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模範解は①になっていますが、解答速報では②が多かったように思います。私も②だと思っていました。
なぜ①になるのでしょうか。
そもそも(c)の「その大きさは(c)」というのは、なんの大きさを聞いているのでしょうか…余談ですが、今回の試験問題は悪問が多かったような気がしました。
ー参考ー
一般問6問題
北半球の緯度30°の地点Aと緯度45°の地点Bにおいて、1000hPa等圧面上で風速5m/sの南風が吹いている。また、A、B両地点では1000hPaから700hPaの層内の平均温度は、いずれも東西方向に一様で南から北に向かって低くなっており、その平均温度勾配は両地点で等しい。このとき700hPa等圧面における風速は(a：地点Aの方が大きい)。また、地点Aと地点Bの1000hPaから700hPaの層内ではともに(b：暖気移流)となっており、その大きさは(c)。①(c)地点Aと地点Bで同じである
②(c)地点Aの方が大きい -
まず南北風について考えます。
東西一様とあるので、（東西の温度勾配）∂T/∂x=より、温度風シアの式より
ｆ∂v/∂z=g/t∂T/∂x＝０
→∂v/∂z=0
これは南北速度が高度に応じて変わらないことを示しています。なので高度が上昇しても一様に南風が5m/s吹くということです。
次に東西風について考えます。∂T/∂y＜０より
f∂u/∂z=-g/t ∂T/∂y＞０
つまり、高度上昇に応じて、西風成分は増加していきます。
ここで東西風の大小は、1/fに依るので、緯度の低い方が小さいので、地点Ａの方が大きいことが分かります
また、温度場は南高北低より、∂T/∂y＜０なので、この時の温度移流は、
｜ーｖ・∇Ｔ｜＝｜-u∂Ｔ/∂xーv∂T/∂y｜=｜ーv∂T/∂y｜
であり、温度移流にuは寄与せず、移流の大きさは｜ーv∂T/∂y｜で表される。
ここで地点ＡでもＢでも∂T/∂yは等しく、上記より南風も一様であることから、移流の大きさは同じと考えることができます。 -
がばがばな回答は好まないので、なるべく理論的に考えてみました。そして私の解答は上記のようになり、①というのが私の答えです（シアの式はうろ覚えだったので間違えている可能性があります。ごめんなさい）。
簡単に数式を訳すと、東西に温度勾配があったら、南北に風のシアがある、南北に温度勾配があったら、東西に風のシアがある。そして、その東西の温度勾配が一定なので、南北に風のシアはない。南風一様ということです。そして、南北の温度勾配は一定であるので、緯度に応じて温度移流の大きさは変わらないと考えました。
間違っていることがあったら、指摘してください（こんな偉そうにかたっておいて、間違えていたら、恥ずかしいの極みですね。）
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私も問6は②が正しいのでは？と思っています。設問では1000hPa〜700hPaの層となっているので、層厚の厚くなると思われる地点Aのほうが層全体の暖気移流量は多くなる、と思うのですが…。
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（東西の温度勾配）∂T/∂x=より、
は、
（東西の温度勾配）∂T/∂x=0より、
かと。 -
層厚が厚いのは平均温度が高く密度が低いからで、空気の分子量としては２つの等圧面間で同じと考えた方がよいのでは？
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ありがとうございます。そうですね。ただ不勉強で「暖気移流」とは何をさしているのか？分からず。空気の輸送なのか？温度の輸送なのか？ 素人ですみません。
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し、湿度は？湿度は関係ないのかにゃ？
移流だけで判断なのかにゃ？ -
私は温度移流とは何か考えたら、層厚、湿度は関係はないと思いました。
温度移流は、｜ーｖ・∇Ｔ｜＝｜-u∂Ｔ/∂xーv∂T/∂y｜表され、
温度勾配と速度の内積で定義されています。また学科の問題でも温度移流を求める問題を解いた際に同じような式を用いて解いたのではないかと思います。アキさん、訂正ありがとうございます。
誤「（東西の温度勾配）∂T/∂x=」
正「（東西の温度勾配）∂T/∂x=0より」
です。 -
式をそのまま暗記してもまったくもって意味はないと思うので、簡単に補足しておきます。
学科では水平温度移流の問題の㉀には、雑に述べると
温度移流＝速度×温度勾配＝速度×温度差/等温線の距離
みたいな形で解いたのではないでしょうか？ということです。「捕捉」
｜ーv・∇Ｔ｜＝｜-u∂Ｔ/∂xーv∂T/∂y｜
の左辺のｖは速度ベクトルです。右辺のu,vは速度成分です。
｜ーｖ・∇Ｔ｜＝｜-u∂Ｔ/∂xーv∂T/∂y｜
このようにしたらよかったですね。 -
丁寧に説明いただき、ありがとうございました。
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”単位質量の空気塊”という、いつもの前提があるのでしょうね。単なる加速度でも”力”と称するこの界隈の先生方に、初めはとまどいましたが。
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何がいけないのにゃ？
