学習メモ　一般編

弱点のまとめ

□温度風は、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は寒気移流場。
　時計回りは、暖気移流場　南半球は反対                      586
□太陽からの放射×(1-AE)=地球からの放射　（AE :地球のアルベド）
□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」という。
□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36.5°の地点で南中時における太陽の高度角αは30°　　α=90°－Φ+δ（α ＝90－36.5°－23.5°＝30°） 576
□

大気おける放射

□北半球の夏至の日の24時間に大気上端の水平な単位面積に入射する太陽放射エネルギー量は,北極点の方が赤道上の地点よりも多い。
□地球大気の上端に入射した太陽放射エネルギーは、雲、エーロゾル、大気による散乱と反射、及び地表面での反射により、約3割が宇宙空間に戻る。
□気温の高度分布が同じであれば、大気中に水蒸気が多く存在するほど、大気から地表に到達する長波放射は多い。この大気放射量は、水蒸気量が多い方が多くなります。585
□地球と同じ大きさで放射平衡温度も等しい惑星が、太陽から地球までの距離の半分の距離に位置しているとする。地球のアルベドを 0.30 としたとき、この惑星のアルベド0.825 （595）
太陽からの放射と地球からの放射が平衡してるので、等しい。
　太陽からの放射×(1-AE)=地球からの放射　（AE :地球のアルベド）
　AE＝0.3なので(1-AE)=0.7、放射強度は距離の２乗に反比例して減少し、1/2の距離だと４倍の強度になる。よって、この惑星の放射強度は0.7×4＝2.8　
https://harenote.com/59rd-test-general-5

□0.3μm以下の紫外線は、大気上端から対流圏界面付近までの層の中でほぼ吸収されてしまい、地表面付近にはほとんど到達しないことが分かる。
□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。

□視光線の波長領域はおおよそ 380nm から 750nm（0.38～0.75μｍ） の範囲です。
□地球大気中にある気体で長波放射を主に吸収するのは、水蒸気、二酸化炭素、メタン、オゾンなど色々ありますが、最も長波放射を吸収するのは水蒸気と言われている。
□海洋上の背の高い積乱雲の雲頂から放射される単位面積当たりの長波放射量は、その周囲の海面から放射される単位面積当たりの長波放射量よりも小さい。
□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。
□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°,春分と秋分の日には0°になる。
□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。

