対流圏の定義について

[Sandmeyer]

はじめまして。
現在一般気象学を学びはじめたものです。
基礎の基礎部分にはなるのですが疑問がございます。
対流圏の厚さが緯度や季節によって変わるのはなぜでしょうか。
おそらく対流圏を定義する何かがあるとおもうのですが、調べる限り分からず…
積乱雲のかなとこ雲ができるように上昇空気塊の限界点からが界面という話は聞いたのですが、定性的ですっきりしておりません。
こちらどなたかご教示をいただけると大変助かります。
成層圏など他の大気構造についても定義があれば合わせて教えていただけるととても助かります。
よろしくお願いします。

[Prometheus]

圏界面の定量的な定義は気象庁サイトの下記ページにあります。

ホーム > 各種データ・資料 > 過去の気象データ検索（高層） > 利用される方へ > ご覧になれる観測データについて

【圏界面】
500hPa面以上の高さで、ある面とそれより上2km以内の面間の平均気温減率がすべて2.0℃/kmを超えない面を「第1圏界面」とする。「第1圏界面」の上のある面とその面より上1km以内の面との間の平均気温減率がすべて3.0℃/kmを超える層がある場合この層またはそれより高い層で「第1圏界面」と同様の基準により求められた面を「第2圏界面」とする。このような面が「第2圏界面」より高いところにいくつかある場合は、高度の低い方から「第3圏界面」、「第4圏界面」、・・・とする。

（大元はWMOが1957年に定めた）

但し、予報士試験対策としては「第1圏界面」の定義である「500hPa以上の高空で気温減率が小さくなり2.0℃を下回る高度が2km続いた部分の最下面」と覚えておき、例えばエマグラムで鉛直方向の気温の変化を見て（第1）圏界面が特定できれば充分だと思います。

それから圏界面高度は極よりも赤道が、冬よりも夏が高い傾向にありますが、これは対流圏の平均気温が高いと空気が膨張して圏界面を押し上げるからです。それ以上細かい理由は私も分かりませんが、試験対策としてはこの位の理解で充分と思います。

[Sandmeyer]

Prometheusさま

ありがとうございます。
すっと腑に落ちました。
気象庁のHP何故か盲点でした。
ご教示いただきありがとうございました。
大変助かりました。

[Prometheus]

〔注〕細かい内容で出題範囲との関連も薄いため試験対策としては読み飛ばして頂いて構いません。

私のコメントではWMOや気象庁の定義を端折って「500hPa以上の高空で気温減率が小さくなり2.0℃を下回る高度が2km続いた部分の最下面」と書いていますが、これは微妙に間違っていたので、少し長くなりますが下記のとおり訂正・補足します。

(1)「超えない」という記載を「下回る」に変えた大小判定の誤り
単純ミスです。

(2) 判定のロジックの誤り
簡単な例で説明します。次のように高度500mごとの高層気象のデータがあったとします。

高度 気温減率 15000mからの平均気温減率
17000m 1.5 1.8
16500m 3.5 1.75
16000m 1.5 1.33
15500m 1.2 1.5
15000m 1.8 1.8
14500m 2.5 N/A
※気温減率の単位は℃/km
14500m以下の気温減率は2.0℃/kmより大きい

まず、下層から順に見た場合に気温減率が初めて2.0℃/kmを下回るのは15000mなので、ここが圏界面の候補になります。それから順に上層を見ていくと16500mの気温減率は3.5℃/kmで2.0を超えているので私の（誤った）基準では15000mは圏界面とは判断されません。
しかし、15000mから16500mまでの平均気温減率は1.75℃/kmであり、更に上層の17000mに至るまでは15000mからの平均気温減率は1.8℃/kmで2.0℃/kmを下回っており、正しい基準によれば15000mは圏界面と判断されます。

従って、圏界面から2km以内の上層に気温減率が2.0℃/kmを超える高度が存在する場合があり、当該高度から圏界面までの平均気温減率が2.0℃/kmを超えていなければ不合理ではないということです。

[投稿者]

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