【第65回 気象予報士試験 一般知識】問9 大気の鉛直構造と気温分布をわかりやすく解説
こんにちは！今回は第65回 気象予報士試験 一般知識 問9を解説します！
この問題は、経度平均した1月の平均気温の緯度高度分布から、対流圏界面・成層圏界面・中間圏界面付近の気温の極大・極小を考える問題です。
この問題で重要なポイント
- 熱帯の15〜20km付近は低温になりやすい
- 成層圏界面付近の高温はオゾンによる紫外線吸収が主因
- 1月は南半球が夏
- 夏極の中間圏界面付近では上昇流による断熱膨張冷却で低温になりやすい
- 「潜熱」「断熱圧縮」「断熱膨張」を場所ごとに混同しない
■ 問題文
図に示す経度平均した1月の平均気温の緯度高度分布について述べた次の文(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) 熱帯域の気温が高度15〜20km付近で極小になるのは、主に対流圏上層に達した対流雲が消散することにより潜熱が失われるためである。
(b) 南半球高緯度の高度40〜50kmで気温が極大となる主たる要因は、中間圏からの下降流にともなう断熱圧縮である。
(c) 南半球高緯度の高度90km付近で気温が極小となるのは、上昇流にともなう断熱膨張の影響を受けるためである。
| (a) | (b) | (c) | |
|---|---|---|---|
| ① | 正 | 正 | 正 |
| ② | 正 | 正 | 誤 |
| ③ | 正 | 誤 | 正 |
| ④ | 誤 | 誤 | 正 |
| ⑤ | 誤 | 誤 | 誤 |
■ 解答
④
■ この問題の全体像
この問題は、各高度で「何が気温を決めているか」を整理すると解きやすいです。
| 場所 | 主なポイント |
|---|---|
| 15〜20km付近 | 熱帯対流圏界面付近の低温 |
| 40〜50km付近 | 成層圏界面付近。オゾンによる紫外線吸収で高温 |
| 90km付近 | 中間圏界面付近。夏極では上昇流による断熱膨張冷却 |
■ (a) 熱帯の15〜20km付近で気温が極小になる理由
(a)は誤りです。
熱帯域の高度15〜20km付近は、対流圏界面付近にあたります。
この高度で気温が極小になるのは、対流圏界面付近の熱力学構造や放射冷却などが関係しています。
問題文では、対流雲が消散して潜熱が失われることが主因とされていますが、これは不適切です。
受験生がつまずきやすいポイント
「対流雲」「潜熱」という言葉が出てくると、熱帯の上空の低温と結びつけたくなります。
しかし、15〜20km付近の低温は、対流雲の消散による潜熱喪失が主因ではありません。
熱帯対流圏界面付近は低温
と押さえましょう。
■ (b) 40〜50km付近の高温の主因
(b)は誤りです。
南半球高緯度の高度40〜50km付近は、成層圏界面付近にあたります。
成層圏で気温が高くなる主な理由は、オゾンが紫外線を吸収して大気を加熱するためです。
問題文では、中間圏からの下降流にともなう断熱圧縮が主因とされていますが、これは不適切です。
ここがポイント！
成層圏が暖かい理由は、オゾンによる紫外線吸収
です。
この知識は問1の成層圏オゾンともつながります。
■ (c) 90km付近で気温が極小となる理由
(c)は正しいです。
1月は南半球の夏です。
夏極付近の中間圏界面近くでは、上昇流が生じやすくなります。
空気が上昇すると、気圧が低くなる方向へ移動するため膨張します。
その結果、断熱膨張によって気温が下がります。
したがって、南半球高緯度の高度90km付近で気温が極小となるのは、上昇流にともなう断熱膨張冷却の影響と考えられます。
ここも混乱しやすい！
断熱変化は、
- 上昇流 → 断熱膨張 → 冷却
- 下降流 → 断熱圧縮 → 昇温
の対応で整理しましょう。
今回は「上昇流」なので、断熱膨張冷却です。
■ 選択肢の確認
| 項目 | 判定 | 理由 |
|---|---|---|
| (a) | 誤 | 15〜20km付近の低温は、対流雲の潜熱喪失が主因ではない |
| (b) | 誤 | 40〜50km付近の高温は、主にオゾンの紫外線吸収による |
| (c) | 正 | 夏極の90km付近では、上昇流に伴う断熱膨張冷却で低温になりやすい |
■ まとめ
- 熱帯の15〜20km付近は対流圏界面付近で低温になりやすい
- 成層圏界面付近の高温は、オゾンによる紫外線吸収が主因
- 1月は南半球の夏
- 夏極の90km付近では、上昇流による断熱膨張冷却で低温になりやすい
正解は④
この問題で必ず押さえたいこと
高度ごとに、気温変化の主因を整理しましょう。
- 成層圏 → オゾンによる紫外線吸収
- 上昇流 → 断熱膨張冷却
- 下降流 → 断熱圧縮昇温
「潜熱」「断熱圧縮」「断熱膨張」を場所に応じて使い分けることが重要です。
※ 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65回 一般知識 問9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！