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温度風
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温度風のベクトルの向きが、問題の前提に合致していません。等温線を図の中に入れてください。
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mesonssoさん、「ここで東西風の大小は、1/fに依る」の部分がよくわかりません。ご教示いただけませんでしょうか。
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Merowingerさん
すいません。私の説明の言葉足らずでした。
f∂u/∂z=-g/t ∂T/∂y＞０
この式を両辺ｆで割って、変形すると、
∂u/∂z=-g/ft ∂T/∂y＞０
これを見ると、東西風（u）の鉛直変化は、高度が上がっていくほど、東西風（u）が大きくなっていくことが分かります。
「ここで東西風の大小は、1/fに依る」というのは、f=2Ωsinθで表され、つまり
∂u/∂z=-g/ft ∂T/∂y=-g/(2Ωsinθ)t ∂T/∂y
で、地点ＡとＢで比較する際には、東西風(u)の鉛直変化は1/fに、もっと具体的に言うと、1/2Ωsinθであることから、緯度に依存するということが分かります。ねこさん
700hPaのベクトルはその作図方法でいいのでしょうか。南北成分の風速は5m/sです。なので、1000hPaの南北成分のベクトルの長さと700hPaの南北成分のベクトルの長さは同じになるのではないでしょうか。 -
mesomesoさん、ありがとうございます。
「f∂u/∂z=-g/t ∂T/∂y＞０」の部分について引用元などありましたらご教示頂けませんでしょうか。
一般気象学、Ucanテキスト(💦)を見ても、温度風とコリオリ(緯度)の関係に触れられていないようですので。
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Merowingerさん
引用元は特にないのですが、大気の流体力学の参考書などにのっていると思います。
また、気象学を扱う大学の授業PDFなどが検索かければ出てくるかもしれません。しかし、専門書は内容が分かりにくく、難しいと思います。気象予報士試験で勉強するのはかなり負担が大きく、だいぶ回り道だと思うので、この立式を使わない考え方で乗り越えるのが無難だと思います。私自身も流体力学は勉強中で、苦戦しております。
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なら何故、その式を挙げて説明したかと言われれば、申し訳ないです。
私が理論的に説明したかっただけです。 -
前提に矛盾または不足があり、問題不備、全員正解にならないかと期待しております。
問題不備で無いとしても、気象予報士対策講座を運営する方々も(時間制限なし、書籍・ネット活用しても)結構誤っており、(既に合格、登録されている)気象予報士も方々もほとんど正解出来ない(と思われる)ような出題は、意味が無いと思われます。気象大学通学・卒業されたような方位しか理解出来ないのでは無いかとも思います。 -
私は前提に矛盾、不足は今のところないと思っています。
このような問題の出題は意味がないとおっしゃられていますが、私はそう思いません。別に気象予報士対策講座を運営する方々も完璧ではないと思いますし、間違えることもあります。また、専門とする方々が間違えるまたは気象大学通学・卒業されたような方くらいしか理解出来ないような問題の出題は意味がないのでしょうか。このような視点もあると気が付ける新しい知見が得られる問題だったと思います。また、おかしいならおかしいで、そこを議論すればいいと思います。別に間違ったことを述べることは悪いことではないですし、その議論で新しく学べることはたくさんあると思います。誰もが知ったような問題を解くことよりもかなり意味があることだと思いますが。めざてんさんがこのような場を設けてくださっているのですから。しかし試験中で分からなければ捨てればいいと思いますが。 -
今一度頭の整理をしてみました。
地点A、Bとも1000hPa面で南風5m/sが吹いている
→地点A,Bとも東西に気圧傾度あり。
(コリオリ係数(緯度)の異なる地点A、Bで風速が同じという事は、A、Bの気圧傾度は異なっている。
この点は、この問題ではこの点はあまり気にする必要ない)温度軽度は地点A、Bで同じ。
→
層厚の関係から、700hPa面では高温側が高圧、低温側が低圧という、南北方向に気圧傾度が生じる。この気圧傾度の南北成分は地点A、Bで同じ。
(地点A、Bとも、南東が高圧、北西が低圧になっている。)地点A、Bの東西成分の風速を考えると、南北方向の気圧傾度傾度は同じである一方、コリオリの関係から低緯度の地点Aの風速の方が大きい。
→
地点Aの風は地点Bの風と比べて、南北成分は同じ(5m/s)、東西成分は速度が大きい。
ベクトルの足し算(または３平方の定理)から地点Aの風速の方が地点Bより大きい。地点A、Bとも北東方向に風が吹いているので、暖気移流。(1000hPa面に対して700hPa面の風向が時計回りなので暖気移流と考えても同じ)
温度移流の大きさは、温度傾度方向の風速の大小なので、地点ABで同じ。
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