- このトピックは空です。
-
投稿
-
-
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。）
-
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…。
-
（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？
-
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。
-
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。
-
”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。
-
何がいけないのにゃ？
-
温度風
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
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。
-
この問題のどこに前提の矛盾や不足があるのか、具体的に指摘していただくとありがたい。
以下の２点を理解していれば、特に問題なく解答できると現時点では思っています。
1.温度風は、温度勾配に比例、コリオリパラメーターに反比例する。
2.水平温度移流は、等温線に直角な方向の速度成分と温度勾配に比例する。（もしくは、風速とその風向の温度勾配に比例する）
まちがった塾の講師や気象予報士は、2.をうっかりしたのではないか（温度勾配の方向と風の方向を違えて評価するなど）。 -
わたしもそう思います。
温度移流は水平温度傾度と等温線に直交する風速で決まります。
問題文に「水平温度勾配は両地点で等しい」とあるのですから、
温度移流は等温線に直交する風のみで決まるのではないかと。
つまり「南風5m/s」ですね。
等温線の走向は東西ですから西風は暖気移流に関係しないのです。間違っていたらごめんなさい。
-
問題の前提に矛盾等は無いようです。すいません。
1000hPa等圧面が平なのか、どのような局面なのか前提置かれていませんが、凸凹でもなんでも、答えは変わらないようです。
温度風については以下のみの理解に留まっていました。
①温度風は層厚のため。→きちんと理解してなかった。
②上層と下層のベクトル差を温度風と呼んでいる。
実際に吹く風ではない。
③下層風に対して上層が時計回りの場合暖気移流「温度風は、温度勾配に比例、コリオリパラメーターに反比例する。」と記載されているテキストは見つかりませんでした(一般気象学にも載っていないと思われます。
この説明のあるテキストも読んでおきたいと思います。どのテキストでしょうか。理解してしまえば、何でもない簡単な問題にも思えます。塾の先生方、受験生で誤答が多かったのは、理数系の専門家(高校物理程度を理解出来る人？)でない関係者が多いためと推測します。
-
例えば、「新百万人の天気教室」（白木正規著、成山堂書店）27ページ など
-
ありがとうございます。図書館で予約申し込みました。
-
私はやっぱり⓶のように思います。気象庁監修の「総観気象学基礎編【改訂版】」（気象庁のサイトで見られます）の52ページに以下のように解説しています。
• 温度風ベクトルの向きに対して、右側が暖気、左側が寒気。
• 風向が下層から上層へ時計回りに変化するときは暖気移流、反時計回りに変化するときは寒気移流。
• 三角形の面積が水平温度移流の大きさに対応する。
この3点目の低層と高層の地衡風ベクトルと温度風ベクトルによる三角形の面積に対応するということが大きいのではないでしょうか。
ここでは「層平均の水平温度移流は、層の上と下の等圧面上の地衡風ベクトルの外積に対応」としています。
低層と上層の地衡風ベクトルと温度風ベクトルで作られる三角形の面積は、2つの地衡風ベクトルの外積の大きさ（2つのベクトルが作る平行四辺形の面積に等しい）の半分です。つまり、低層と高層の2本の地衡風ベクトルが作る三角形が大きいほど温度移流は大きくなるということを説明しています。この問題では、地点Aの700hPAの地衡風の方が地点Bより大きいということをすでに（a）で語っているわけなので、地点Aの2本の地衡風ベクトルと温度風で作る三角形の面積の方が地点Bより大きくなるはずです。総観気象学の説明によれば、温度移流は「地点Aの方が大きい」となるのではないでしょうか。 -
多分、「1000hPa から 700hPa の層内の平均温度は、いずれも東⻄⽅向に⼀様で南から北に向かって低くなっており、その⽔平温度勾配は両地点で等しい」という条件が無ければ②なんだと思います。
（a）ではあくまで風速を聞いているのであって、南風成分を聞いているのではないので、ここが引っ掛けなんだと思います。
