【第54回 気象予報士試験 一般知識】問10 成層圏とプラネタリー波をわかりやすく解説

こんにちは！今回は第54回 気象予報士試験 一般知識 問10を解説します！

この問題は、成層圏の気温分布、冬季北半球の成層圏循環、そしてプラネタリー波について問う問題です。

受験生がつまずきやすいのは、プラネタリー波を「ただの波」として覚えてしまい、どの季節に、どの風のとき、どのくらいのスケールで成層圏へ伝わるのかを整理できなくなるところです。

特に(d)の2000km程度という数字はひっかけです。プラネタリー波はもっと大きなスケールの波です。

この問題で重要なポイント

  • 1月の成層圏上部では、一般に北極付近が非常に低温になる。
  • 冬季北半球の成層圏では、プラネタリー波の影響を受ける。
  • プラネタリー波は、対流圏から成層圏へ伝播することがある。
  • 成層圏へプラネタリー波が伝播しやすいのは、成層圏が西風のときである。
  • 1月の北半球成層圏上部では、アリューシャン列島付近に高気圧がしばしば現れる。
  • プラネタリー波は、地形や海陸の熱的効果によって励起される。
  • プラネタリー波は地球規模の波であり、波長2000km程度ではない。

■ 問題文

成層圏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) 1月の成層圏上部においては、一般に北極付近が全球の中で最も気温が低い。

(b) 1月の北半球の成層圏上部では、プラネタリー波の対流圏からの伝播により、アリューシャン列島付近に高気圧がしばしば現れる。

(c) 対流圏から成層圏へプラネタリー波が伝播するのは、成層圏が西風になっているときである。

(d) 成層圏に伝播するプラネタリー波は、地形や海陸の熱的効果により励起され、2000km程度の波長を持つ。

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

■ 解答

①

(a) 正
(b) 正
(c) 正
(d) 誤

■ 解き方の方針

この問題は、次の3つをセットで整理すると解きやすいです。

冬の成層圏
↓
極域が冷える
↓
成層圏は西風になりやすい

成層圏が西風
↓
対流圏からプラネタリー波が伝播しやすい

プラネタリー波
↓
地球規模の巨大な波
↓
2000km程度では小さすぎる

(a)(b)(c)は正しいです。

(d)は、プラネタリー波の波長を2000km程度としている点が誤りです。

■ 補足講義：プラネタリー波とは何か

プラネタリー波とは、地球規模の非常に大きな大気の波です。

「プラネタリー」は「惑星規模」という意味です。

そのため、数百km〜数千kmの小さな擾乱ではなく、地球を大きく取り巻くようなスケールで考えます。

プラネタリー波のイメージ

地形や海陸の熱的効果
↓
偏西風の流れが蛇行
↓
地球規模の大きな波
↓
プラネタリー波

波の種類 スケールのイメージ 特徴
小規模擾乱 数km〜数十km 積乱雲など
総観規模擾乱 数千km程度 温帯低気圧など
プラネタリー波 1万km規模以上 地球規模の大きな波

