなく、有効位置エネルギーから運動エネルギーへの変換
（b） 正 前面で暖気が上昇し、後面で寒気が下降することで運動エネルギーが増大する
（c） 正 低気圧の東側は暖気側であり、層厚が大きくなる
（d） 正 温暖前線では暖気がゆるやかに乗り上げ、層状性の雲が形成されやすい

以上より、正しい組み合わせは③です。

■ 受験生がつまずくポイント

1. 温帯低気圧と台風の発達要因を混同する

台風では水蒸気の凝結による潜熱が非常に重要です。

一方、温帯低気圧の本質は、南北温度差に伴う有効位置エネルギーです。

2. 潜熱が関係するなら「不可欠」と考えてしまう

温帯低気圧でも潜熱放出は発達に影響します。

しかし、発達に不可欠な主因とまではいえません。

試験では「不可欠」という強い表現に注意しましょう。

3. 層厚と気温の関係を忘れる

層厚は、その層の平均気温が高いほど大きくなります。

「暖かいほど厚い」と覚えると判断しやすいです。

4. 温暖前線と寒冷前線の雲を逆に覚える

温暖前線は暖気がゆっくり乗り上げるため、層状雲が形成されやすいです。

寒冷前線は暖気を押し上げるため、対流雲が発達しやすくなります。

■ まとめ

  • 温帯低気圧の発達には、有効位置エネルギーから運動エネルギーへの変換が重要
  • 潜熱放出は関係するが、不可欠な主因ではない
  • 低気圧前面では暖気が上昇し、後面では寒気が下降する
  • 低気圧の東側は暖気側で、等圧面間の高度差が大きくなる
  • 温暖前線では層状性の雲が形成されやすい

正解は③

（a）誤
（b）正
（c）正
（d）正

この問題で必ず押さえたいこと

温帯低気圧
↓
南北温度差
↓
有効位置エネルギー
↓
運動エネルギー
↓
発達

暖気側
↓
層厚大

温暖前線
↓
層状雲

温帯低気圧の問題では、「潜熱」よりも「南北温度差」と「エネルギー変換」を中心に考えましょう。

※ 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61回 専門知識 問9の解説でした！

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