地衡風ベクトルは西風成分なので温度移流とは別物と考えてみてはどうでしょう？
等温線と等温線の距離が等しく、直交する南風成分でのみ考えると、暖気移流量は地点A＝地点Bにならないでしょうか？
なので私は①が妥当だと思います。 -
みわさん、反応ありがとうございます。
700hPaの地衡風（西風）がA地点でB地点より大きければ、1000hPaの５メートルの南風と地衡風と温度風で形成される三角形はA地点の方が大きくなります。この三角形の面積が、上で引用した「総観気象学」の解説によると、温度移流の大きさと比例関係にあるので、A地点の三角形の面積>B地点の三角形の面積ならばA地点の温度移流の方が大きくなるということだと考えます。
ちなみに、温度移流の計算式は「総観気象学」「https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/expert/pdf/textbook_synop_basic_revision_20250331.pdf」
の52ページに提示されています。低層と上層の地衡風ベクトルの外積にコリオリパラメーターなどをかけて求めるようになっていて、これから三角形の面積が温度移流に関係することも説明されています。また、「一般気象学」（小倉義光）の146ページには、「温度風は層内の平均温度の等温線に平行であり、強さは温度の水平傾度に比例する」と述べられています。すなわち、地点Aの温度風の方が大きいということであれば、地点Aの方が温度傾度も大きくならなくてはなりません。問題では「水平温度勾配は両地点で等しい」としていますが、温度風の定義と矛盾する前提ではないでしょうか。
-
アベハルさま
この問題で問われているのは「緯度の異なる２地点での温度と風の関係」であり、ある地点上空での温度と風の関係ではりません。一般気象学の記述は同じ緯度を想定した記述でしょう。また、総観気象学では、水平温度移流は地衡風ベクトルの外積とともにコリオリパラメータにも比例することが書かれており、後者の影響を考えないと三角形の面積だけでは評価できないことは明らかでしょう。 -
アベハルさん
温度風ベクトルで考えると確かにそうなんだと思います。
「水平温度勾配は両地点で等しい」も矛盾した記述なんだと思います。
恐らくですが、この問題は「こういう大気の状態だったら？」という条件で出されている問題なのではと思います。 -
みわさま
「水平温度勾配は両地点で等しい」がなぜ矛盾しているのかお教えください。 -
問題文に矛盾はつきものです。
同じ速度で進むと仮定して、なんて問題はザラにあります。
ありえないですからね、そんなこと。
仮定はあくまでも仮定。
その仮定に従うしかありません。 -
アキさま
700hPaの風速が大きい地点Aで言う「風速」を「等温線に直交する風速」と勘違いして解釈したら、矛盾したように錯覚してしまうんじゃないかと思ったのです。
聞かれてるのは温度風の大きさではなく温度移流量ですので、問題文は矛盾してはいないです。
説明が言葉足らずでした。申し訳ないです。 -
確かに「低層と高層の2本の地衡風ベクトルが作る三角形が大きいほど温度移流は大きくなる」と言った説明をしているWebサイトもありますね。勉強になります。
但しこれは、温度傾度と温度風が比例する前提と思います。
実技試験風に考えて、
等温線の混み具合(温度傾度)と、風速の等温線に垂直な成分(風向きが等温線に垂直か、斜めか)が、温度移流の大きさに影響するという事と(個人的には)理解しました。 -
頭の中を整理してみました。これ以上はつべこべ言いません。
温度移流を考える場合のカギが温度風なのは疑いようがありません。両地点の温度風の大小を考えるためにまず（a）で問われたのは両地点の700Paの地衡風だと思います。これは緯度が示されていることから、コリオリパラメーターを踏まえてA地点の700hPaの地衡風（上層風＝西風）の方が大きいと分かります。次に、低層の南風（北向き）から上層の西風（東向き）へと風の時計回りの順転があるので（b）が暖気移流ということも分かります。そこで温度風ですが、これは定義により、上層風ベクトル－下層風ベクトルですから、下層風が両地点で同じ（南風＝北向き5m/s）なので、（a）から温度風はA地点の方が強いことになります。
温度風の強さ（ベクトルの大きさ）は、みなさんご承知の通り、実技試験でも大前提になる温度傾度の判定の不可欠な材料です。前に引用した通り、「一般気象学」（小倉義光）や「総観気象学」（気象庁）などあまたの書籍で解説されているように、「温度風の強さは温度の水平傾度に比例する」というのが大前提になっています。
