I18低気圧・高気圧17問

①等圧面と等温面が交差する状態にある大気は、傾圧大気である。🟢

等圧面と等密度面（等温面）が平行で交わらない大気を順圧大気といいます。
これに対して、等圧面が等密度面（等温面）と交差している（＝等圧面上に等温線を描ける）大気を傾圧大気といいます。低緯度域と高緯度域は、緯度による気温の差はそれほど大きくないため、順圧大気に近いといえます。一方、中緯度は南北の温度差が大きいため、傾圧大気となっています。したがって、等圧面と等温面が交差する状態にある大気は、傾圧大気ですので、答えは正です。

②傾圧不安定波は温帯低気圧を発生させ、それを東に移動させるが、高気圧を発生させることはない。🟢

傾圧不安定波とは、傾圧大気中の温度・圧力の水平差による不安定性によって微小な擾乱が増幅し、温帯低気圧などの大規模擾乱を発生させる波動のことです。この傾圧不安定波が成長すると、その波の一部が温帯低気圧として発達しますが、同時にその反対側では移動性高気圧も形成されます。
したがって、傾圧不安定波は温帯低気圧を発生させ、それを東に移動させるが、「高気圧を発生させることはない」ではなく「高気圧（移動性高気圧）も発生させます」ので、答えは誤です。

③発達中の温帯低気圧では、極向きに熱が輸送されており、気圧の谷の軸は上空ほど東に傾いている。

温帯低気圧は、数千kmにわたる偏西風帯の中で生じる傾圧不安定波という大規模な波動によって発達します。この波動は、ジェット気流の影響下で、赤道側と極側の温度のバランスを調整する働きをしています。具体的には、赤道側では太陽からのエネルギーを大気が多く取り込むため温度が上昇し、極側では地球放射によって温度が低下する傾向があるため、南北の温度差は大きくなろうとします。
しかし、この温度傾度が一定の限度を超えると、大気はその状態を維持できず、傾圧不安定波が発生して、極向きに熱を輸送することで、南北間の温度差を和らげようとする力が働きます。
また、上図のように、発達中の温帯低気圧では、気圧の谷の軸は上空ほど西に傾いていることが分かります。したがって、発達中の温帯低気圧では、極向きに熱が輸送されており、気圧の谷の軸は上空ほど「東」ではなく「西」に傾いていますので、答えは誤です。

④発達中の温帯低気圧では、暖かい空気が上昇し、冷たい空気が下降することに伴い、環境場の有効位置エネルギーが増加している。

下図のように、間に壁（太実線）をつくった箱があり、その箱の中には寒気と暖気が、それぞれ壁を隔てて左側と右側に入っているとします。

実際の大気でいうと、高緯度側に寒気、低緯度側に暖気があり、暖気と寒気の境目（壁の部分）が中緯度というイメージです。この箱の中の壁を取り除くと、寒気は重たいので箱の下のほうへ流れていき、暖気は軽いので箱の上のほうへ流れていきます。そして、最終的に（２つの空気が混ざり合わない限り）、寒気は箱の下のほうに溜まり、暖気は箱の上のほうに溜まることになります。

物体の位置エネルギーは、（基準面からの）高さが高いほど大きく、物体が重いほど大きくなります。そして、この関係は空気に対しても当てはまります。寒気は、上から下に（高さが低くなる方向に）流れていくので、位置エネルギーは減少します。暖気は、下から上に（高さが高くなる方向に）流れていくので、位置エネルギーは増加します。しかし、寒気の方が暖気よりも重たいため、寒気が失う位置エネルギーの量は、暖気が得る位置エネルギーの量よりも大きくなります。

つまり、「寒気の位置エネルギー減少量＞暖気の位置エネルギー増加量」となり、この差分が運動エネルギーとして変換されます。こうして、温帯低気圧は寒気と暖気の位置エネルギーの差を運動エネルギーに変換することで発達していくのです。

したがって、発達中の温帯低気圧では、暖かい空気が上昇し、冷たい空気が下降することに伴って、環境場の有効位置エネルギーが「増加」ではなく「減少」し、その分、運動エネルギーが増加しますので、答えは誤です。

⑤発達しきった最盛期の温帯低気圧の上空では、対流圏界面が周囲より高くなっている。

下図は、発達しきった最盛期の温帯低気圧の模式図で、左図は大気層の重なり、右図は鉛直断面を表しています。

上空の偏西風（強風軸）の蛇行が激しくなると、南に凸となる部分（トラフ）が寒気を囲む形で分離する状態になることがあります。この結果、上空に寒気の核が形成され、その周囲を低気圧性の大規模な渦が取り囲むように見えます。その結果、周囲に比べて地上から対流圏界面までの層が薄くなり、対流圏界面の高度が低くなっています。

