過去問一般　問3　52回～63回

52回　問3　フェーン現象の昇温効果

• T_A:10×1.5＋0.5×0.5=17.5　17.5ｰ15=ｰ2.5　ｰ2.5+10×2＝17.5　17.5℃
• T_B:10×1+5×1=15　0+10×2＝20　20℃
• T_C：10×1+5×0.75=13.75　13.75+10×17.5=18.75　18.75℃
• 正解は③　T_B>T_C>T_A

53回　問3　中層大気の東西風〜夏半球＆冬半球の違い

• (a)「冬半球の中層大気では西風が卓越してる」ってことを覚えていれば、問題の図から北半球が冬なのがわかります。よって1月
• (b)図から、南極に近い方が気温が高いことが分かる。よって高温
• (c)成層圏界面で気温が高い理由はオゾンと紫外線のせい！
• よって、正解は①

54回　問3　空気塊の温位と相当温位

問3　図は,ある未飽和の空気塊を,1000hPaの高度Aから断熱的に持ち上げたときの温位の高度変化を,周囲の大気の温位の高度分布とともに,横軸を温位,縦軸を気圧として示したものである。空気塊は高度 Bで飽和し,高度 Cで周囲の大気と温位が等しくなっている。この空気塊に関する次の文(a)~(d)の正誤について,下記の1~5の中から正しいものを1つ選べ。ただし,空気塊は周囲の大気と混合しないものとする。

• (a)空気塊の温度は,高度Aから高度Bまで乾燥断熱減率にしたがって下降する。
• (b)高度Aと高度Bにおける空気塊の水蒸気の混合比は同じ値である。
• (c)高度A,高度B,高度Cにおける空気塊の相当温位はすべて同じ値である。
• (d)図の範囲内では,高度Cより上の高度で空気塊は下向きの力を受ける。

• (a)図から、高度Aから高度Bまでは、温位が変化していない。凝結がないので、乾燥断熱減率にしたがって下降。よって、正
• (b)温位が変化なし→水蒸気の凝結はなし→空気塊の水蒸気の混合比は同じ。よって、正
• (c)任意の空気塊の相当温位は、水蒸気の凝結前でも凝結後でも変わらないし、なんなら水蒸気の凝結の有無なんて関係ない。だから(c)の「高度A、高度B、高度Cにおける空気塊の相当温位は全て同じ値である。」よって、正
• (d)空気塊の温位は、周囲の大気の温位より高くなっているので、空気塊は上昇する。よって、誤

55回　問3　乾燥断熱減率ってどうやって求める？　　　　　　　　　　　　ΔQ ＝ ΔW ＋ ΔU　　ΔP ＝ ーρgΔZ

問3 大気の法則や関係式の組み合わせに関する次の文章の空欄(a),(b)に入る語句の組み合わせとして適切なものを,下記の1~5の中から1つ選べ。

力学や熱力学の法則や関係式を組み合わせることにより,気象に関する物理量の重要な関係を導くことができる。たとえば,熱力学第一法則と静力学平衡の式などを組み合わせることによって(a)を導くことができる。また,温度風の関係は,地衡風平衡と(b)を組み合わせることにより導くことができる。

• (a)熱力学第一法則ΔQ ＝ ΔW ＋ ΔU：加えた熱量は「内部エネルギーの増加」と「外部に対する仕事」に使われる。
• 静力学平衡の式　ΔP ＝ ーρgΔZ：「鉛直方向の気圧傾度」と「大気の重さ」の2つのバランスを表す鉛直方向の関係式　高さが増すと気圧が下がる。
• 謎
• よって、乾燥断熱減率
• (b)静力学平衡の式
• よって、①

56回　問3　飽和水蒸気圧・飽和混合比

問3　気圧 850hPa,温度5℃の空気塊の飽和水蒸気圧をA,飽和混合比をBとする。このとき,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)気圧800hPa,温度5℃の空気塊の飽和水蒸気圧はAよりも大きい。
• (b)気圧850hPa,温度10℃の空気塊の飽和混合比はBよりも大きい。
• (c)気圧900hPa,温度5℃の空気塊の飽和混合比はBよりも大きい。