すなわち、温度風がA地点の方が大きいということなら、温度傾度もA地点の方が大きいということにならなくてはいけません。温度傾度が大きいなら、たとえ等温線を横切る南風が両地点で同じ5m/sでも、A地点の方がより多く等温線を横切るはずです。よって（c）は「地点Aの方が大きい」となる、と考えたわけです。
ただ、ここでネックになるのが問題文にある「水平温度勾配は両地点で等しい」です。この条件に従うなら、温度風の特性に関係なく、5m/sの風が横切る等温線の数は同じになり、（c）が「地点Aと地点Bで同じである」となるということなのでしょう。
しかし、あえて言えば、温度移流を問う問題で、それを判別する温度風のキモともいうべき「温度風の強さは温度の水平傾度に比例する」という特性をなしにする条件を付すのは、私は問題として矛盾していると思わざるをえません。「そういうのが試験だ」ということなら、「うーん、そうなんですか」です。
なお、温度風と低層、高層の風で形成する三角形の面積が温度移流の大きさに対応するという根拠は気象庁の「総観気象学」に詳細が載っています。 -
アベハル様の誤解は、温度風の強さは「温度の水平傾度に比例する」という説明を、「温度の水平傾度のみに比例する」と読み誤っていることに起因するものと思われます。当然ながら、温度風はコリオリパラメータの影響も受けます。従って、アベハル様が言われる「温度風がA地点の方が大きいということなら、温度傾度もA地点の方が大きいということにならなくてはいけません」という主張は無条件に成立するわけではありません。この問題の場合のように緯度が異なる場合には注意が必要で、温度風はA地点の方が大きいが温度傾度はB地点と同じという状況も成立します。
-
私が思うのは、気象庁の式からの解釈をそのまま文字通り受け取るため、間違いが生まれるのだと思います。
科学なので、自分の考えを正しいとするには、○○に比例するといったものではなく、定性的に示す必要があると思います。
というのも、アベハルさんがおっしゃていた
• 温度風ベクトルの向きに対して、右側が暖気、左側が寒気。
• 三角形の面積が水平温度移流の大きさに対応する。
というのには、私が疑問があります（間違っているとかではないです。ただ単に読んで疑問に思ったというだけです）。
まず温度風ベクトルの向きに対して、右側が暖気、左側が寒気とありますが、右側すべてが暖気なのか、左側はすべて寒気なのかなと。例えば、700hPaと1000hPaの水平温度勾配の方向が異なっているのに、そのように考えられるのはなぜかと。
次に三角形の面積が水平温度移流の大きさに対応するとありますが、なんで三角形の面積に対応するの？と思いました。
これは私自身の疑問で、気象庁の文献などを見て式を見て理解しようと思います。そして今回の皆さんの論点は、温度移流の大きさであり、それについて述べようと思います。
とにかく私が強調したいのは、式からの解釈をそのまま文字通り受け取るため、間違いが生まれるということです。要するに言いたいことは、式を見るのは億劫ですが、式を見て自分でも考えましょうということです。では示します。
アベハルさんが引用した気象庁のサイトの(2.4.7)の式を用います。
-(vg)・∇p(T)= f/Rln(pL/pU) k・(vgU×VgL)
より、
k・(vgU×VgL)について考えます。
k・(vgU×vgL)
=k・｛(uU,vU,0)×(uL,vL,0)}
=(0,0,1)・(0,0,uUvL-vUvL)
=uUvL-vUvL
と表せ、ここで、南北風に鉛直シアはないので、vU=vL=vとすると
=v(uU-uL)
と表せます。
次にuU-uLに関して、変形していきます。
uU-uL=Δu=-R/f ln(pL/pU) ∂T/∂y
（導出は私が以前示した温度風シアの式（uベクトルの方）をlnpで両辺積分してもらえれば簡単に導出できます。）
と表せるので
k・(vgU×VgL)=v[-R/f ln(pL/pU) ∂T/∂y]
と表せます。
-(vg)・∇p(T)=f/[Rln(pL/pU)] v[-R/f ln(pL/pU) ∂T/∂y]=-v∂T/∂y
と表せます。
以上より、この状況での温度移流は南北風vと∂T/∂yに比例する。
ここでは∂Ｔ/∂ｙとｖは一定であるため、温度移流の大きさは地点Ａでも地点Ｂでも一定であると考えることができます。 -
というのも私が最初の方で、温度移流の大きさを示し、それと同じものが導出されています。
言い忘れてましたが、温度風に関してはアキさんの指摘は通りで、1/fが効いてくることに注意が必要ですね。というのも気象庁のPDFに式が載っており、p51ですかね、1/fが効いてますね。
というのもわざわざ覚えるようなことでもなく、地衡風の式を知っていれば、概算ですが、分かってきそうなことですね（地衡風は1/fに比例し、温度風＝上層風ー下層風＝1/fなにかー1/fなにか という式になることが頭の中で想像できそうですね）
-