一方、下部成層圏では、対流圏界面の高度が低くなるのに伴って、空気が下方に引きずり下ろされることで断熱圧縮し、周囲よりも気温が高くなります。したがって、発達しきった最盛期の温帯低気圧の上空では、対流圏界面が周囲より「高く」ではなく「低く」なっていますので、答えは誤です。

⑥温帯低気圧の発達には、水蒸気の凝結によって放出される潜熱の補給が不可欠である。

温帯低気圧は、「有効位置エネルギー」が「運動エネルギー」に変換されることで発達します。有効位置エネルギーとは、すべての位置エネルギーのうち、運動エネルギーに変換できる位置エネルギーのことです。（詳しくは下記で説明します。）下図は、「有効位置エネルギー」から「運動エネルギー」への転換を表した模式図です。

問題文のように、空気中の水蒸気の凝結によって放出される「潜熱」が「運動エネルギー」に変換されることで発達するのは、台風などの熱帯低気圧です。温帯低気圧の発達には、「潜熱」ではなく「有効位置エネルギー」が不可欠ですので、答えは誤です。

⑦温帯低気圧の進行方向前面では暖かい空気が上昇し、後面では冷たい空気が下降することにより、温帯低気圧の運動エネルギーが増大している。

温帯低気圧は、有効位置エネルギーを運動エネルギーに変換することで発達します。
下図は、温帯低気圧の立体的な模式図です。温帯低気圧の前面では暖気が上昇し、後面では寒気が下降するので、これにより有効位置エネルギーが運動エネルギーに変換され、発達します。したがって、温帯低気圧の進行方向前面では暖かい空気が上昇し、後面では冷たい空気が下降することにより、温帯低気圧の運動エネルギーが増大していますので、答えは正です。

⑧２つの異なる等圧面の鉛直方向の間隔 (高度差) は、地上の温帯低気圧の東側では西側に比べて大きい。

下図は、発達中の偏西風波動の東西鉛直断面図です。温帯低気圧の前面では暖気移流、後面では寒気移流になっているので、下図を見ると、暖気のある低気圧前面の方が層厚が大きく、等圧面
間の高度差が大きくなっていることが分かります。したがって、２つの異なる等圧面の鉛直方向の間隔 (高度差) は、地上の温帯低気圧の東側では西側に比べて大きいので、答えは正です。

⑨温帯低気圧に伴う温暖前線では、寒冷前線と比較して層状性の雲が形成されやすく、乱層雲などから降水がもたらされる。

暖前線では、暖かい空気が冷たい空気を押してはい上がって進んで行くため、主に層状性の雲を作ります。このため、乱層雲などから降水がもたらされます。したがって、温帯低気圧に伴う温暖前線では、寒冷前線と比較して層状性の雲が形成されやすく、乱層雲などから降水がもたらされますので、答えは正です。

⑩地上天気図の寒冷前線は、温度の異なる気団の間の遷移層の寒気側の境界が地表面と交わるところに描かれている。

遷移層（転移層）とは、密度の異なる気団が接している気層のことです。地上天気図では、遷移層が地表面と交わる暖気側の境界を前線としています。したがって、地上天気図の寒冷前線は、温度の異なる気団の間の遷移層の「寒気側」ではなく「暖気側」の境界が地表面と交わるところに描かれていますので、答えは誤です。

⑪寒冷前線に伴う降水域は、温暖前線の降水域に比べて幅が広いことが多く、積乱雲が発生して雷や突風などの現象を伴うことがある。

寒冷前線は西側の寒気が、東側の暖気を押し上げる形で進むので、一般的に温暖前線に比べ水平温度傾度は大きく、前線帯（遷移層）の幅も狭く、降水域も狭くなります。
また、寒冷前線付近では押し上げられた暖気が積乱雲として発達することがあり、雷や突風などの激しい現象が発生することがあります。
したがって、寒冷前線に伴う降水域は、温暖前線の降水域に比べて幅が「広い」ではなく「狭い」ことが多く、積乱雲が発生して雷や突風などの現象を伴うことがありますので、答えは誤です。

⑫温暖前線と寒冷前線の間の暖域では、低気圧の中心に向かう暖かな空気の流れ込みにより、気象衛星の水蒸気画像でドライスロットと呼ばれる暗域が見られる。

ドライスロットとは、乾燥した寒気が発達した低気圧に向かって流れ込む現象のことです。
具体的には、低気圧の後方（西側）から乾燥した寒気が流れ込み、これが上空の強い風とともに低気圧中心へ向かうことでドライスロットが形成されます。
ドライスロットは、水蒸気が少ないため、気象衛星の水蒸気画像では暗く（黒っぽく）映ります。
一方、問題文にある、温暖前線と寒冷前線の間の暖域は、南から暖かく湿った空気が流れ込む領域です。この部分では雲が発達しやすく、一般的に水蒸気画像では明るく（白っぽく）映ります。