• (a)飽和水蒸気圧は気温で変化しますが、気圧では変わらないので同じ。よって、誤
• (b)エマグラムで、等飽和混合比線を見ると、温度が高いほど混合比は大きくなっている。よって、正　
• (c)エマグラムで、等飽和混合比線を見ると、同じ温度の場合、気圧が高くなると飽和混合比は小さくなる。よって、誤
• 気圧が同じで気温が高い場合、空気の密度は小さく（隙間があるってこと）、含有可能な水蒸気の量は増えます。
• 一方、気温が同じで気圧が大きければ、空気の密度が高いイメージなので（隙間が少ないってこと）、含有可能な水蒸気の量が減ります。
• 正解は、④

57回　問3　条件付き不安定

問3 気温減率が一定で条件付き不安定の状態にある地上から高度1.5kmまでの大気について述べた次の文章の空欄(a),(b)に入る不等式と語句の組み合わせとして適切なものを,下記の1~5の中から1つ選べ。ただし,乾燥断熱減率は10℃/km,湿潤断熱減率は5℃/km とする。

この大気において,高度500mで気温が20℃とすると,高度1.5kmにおける気温Tの範囲は(a)である。また,高度500mの空気塊の持ち上げ凝結高度が高度1kmとすると,この高度500mの空気塊を温度が0.5℃降下するまで断熱的に持ち上げたとき,空気塊は(b)。

• (a)高度差は1km。乾燥断熱減率だと10℃下がって10℃、湿潤断熱減率だと5℃下がって15℃なので、条件付き不安定の状態の空気塊は、10℃と15℃の間にある。
• (b)空気塊を温度が0.5℃下げるためには、乾燥断熱減率で50m持ち上げることになる。つまり、この空気塊は550ｍこの高さは、持ち上げ凝結高度高度1kmより低いので下降し始める。
• よって、正解は①

58回　問3　2つの空気塊を混合したときの空気塊の水蒸気の混合比　

問3　気圧と温度の等しい2つの未飽和空気塊A、Bがあり、空気塊Aの水蒸気の混合比はqである。空気塊Bに含まれる乾燥空気の質量は空気塊Aに含まれる乾燥空気の質量の2倍で、空気塊Bの水蒸気の混合比は2qである。これら2つの空気塊を混合した空気塊の水蒸気の混合比として正しいものを、下記の1~5の中から1つ選べ。ただし、2つの空気塊を混合した後も気圧と温度は変わらず空気塊は未飽和であったとする。

• (a)空気塊Aの水蒸気の質量をaとすると、空気塊Bに含まれる乾燥空気の質量は２a
• 混合した空気塊の水蒸気の混合比を求めるには、混合比と乾燥空気質量から水蒸気質量を求める必要がある。空気塊Aで「混合比ｑ＝水蒸気質量／乾燥空気質量a」から、水蒸気質量qa
• 空気塊Bは乾燥空気質量2a・混合比は2qなので、水蒸気質量は4qaとなる。
• 空気塊A空気塊Bを混合するので、水蒸気質量5qa(=qa+4q),乾燥空気質量は3a(=a+2a)
• 「混合比＝水蒸気質量／乾燥空気質量」から,混合比＝5qa/3a。すなわち、5q/3となる。③

59回　問3　気温と混合比と気圧

問3　地点A、B、Cにおける地上(高度0m)から高度1000mまでの気層の気温の平均値がそれぞれT_A、T_B、T_Ｃ、混合比がそれぞれq_A、q_B、q_cであり、また、T_A<T_B=T_cかつq_A=q_B<q_cとなっている。各地点の地上気圧が等しいとき、地点A、B、Cにおける高度1000mの気圧 P_A、P_B、Pｃの大小関係として正しいものを下記の1~5の中から1つ選べ。ただし、いずれの地点でも大気は静力学平衡の状態にあり、重力加速度は一定とする。

• (a)平均気温が高いということは、飽和できる水蒸気量が多いということ。
• Ｂを基準としてＡとＣそれぞれを比較して考える。
• T_B=T_cでq_B<q_cということは、気温が同じなのにＣの混合比が大きいということで、ＢよりＣのほうが水蒸気量が多いことを表している。ＣはＢより軽いということ。
• q_A=q_BなのにT_A<T_Bということは、混合比が同じなのにAよりＢの方が気温が高いということで、AよりＢの方が軽いことを表している。
• よって、地上(高度0m)から高度1000mまでの気層の重さで比べるとC<B<Aとなる。ところが、各地点の地上気圧が等しいということなので、高度1000m以上の気層の重さつまり気圧は、A<B<Cということになる。よって、①が正解

