一般問6🟢51回～63回(作成中－－－－－－）

51回　問6　空気の水平方向の収束の大きさ

問6　東西方向と南北方向の長さがそれぞれ200kmと100kmの領域において,時刻A~Dで各辺に垂直な方向の水平風が図の場合,この領域における空気の水平方向の収束の大きさが最大のものを,下記の1~5の中から一つ選べ。ただし,領域内では,空気の密度は場所と時刻によらず一定で,水平方向の収束は一様とする。

• 収束：空気が行き場を失うこと。行き場を失った空気は、一般的に上昇して上空に逃げます。発散：空気がどこかに行ってしまうことです。
  どこかに行くとは、一般的には地表面を這うように拡散東西方向が200kmなので200×(-3+2)
• 考え方は、下図の通り　間口は南北200、東西100として計算する。
• 正解はD

52回　問6　低気圧周辺の傾度風と地衡風　

問6　北半球中緯度の自由大気中における低気圧周辺の傾度風と地衡風について述べた次の文章の下線部(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の中から一つ選べ。ただし,コリオリパラメーターと空気密度は低気圧周辺で一定とする。

等圧線が等間隔で低気圧の中心の周りを同心円状に囲んでいる場合を考える。この低気圧周辺のある地点における傾度風の風向は(a)等圧線に沿った方向である。一方,その風速は,同じ地点における地衡風に比べて(b)大きい。また,傾度風の風速は,低気圧の中心から離れるにしたがって(c)小さくなる。

• (a)傾度風は理論上、等圧線に沿って吹く風なので　よって、正
• (b)低気圧の場合は、気圧傾度力と遠心力は逆向きなので、地衡風より風速が弱まる。よって、誤
• (c)風速＝気圧傾度力ー遠心力　低気圧の中心から遠い＝rが大きい⇒遠心力は小さくなる　よって、誤
• 正解は③　

53回　問6　降水過程　エーロゾルの働き

問6 大気中の降水の形成におけるエーロゾルの働きについて述べた次の文(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)水溶性のエーロゾルを核として水蒸気が凝結して形成された微小水滴に対する飽和水蒸気圧は,同じ大きさの純粋な水のみの水滴に対する飽和水蒸気圧よりも高い。
• (b)周囲の大気の相対湿度が高くなると,最初に純粋な水からできた雲粒が形成され,これに水溶性のエーロゾルが取り込まれる。
• (c)過飽和の雲の中では,エーロゾルを核とする凝結過程のみによって1時間程度で降水をもたらす雨粒にまで急速に成長する。
• (a)普通水溶性エーロゾルがある方が水滴ができやすい。ということは、「飽和水蒸気圧が低い」よって、誤
• (b)「水滴にエーロゾルが取り込まれる」んじゃなくて、エーロゾルに水蒸気がついて水滴になる！よって、誤
• (c)雨粒は、「凝結過程→併合過程」という違う成長過程を経て、地上まで落ちてくる。よって、誤
• 正解は⑤

54回　問6　太陽放射・地球放射　雲のはたらき　大気の窓

問6 太陽放射や地球放射について述べた次の文(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)大気は,太陽放射のうち波長が0.3μmより短い紫外線の大部分を,地表面に達する前に吸収する。
• (b)雲は,太陽放射を反射し地表の冷却に寄与する一方で,地表面等からの赤外線を吸収し,自らの温度に応じた赤外線を射出することにより地表面を加熱する放射効果をあわせて持っている。
• (c)大気は,「大気の窓」と呼ばれる波長域以外では,地球放射をほとんど吸収しない。
• (a)波長が0.31μmより小さな紫外線は対流圏界面に達する前に、酸素分子やオゾンによってほぼ吸収されています。よって、正
• (b)雲は太陽放射を反射するので、地球を冷却する効果・地球からの赤外線放射を吸収し、地上を保温する鍋の蓋のような働きをもっている。よって、正
• (c)大気が波長11μm前後（8~12μm）の電磁波を吸収しないことを「大気の窓」といいます。よって、誤
• 正解は②

55回　問6　角運動量保存則

問6 ハドレー循環の上層風のように赤道から極向きに移動する空気塊を想定し,その運動について述べた次の文章の空欄(a),(b)に入る適切な式と数値の組み合わせを,下記の1~5の中から1つ選べ。ただし,赤道における地球の自転速度を 470 m/s,cos30°=0.87,1/cos30°=1.15とする。

緯度Φにあって,質量m,東西方向の速度Uをもつ空気塊に対する角運動量保存則は,地球の半径と自転角速度をそれぞれR,Ωとすると,(a)=一定,と表現できる。
赤道上空で地表面に対し相対的に静止していた空気塊が角運動量を保存しながら北緯30°まで北上した時の地表面に対する東西風速は,この式に基づくと約(b)m/sとなる。