ここで止まりやすいポイント

「2000km」という数字は大きく見えますが、プラネタリー波としては小さすぎます。

プラネタリー波は、名前の通り惑星規模の波として覚えましょう。

■ (a) 1月の成層圏上部では北極付近が最も低温？

(a)は正しいです。

1月は北半球の冬です。

冬の極域では太陽高度が低く、極夜となる地域もあり、太陽放射による加熱が非常に弱くなります。

そのため、成層圏上部では一般に北極付近が非常に低温になります。

冬季極域の冷却

1月
↓
北半球の冬
↓
北極付近は日射が弱い
↓
成層圏上部が強く冷える

ここがひっかけ

成層圏ではオゾンによる紫外線吸収で気温が上がるという基本があります。

しかし、冬の極域では日射が弱いため、成層圏上部でも強く冷えます。

したがって、(a)は正しいです。

■ (b) 1月の北半球成層圏上部にアリューシャン高気圧が現れる？

(b)は正しいです。

冬季の北半球では、対流圏から成層圏へプラネタリー波が伝播し、成層圏の循環に影響を与えます。

その影響により、1月の北半球の成層圏上部では、アリューシャン列島付近に高気圧がしばしば現れます。

アリューシャン高気圧のイメージ

冬季北半球
↓
対流圏からプラネタリー波が上方伝播
↓
成層圏循環が変形
↓
アリューシャン列島付近に高気圧

このように、成層圏は対流圏と無関係ではありません。

大きなスケールの波が上方へ伝わることで、成層圏の気圧配置にも影響を与えます。

ここで間違えやすい理由

成層圏は対流圏より上にあるため、対流圏の影響を受けないように感じるかもしれません。

しかし、プラネタリー波は大きなスケールの波なので、対流圏から成層圏へ伝播して影響を与えることがあります。

したがって、(b)は正しいです。

■ (c) プラネタリー波が成層圏へ伝播するのは西風のとき？

(c)は正しいです。

対流圏から成層圏へプラネタリー波が伝播しやすいのは、成層圏が西風になっているときです。

北半球の冬季成層圏では、西風が卓越しやすく、プラネタリー波が上方へ伝播しやすい条件になります。

プラネタリー波が伝わる条件

冬季成層圏
↓
西風
↓
プラネタリー波が上方伝播しやすい

一方、夏季の成層圏では東風となりやすく、プラネタリー波は成層圏へ伝播しにくくなります。

成層圏の風 プラネタリー波の伝播 季節のイメージ
西風 伝播しやすい 冬
東風 伝播しにくい 夏

ここがひっかけ

「西風」と「東風」を逆に覚えやすいです。

試験では、冬の成層圏は西風、プラネタリー波が伝播しやすいとセットで押さえましょう。

したがって、(c)は正しいです。

■ (d) プラネタリー波の波長は2000km程度？

(d)は誤りです。

成層圏に伝播するプラネタリー波は、地形や海陸の熱的効果によって励起されます。

この部分は正しいです。

しかし、2000km程度の波長という部分が誤りです。

プラネタリー波は、地球規模の非常に大きな波で、波長は1万km以上に達するようなスケールで考えます。

プラネタリー波のスケール

地形・海陸の熱的効果
↓
偏西風の大きな蛇行
↓
波長1万km規模以上
↓
プラネタリー波

2000km程度は、プラネタリー波としては小さすぎます。

ここで間違えやすい理由

2000kmという数字は、日常感覚では非常に大きく感じます。

しかし、気象学のスケールでは、プラネタリー波はさらに大きな地球規模の波です。

したがって、(d)は誤りです。

■ 補足講義：2000kmはなぜダメなのか

プラネタリー波は、偏西風の大規模な蛇行として現れます。

地球全体をぐるっと見たときに、数個程度の山や谷が並ぶようなスケールです。

地球一周
↓
約4万km

プラネタリー波
↓
地球一周に数個の波
↓
波長は1万km規模

そのため、2000km程度という表現は、プラネタリー波としては短すぎます。

■ 選択肢確認表

選択肢 判定 理由
(a) 正 1月は北半球の冬で、北極付近の成層圏上部は日射が弱く非常に低温になるため。
(b) 正 冬季北半球では、対流圏から伝播したプラネタリー波の影響でアリューシャン列島付近に高気圧がしばしば現れるため。
(c) 正 対流圏から成層圏へプラネタリー波が伝播しやすいのは、成層圏が西風のときであるため。
(d) 誤 プラネタリー波は地球規模の波であり、波長2000km程度では短すぎるため。

以上より、組み合わせは(a)正、(b)正、(c)正、(d)誤です。

したがって、正解は①です。

■ 受験生がつまずくポイント

1. 成層圏は対流圏と無関係だと思ってしまう

成層圏は対流圏の上にありますが、プラネタリー波のような大規模な波は対流圏から成層圏へ伝播し、成層圏循環に影響を与えます。

2. 冬の成層圏の特徴を忘れる

1月は北半球の冬です。北極付近では日射が弱く、成層圏上部も強く冷えます。

3. 西風と東風を逆に覚える

プラネタリー波が成層圏へ伝播しやすいのは、成層圏が西風のときです。冬の成層圏は西風、とセットで覚えましょう。

4. アリューシャン高気圧を対流圏だけの話だと思う

ここで問われているのは成層圏上部の気圧配置です。冬季北半球では、成層圏上部にもアリューシャン列島付近の高気圧が現れることがあります。

5. 2000kmを十分大きいと思ってしまう

2000kmは日常感覚では大きいですが、プラネタリー波としては小さすぎます。プラネタリー波は地球規模、1万km規模以上と押さえましょう。

6. 文の一部だけで正誤を判断してしまう

(d)は「地形や海陸の熱的効果により励起される」は正しいですが、「2000km程度の波長」が誤りです。正誤問題では一部でも誤りなら文全体は誤りです。

■ まとめ

  • 1月の成層圏上部では、一般に北極付近が非常に低温になる。
  • 冬季北半球では、対流圏から成層圏へプラネタリー波が伝播する。
  • その影響で、アリューシャン列島付近に高気圧がしばしば現れる。
  • プラネタリー波が成層圏へ伝播しやすいのは、成層圏が西風のときである。
  • プラネタリー波は地球規模の波で、2000km程度では短すぎる。

正解は①

この問題で必ず押さえたいこと

1月の北半球成層圏
↓
北極付近が低温

冬の成層圏
↓
西風
↓
プラネタリー波が伝播しやすい

プラネタリー波
↓
地球規模の波
↓
2000km程度ではない

※ 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54回 一般知識 問10の解説でした！

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