ドライスロットは、水蒸気が少ないため、気象衛星の水蒸気画像では暗く（黒っぽく）映ります。
一方、問題文にある、温暖前線と寒冷前線の間の暖域は、南から暖かく湿った空気が流れ込む領域です。この部分では雲が発達しやすく、一般的に水蒸気画像では明るく（白っぽく）映ります。

したがって、気象衛星の水蒸気画像で見られるドライスロットと呼ばれる暗域は、「温暖前線と寒冷前線の間の暖域では、低気圧の中心に向かう暖かな空気の流れ込み」ではなく「寒気側から低気圧の中心へ向かって流れ込む乾燥した寒気の流れ込み」によって発生しますので、答えは誤です。

⑬一般に、寒冷前線の東側では下層の暖湿な空気が高緯度側に向かい、温暖前線面の上を上昇して対流圏上層に達し、低気圧の進行方向前面の上層雲域を形成する。

下図は、発達中の地上低気圧と500hPaの気圧の谷に伴う３次元的な空気の流れの模式図です。
このケースでは、日本海中部に発達中の地上低気圧があり、その西側には500hPaの気圧の谷が位置しています。

これは発達する低気圧の典型的な特徴を示しています。
この気圧の谷は東へ進んでおり、その移動に対して相対的な空気の流れを太い矢印で示しています。
実際の大気では、観測された風速から気圧の谷の移動速度を差し引くことで、相対的な水平速度を求めることができます。
さらに、そこに鉛直方向の動きを加えることで、上図のような３次元的な空気の流れを描くことができます。
また、太い矢印は、色が濃いほど高度が低いことを示しています。
地上の寒冷前線の東側では、太い矢印に沿って、下層の暖かく湿った空気がほぼ北向きに流れながら、気圧の谷の前方にある上昇気流によって持ち上げられます。
そして、地上の温暖前線の上を越えて、温暖前線面の上を上昇し、対流圏の上層に達することで上層雲域を形成します。
その間、この流れの中で低気圧性の渦が生じ、それが発達することで、最終的にコンマ型の雲が形成されます。

したがって、一般に、寒冷前線の東側では下層の暖湿な空気が高緯度側に向かい、温暖前線面の上を上昇して対流圏上層に達し、低気圧の進行方向前面の上層雲域を形成しますので、答えは正です。

⑭ブロッキング高気圧が発生すると、周辺を含めて同じような気圧配置が長期間続き、長雨や高温などの異常天候が起こりやすい。

ブロッキング高気圧とは、中高緯度偏西風帯のジェット気流が大きく南北に蛇行・分流し、その状態が概ね一週間以上の長い期間にわたって続くことで、局所的に発生する高気圧のことです。

ブロッキング高気圧が発生すると同じような気圧配置が長期間続くため、長雨や高温などの異常天候が起こりやすくなります。
例えば、梅雨時期〜夏季にオホーツク海高気圧が形成され、長く居座ることで北日本の天気に影響することがありますが、あれもブロッキング高気圧です。
したがって、ブロッキング高気圧が発生すると、周辺を含めて同じような気圧配置が長期間続き、長雨や高温などの異常天候が起こりやすいので、答えは正です。

⑮ブロッキング高気圧が発生するときには、低緯度側に切離低気圧を伴うことがある。

ブロッキング高気圧とは、中高緯度偏西風帯のジェット気流が大きく南北に蛇行・分流し、その状態が概ね一週間以上の長い期間にわたって続くことで、局所的に発生する高気圧のことです。ジェット気流が大きく蛇行すると、高緯度側ではブロッキング高気圧が形成され、低緯度側では切離低気圧が形成されることがあります。
したがって、答えは正です。

⑯ブロッキング高気圧は、地形の影響により南半球よりも北半球の方が発生しやすい。

ブロッキング高気圧とは、中高緯度偏西風帯のジェット気流が大きく南北に蛇行・分流し、その状態が概ね一週間以上の長い期間にわたって続くことで、局所的に発生する高気圧のことです。
北半球には、チベット高原やロッキー山脈といった大規模な地形が存在します。
これらの地形が、ジェット気流の流れを妨げたり、強制的に南北に蛇行させたりすることで、ブロッキング高気圧が発生しやすくなります。一方、南半球は、大規模な地形が少ないため、ジェット気流の蛇行が起こりにくく、ブロッキング高気圧も発生しにくいです。
したがって、ブロッキング高気圧は、地形の影響により南半球よりも北半球の方が発生しやすいので、答えは正です。

⑰ブロッキング高気圧は、東西方向に数100km～1,000km程度の広がりを持つ停滞性の現象である。

ブロッキング高気圧とは、中高緯度偏西風帯のジェット気流が大きく南北に蛇行・分流し、その状態が概ね一週間以上の長い期間にわたって続くことで、局所的に発生する高気圧のことです。
ブロッキング高気圧の空間スケールは、東西方向に「数100km～1,000km」ではなく「数1,000km 〜 10,000km 」程度の広がりをもつ停滞性の現象ですので、答えは誤です。