• (a)角運動の保存則とは、「回転する物体の回転半径と回転速度をかけた数値は一定に保たれる」
• Ｒ₁×Ｖ₁＝Ｒ₂×Ｖ₂…①　（Ｒ：回転半径　Ｖ：回転速度）から
• m×RcosΦ×（ΩＲcosΦ+U) =一定　m:質量　 RcosΦ: 回転半径　（ΩＲcosΦ+U):回転速度
• (b)式①から、mR×ΩR＝mRcos30°（ΩRcos30°＋U）
• ΩR＝cos30°（ΩRcos30°＋U）
• ΩR×1/cos30°＝ΩR×cos30°＋U
• U＝ΩR×1/cos30°ーΩR×cos30°
• U＝ΩR（1/cos30°ーcos30°）
• U＝470m/s（1.15ー0.87）
• U＝131.6　
• 正解は⑤

56回　問6　地衡風の風速を求める式　地衡風の式

問6 北緯30°と北緯45°の2つの地点で,いずれも東向きで風速100m/sの地衡風が吹いているとする。
この2つの地点で,水平気圧差が4hPaとなる南北方向の距離を△Y₃₀,△Y₄₅としたとき,△Y₃₀と△Y₄₅の比(△Y₃₀/△Y₄₅)の値として最も適切なものを,下記の1~5の中から1つ選べ。ただし,2つの地点で大気の密度は等しく,地表の摩擦の影響は無視できるとし,sin30°=1/2,cos30°=1.7/2,sin45°=1/1.4,cos45°=1/1.4とする。

ΔY ₃₀ ／ΔY₄₅ = 2 / 1.4　　　2 / 1.4＝1.42なので　1．4

• 正解は④

57回　問6　大気における放射　

問6　緯度による日射量の違いについて述べた次の文章の下線部(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,sin30°=0.5,sin60°=0.87とする。

太陽からの光が地球の赤道面となす角度δは夏至の日に23.5°,(a)春分と秋分の日には0°になる。北半球の緯度Φの地点の南中時における太陽の高度角αは

• α=90°－Φ+δ

で表される。雲のない冬至の日の太陽の南中時に地表面が受ける日射量は,北緯6.5°の熱帯の地点の方が北緯36.5°の中緯度の地点よりも(b)43.5%大きい。緯度による日射量の違いは(c)ハドレー循環などの大規模な大気循環の駆動源である。

• (a)正しい。よって、正
• (b)緯度6.5度　α ＝90°ー6.5°ー23.5°＝60°　緯度36.5度　α ＝90°ー36.5°ー23.5°＝30°よって、誤
• (c)正しい。よって、正
• 正解は②

58回　問6　温度風の問題　850hPaと700hPaの高度の風をベクトル

問6　図は北緯45°にある2つの地点(a)、(b)と南緯45°にある2つの地点(c)、(d)の850hPaと700hPaの高度の風をベクトルで示したものである。この4地点の850hPaから700hPaの層について以下の3つの条件、ア寒気移流場である、イ平均気温が西側の方が高い、ウ水平温度勾配が最も大きい、をすべて満たすものを、下記の1~5の中から1つ選べ。
ただし、風は地衡風で、静力学平衡が成り立ち、850hPa から700hPa にかけての風向の変化は90°以内である。また、風のベクトルの大きさを示す目盛りの間隔はすべて等しいものとする。

• ア寒気移流場の観点
• 北半球なら上空に向かって風向が反時計回りに変化している場　これは低気圧性循環　寒気移流の場では地衡風の風速が高度とともに増すため、コリオリの影響で風向が反時計回りに変化します。一方で、暖気移流の場合は風向が時計回りに変化します。ここを理解する！
• 南半球なら上空に向かって風向が時計回りに変化している場

• まず、「寒気移流場とは反時計回り。暖気移流場は時計回り」を確認
• 風は850→700上昇していることを確認。(a)は、高度が増すにつれて風向が東北東から東南東へ時計回りに変化しているので、除外　(b)(c)(d)は、寒気移流
• イ平均気温が西側の方が高いという観点
• (b)も(c)も、東に向かっているので西の気温が低いので除外　残るは(d)
• 正解は⑤　

59回　問6　地上付近の風　地上付近のコリオリ力の向き

問6　北半球中緯度にある平坦な地域において、一定の気圧間隔で描かれた地上の等圧線の分布が、図のように東西に一様で北にいくほど間隔が狭くなっており、相対渦度の鉛直成分が図の範囲でどこでも正になっているとする。このとき地上付近の空気塊に働くコリオリカの向きを示す矢印として適切なものを、図の1~5の中から1つ選べ。ただし、コリオリパラメータは一定とし、空気塊に働く水平方向の力は気圧傾度力、コリオリカ、摩擦力のみで、摩擦力の大きさは風速に比例し、その向きは風向と反対の向きに働くとする。