雨と雲

□凝結過程では、水滴の半径が急激に成長（半径の増加率が大きい）し、時間と共に水滴の半径の成長は緩やかになる
□-40℃以下であれば十分に低温なので、水滴が凍結するのに氷晶核を必要としない。515
□凝結核＝水蒸気を吸収して水滴を作る吸湿性のエーロゾル。氷晶核は、凝結核よりもずっと少ない。
□過冷却雲内において水滴と氷粒子が併存するとき,昇華凝結過程による氷粒子の成長は,凝結過程による水滴の成長よりも速い。「水よりもギュッと抱きしめ愛する人よ」
□あられの形成においては,氷粒子の雲粒捕捉成長が卓越している。
□過冷却の雲の中で水滴よりも氷晶の方が速やかに成長する要因は,0℃以下では氷の表面に対する飽和水蒸気圧が水の表面に対するそれよりも小さいからである。（小さいので成長しやすい）
□結晶の形は、気温と氷過飽和水蒸気密度に依存します。
　0 ~ ー4 ℃：板状　　ー4〜ー10℃：柱状　　ー10〜ー22℃：厚角板
□雪の結晶同士の付着は温度にも依存し、－5℃以上で付着しやすくなる。
□水滴同士が衝突·併合して成長する過程では,一般に水滴が大きく成長するにつれて単位時間の半径の増加率は大きくなる。 564
□暖かい雨の形成過程では、水蒸気の凝結と水滴同士の衝突・併合による水滴の成長は速く，水滴が成長して降水がはじまるまでに30分ちょいの計算になる。
□雲の中の雨粒は、半径が大きくなるにしたがって表面張力の影響が弱くなります。さらに水滴の形も振動するようになり、加えて雨粒同士が衝突することで、落下しながら分裂していくのです。そんなわけで実際に観測された雨粒で一番大きいのは 直径約 8mm。
□あられ：昇華凝結によって成長した氷晶は、落下中に過冷却水滴に衝突する。氷晶が過冷却水滴を捕捉しながら落下し、大きな氷の粒になったのがあられ。
□雲内での水滴の併合過程では、単位体積に含まれる水滴の質量の合計が同じであれば、大きさの異なる水滴が多数存在している場合の方が、水滴が速く成長する。594
□雪の結晶の成長は、成長する環境の温度と過飽和度に依存する。過冷却水滴の存在が必須ではない。
□水溶性のエーロゾルを凝結核として形成された微小水滴は、同じ大きさの純水の微小水滴よりも、水滴の表面に対して平衡する水蒸気圧が低いため、凝結による成長が起こりやすい。
□凝結核を持たずに形成された純水の微小水滴では、表面張力の作用により、水滴が小さいほど、より小さな過飽和度で水蒸気が凝結しにくい。
□氷晶核の数は、凝結核の数と比べかなり少ない。
□過冷却水面に対する飽和水蒸気圧は、氷面に対するものよりわずかに高い。よって、過冷却水滴と氷粒子が共存する0℃以下の雲の中では、水滴と氷の飽和水蒸気圧の違いにより、氷粒子の成長が進みやすい。604
□一般に、海洋上では陸上に比べて単位体積に含まれるエーロゾルの数が少なく、より大きな粒径の雲粒子が存在する。
□水溶性のエーロゾルの働きによって大気中に発生した水滴は、化学物質が溶解しているため、相対湿度が100%未満でも水滴として存在できる場合がある。
□過冷却水滴を含む雲の中で、水滴よりも氷晶のほうが速く成長するのは、0℃未満では、氷面に対する飽和水蒸気圧が水面に対するものより低いからである。
□水溶性のエーロゾル粒子が凝結核となって形成された雲粒は,大気の相対湿度が100%未満でも水滴として存在できる場合がある。575
□氷晶核として働くエーロゾル粒子を含んだ雲粒が凍結し始めるのは、雲頂温度 －10 ℃でも、氷晶は50%とか。
□質量mの小さな水滴が単位体積当たりの数密度nで一様に分布している雲の中を、小さな水滴よりも十分に大きい半径Rの水滴が鉛直下向きに速さWで落下している。
①単位時間あたりの質量増加量＝πmnR2W＝mn（質量）×πR2（円の面積）×W（速さ）
②質量の増加に伴い、大きな水滴の半径が表面全体(表面積4πR2)で一様に増加するとすれば、単位時間の半径の増加量はWに比例する。
③このとき、WがR1/2に比例するとすれば、水滴が大きくなるとともに単位時間の半径の増加量は大きくなる。

霧（移流霧　放射霧　上昇霧）634

□移流霧は、暖かく湿った空気が冷やされてできる霧
□放射務は、晴れて風の弱い夜間などに地表面が放射冷却によって冷え、地表面付近の水蒸気を含んだ空気が冷却されることによって生じる。
□上昇霧（滑昇霧）は、山腹などの斜面に沿って空気が上昇する際に断熱膨張によって気温が露点温度以下まで下がって生じる。

大気の力学

□北半球中緯度の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等圧線に沿った方向である。
□その風速（前の問題の傾度風の風速）は,同じ地点における地衡風に比べて小さい。（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。）
□傾度風の風速は,低気圧の中心から離れるにしたがって大きくなる。（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。）
□地衡風の風速を求める式　

□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密度の大きい。【図左】
□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。【図左】

□気圧の谷の軸の西側では、東側に比べて温度の高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。【図右】