60回　問3　温度と重さ

問3 図のように、同じ緯度で標高が等しい地点A、B、C、Dにおいて地上から大気上端までの気柱を考える。地点B、C、Dの気柱の温度は地点Aの気柱と以下の違いがあるが、これ以外の高度の温度は気柱Aと同じである。

• 地点B:高度2000mから上の厚さ1000mの層では、平均温度が1℃高い
• 地点C:高度10000mから上の厚さ1000mの層では、平均温度が1℃高い
• 地点D:高度2000mから上の厚さ1000mの層では、平均温度が1℃低い

このとき、地点A、B、C、Dのうち地上気圧が最も低いものを、下記の1~5の中から1つ選べ。なお、気柱内は平均温度に違いがある層の上下端付近を含めすべての場所で成層は安定で静力学平衡が成立しているものとする。

• (a)地点A、B、C、Dのうち地上気圧が最も低いものを探します。つまり、気圧は、地上の上に乗っている空気の重さが最も軽いものを探すことになります。
• ここで、空気は温度が高いほうが軽いことを考えます。なのでＡとＤは該当しません。BとCでは+1℃の層がありますが、Cは高度が高い（相対的に気圧が低い）ところにあるので、温度が高いことによる質量減り方はCのほうが小さい。
• よって、Bの気圧が最も低い。

61回　問3　空気塊を断熱的に持ち上げた際の温位と水蒸気の混合比の変化

問3 空気塊を断熱的に持ち上げた際の温位と水蒸気の混合比の変化について述べた次の文章の空欄(a)~(d)に入る語句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。ただし、空気塊が過飽和になることはないものとする。

地表面付近の未飽和の水蒸気を含む空気塊を周囲の大気と混合しないように断熱的に持ち上げる。このとき、高度の上昇にともなって、持ち上げ凝結高度以下では空気塊の温位は(a)、水蒸気の混合比(b)。また、持ち上げ凝結高度より上では空気塊の温位は(c)、水蒸気の混合比(d)。

• (a)高度の上昇にともなって、持ち上げ凝結高度以下では空気塊の温位は、変化しない。温位とは、潜熱を
• (b)凝結していないので、水蒸気の混合比は変化しない。
• (c)持ち上げ凝結高度より上では、潜熱が放出され空気塊の温位は、上昇し
• (d)凝結によって、水蒸気の混合比は減る。
• よって、正解は⑤

62回　問3　混合比、温位、相当温位

問3　図に示すような断熱性のよいシリンダーとピストンでできた容器の中に未飽和の湿潤空気を封入して、ピストンをゆっくりとAからCまで引き出した。その際、ピストンがBとCの間にあるときに、シリンダー内で水蒸気の凝結が生じた。ピストンがA、B、Cの位置にあるときのシリンダー内の空気の水蒸気の混合比q、温位θ、相当温位θeについて、以下の関係式(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。ただし、q、θ、θeの添え字A、B、CはそれぞれピストンがA、B、Cの位置にあるときの物理量であることを示す。また、凝結した水の体積及びこの水への熱の移動は無視できるものとする。

• (a)水蒸気の混合比qは、BｰC間で凝結がおこるので減る。q_cは減る。よって、誤
• (b)BｰC間で凝結がおこり潜熱が放出されるので、温位は大きくなり、正
• (c)相当温位の概念は、潜熱も含めた温位なので変化しない。よって正。
• 正解は③

63回　問3　小学生でも解ける問題！！なんだけど！　ひっかけ問題ですー！

問3　図に示すように、標高0mの平野にある標高1500mの山を考える。大気はどこでも気温減率が6℃/kmで、標高0mの気温は30℃である。このとき、山の左側の高度1200mの微小な空気塊を、山を越えて右側の標高0mの麓まで、周囲と混合しないように断熱的に下降させた。この下降後の空気塊の温度に最も近いものを、下記の1~5の中から1つ選べ。ただし、空気塊の移動中に水蒸気の凝結は起こらないものとする。

• (a)標高1,200mの気温は22.8℃、その後「空気塊の移動中に水蒸気の凝結は起こらないものとする」と書いてあるのでその後の上昇は、「乾燥断熱変化10℃/km」
• 残り300ｍ分で3℃下がって19.8℃
• 下降時の気温減率も10℃/kmなので、1,500mで15℃上がり34.8℃となる。
• 正解は④