• 場所は北半球中緯度　南が暖気側　気圧傾度は南に進む程大きいので、気圧傾度力は南向きに働く。コリオリ力は気圧傾度力と釣り合う。地衡風は高圧側を右に見て吹くので西に向かうが、地上の等圧線の分布がとあるので、そこに摩擦力が加わる。摩擦力によって地上の風は等圧線を横切り、コリオリ力も左に向きを変える。よって①

60回　問6　偏西風上の波動による熱の南北輸送

問6 北半球中緯度において水平方向にも高度方向にも一様な西風が吹く場があり、ある波動がこの場に重なった状態を考える。図は、そのような状態における東西方向の鉛直断面図で、等圧面pおよびp+△p(△p>0)の高度を細い実線で、気圧の谷の軸を太い実線で示している。このとき、この図に示された2つの等圧面に挟まれた気層における南北方向の熱輸送について述べた次の文章の下線部(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。ただし、一様な西風と波動のいずれについても、地衡風平衡と静力学平衡が成立しているものとする。

図に示された気圧の谷の軸の東側では西側に比べて(a)密度の大きい空気が(b)北向きの成分を持つ風で運ばれている。また、気圧の谷の軸の西側では、東側に比べて(c)温度の低い空気が南北方向の成分を持つ風で運ばれることによる熱輸送がある。これらを考慮すると、この図に示された波動の範囲では、熱は(d)北向きに輸送されている。

• (a)上図のように、等圧線の間隔が狭いので気圧の谷の軸の東側では西側に比べて(a)密度の大きいよって、『正』
• (b)気圧の谷の東西では、東側の風は北向きの成分を持っている。西側の風は南向きの成分を持っている。よって、『正』
• (c)気圧の谷の軸の西側では、東側に比べて等圧面の間隔が広い。ということは、気体密度が小さい、ということは、温度が高いことを表している。よって、『誤』

• (d)気圧の谷の東側の風は南向きの成分を持つ。よって、『誤』

• 正解は②

61回　問6　収束と上昇流

問6 図は、北半球の低気圧の中心付近における空気の収束と上昇流について模式的に示したものである。低気圧中心から半径100kmの円周上のすべての場所で、地表面から高度1000mまで風速20m/sの水平風が接線に対して中心に向かって30°の角度で反時計回りに吹いているとする。高度1000mにおいて、図の円柱の上面で上昇流が一様であるとき、この上昇流の値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、空気の密度は一定とし、地表面での鉛直流はないものとする。またsin30°=0.5、cos30°=0.9とする。

• まず、この円柱に流入する空気と流出する空気の量は等しいと考える。
• 流入する風が接線に対して30°の角度で流入しているというところをどう処理するのかというのが問題です。

正解は③

62回　問6　東西方向の気温傾度　移流による気温の時間変化率

問6　大気中の点Aにおける気温変化について述べた次の文章の空欄(a)、(b)に入る数値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、風速と水平方向の気温傾度はどこでも一様とし、sin30°=0.50、cos30°=0.87 とする。

ある高度の水平面上で、図のように10℃と14℃の等温線が40kmの間隔で平行に並び、いずれも東西方向と30°の角度で交差している。また、この水平面上では風速5m/sの西風が吹いている。このとき、2本の等温線の中間にある点Aにおける東西方向の気温傾度は、1kmあたり(a)℃である。また、点Aにおける移流による気温の時間変化率は、1時間あたり(b)℃である。

• (a)東西方向の気温傾度　単位は、℃/km　4℃/80km=0.05(℃/km)

(b)点Aにおける移流による気温の時間変化率　単位は℃/h　風速5m/sを時速にすると、18km/h

• 80Km進むのに、80/18時間かかりその間に4℃上昇するので　4/(80/18)=0.9(℃/h)
• 正解は①

63回　問6　渦度の大小

問6 図のように北半球の同じ緯度の水平面上に●で示す3つの点A、B、Cがあり、各点から東西南北に1km離れた4点で、矢印で示す水平風の風ベクトルが観測された。4点に付した()内の数値は(東向きを正とする風の東西成分[m/s],北向きを正とする風の南北成分[m/s])である。点A、B、Cにおける渦度の鉛直成分を東西南北の4点の水平風を用いて近似計算した値をそれぞれてAてB、こcとするとき、これらの大小関係を表す式として正しいものを、下記の1~5の中から1つ選べ。

• 点Ａ～点Ｃの渦度の大きさを比べる問題
• 反時計回りをプラスとして計算する
• 点Ａ　5－5－1＋1＝0
• 点Ｂ　5－1＋3＋2＝9
• 点Ｃ　1－1＋3＋１＝４
• よってA<C<B
• 正解は②