□温度風は、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は寒気移流場。時計回りは、暖気移流場　南半球は反対 586

□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。コリオリ力の向きを答える問題 596

□下図は静力学平衡と地衡風平衡が成り立つ北半球中緯度の大気における850hPa等圧面の等高度線図であり,南の方が高度が高い。一方,500hPa等圧面では,全域で同じ風速の南風が吹いている。このとき,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一つ選べ。ただし,850hPa 等圧面から500hPa 等圧面にかけての風向の変化は180° 以内とする。

(a)850hPa 面の風速の絶対値は,南側ほど大きい。
(b)850hPa面と500hPa面の間の気層の平均気温は,東西方向で比較すると東側ほど高い。
(c)850hPa面と500hPa面の間の気層の平均気温は,南北方向で比較すると北側ほど高い。
(d)850hPa面と500hPa面の間の気層では,平均すると暖気移流となっている。527

〇850hPa等圧面の等高度線図で南の高度が高いということは、850hPaで東向きの風が吹いていて、南ほど風速が大きいことが分かる。(a)
〇一方,「500hPa等圧面では,全域で同じ風速の南風が吹き、850hPaで東向きの風が吹いているので、温度風は反時計回り、反時計回りは寒気移流。よって、850hPa面と500hPa面の間の気層の平均気温は,東から北向きに東ほど高い。(b)

〇温度風の反時計回りは寒気移流なので、南より北のほうが暖かい。(c)

□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」
〇Ｒ1×Ｖ1＝Ｒ2×Ｖ2…①　（Ｒ：回転半径　Ｖ：回転速度）
〇m×RcosΦ×（ΩＲcosΦ+U) =一定　m:質量　 RcosΦ: 回転半径　（ΩＲcosΦ+U):回転速

□温度風の関係　北半球では気温が高いほうを右に見て吹く。567

エ：北半球高緯度側の平均気温が低いので、南側が高いので西風。北半球では、温度風の関係で高温側を右に見て吹く。
ア：エと同様な考え方で、低緯度側の気温が低く高緯度側が高い。南半球なので、高温側を左に見て吹くので西風
同様にして、イ：東風　、ウ：西風

渦度の大小

□点A：5-5+1-1＝0
点B：5-1+3+2＝9
点C：1-1+3+1＝4
よって、ζA<　ζC<　ζB 以上636

□相対渦度の計算 597

◎一般に、地球上の空気塊の絶対渦度は、地球の自転による渦度と相対渦度の和で表され、粘性や水平収束·発散がなければ近似的に保存される。
◎この領域の中では空気塊の相対渦度が一様とすると、空気塊の相対渦度は(a)である。
(a)渦度の式に当てはめると、①0.5ｰ（ｰ0.5）＝1（m/s）　②－0.5ｰ0.5＝－1（m/s）
③10000(m)　 ④10000(m)から、渦度＝2/10000=2×10ｰ4/s
◎この空気塊が絶対渦度を保存したまま北緯30°まで南下したとき、空気塊の相対渦度は約(b)
(b)絶対渦度とは、惑星渦度（地球の自転による渦度）と相対渦度の和であり、問題文より、緯度φにある空気塊の地球の自転による渦度は 1.46×10-4×sinφ[/s] と与えられています。
絶対渦度＝惑星渦度＋相対渦度＝一定
(a)で相対渦度が分かったので、与えられた「惑星渦度＋相対渦度」で絶対渦度が分かる。

空気塊が北緯30°まで南下した時の絶対渦度は、求める相対渦度を ζ30 とすると
空気塊が北緯30°まで南下したので、惑星渦度＝1.46 × 10-4/s ×sin30°＝0.73× 10-4/s となる。
絶対渦度は、一定（3.46×10-4×[/s] ）なので、
南下によって減った分を足す
2×10ｰ4/s（(a)で求めた相対渦度）+0.73× 10-4/s＝ 2.73 × 10-4/s