①地表面で周囲の空気と同じ温度だった乾燥空気塊を断熱的に上昇させたときに、周囲の空気の気温減率が乾燥断熱減率よりも小さい場合の大気は、安定である。🔴
乾燥 した空気塊を持ち上げた時、空気塊の温度は 乾燥断熱減率(約9.8℃/km)で下がります。
このとき、周囲の空気の気温減率が、乾燥断熱減率よりも 小さい 場合(例えば、気温減率が約6.0℃/kmなど)、持ち上げた乾燥空気塊の温度は、周囲の気温よりも 低く なります。

つまり、周囲の空気よりも密度が 大きく 相対的に 重く なり、空気塊は元の位置に戻ろうとするので、大気は 安定 となります。したがって、答えは 正 です。
②乾燥空気塊が断熱的に上昇していく場合において、周囲の空気の温位が高度とともに減少している状態にあるとき、その大気は安定である。
周囲の空気の 温位 が高度とともに 減少 しているということは、周囲の空気の 気温減率 が乾燥断熱減率よりも 大きい ということです。これは、持ち上げた空気塊の温度が、周囲の空気よりも 高く なり、さらに 上昇 することを意味します。

つまり、乾燥空気塊が断熱的に上昇していく場合において、周囲の空気の温位が高度とともに減少している状態にあるとき、その大気は「安定」ではなく「 不安定 」となりますので、答えは 誤 です。
③周囲の空気の気温減率が湿潤断熱減率よりも小さい場合の大気は、絶対不安定である。🟢
周囲の空気の気温減率が、湿潤断熱減率よりも 小さい 場合、上昇する空気塊の温度の方が周囲の空気よりも 低く なり、空気塊は 下降 します。このような状態を 絶対安定 といいます。逆に、絶対不安定 とは、周囲の空気の気温減率が乾燥断熱減率よりも 大きく 、上昇する空気塊の温度が周囲の空気よりも 高く なってさらに 上昇 する状態のことをいいます。

したがって、周囲の空気の気温減率が湿潤断熱減率よりも小さい場合の大気は、「絶対不安定」ではなく「 絶対安定 」ですので、答えは 誤 です。
④気温減率が一定で条件付き不安定の状態にある大気において、高度 500m で気温が 20℃ 、持ち上げ凝結高度が高度1km の空気塊を、温度が 0.5℃ 下降するまで断熱的に持ち上げたとき、空気塊は下降を始める。ただし、乾燥断熱減率は 10℃/km 、湿潤断熱減率は5℃/km とする。🔴
条件付き不安定 とは、周囲の大気の気温減率が乾燥断熱減率と湿潤断熱減率の間にある状態のことです。つまり、空気塊が 乾燥(未飽和)している場合は、周囲の大気の気温減率よりも、空気塊の気温減率( 乾燥断熱減率 )の方が 大きい ため空気塊が 下降 して、空気塊が 湿潤(飽和)な場合は、周囲の大気の気温減率よりも、空気塊の気温減率( 湿潤断熱減率 )の方が 小さい ため空気塊が 上昇 するということです。

問題文では、高度 500m での周囲の大気の温度が 20℃ 、空気塊の持ち上げ凝結高度(=LCL)が 1km と与えられています。
LCLより低い高度では、空気塊は飽和していませんので、持ち上げ凝結高度に達するまで(=高度500mから1kmまでの間)は、空気塊は 乾燥断熱減率 で上昇します。
乾燥断熱減率は10℃/kmなので、空気塊の温度が0.5℃低下するために必要な上昇の高度 Δz は
Δz = 0.5[℃]/10[℃/km] = 0.05[km] = 50[m]
となります。
つまり、空気塊は500mから550mまで上昇したときに、温度が20℃から 19.5℃ に下がります。
本問は、「 気温減率が一定 」であり「 条件付き不安定 」であるため、周囲の大気の気温減率は、乾燥断熱減率(10℃/km)よりも 小さい 値(例:7〜8℃/km程度)となります。
例えば、周囲の大気の気温減率を8℃/kmとすると、高度500mから550mまでで低下する周囲の大気の温度は
0.05[km]×8[℃/km] = 0.4[℃]
となり、高度550mでの周囲の大気の温度は
20[℃] − 0.4[℃] = 19.6[℃]
となります。
一方、空気塊が高度550mまで上昇したときの温度は、19.5℃ ですので、上昇後の空気塊の温度は、周囲の大気の温度よりも 0.1℃低い 状態となります。
空気塊の方が、周囲の大気より温度が 低い ということは、空気塊の方が相対的に 重く なり、下降 し始めるということです。
したがって、気温減率が一定で条件付き不安定の状態にある大気において、高度500mで気温が20℃、持ち上げ凝結高度が高度1kmの空気塊を、温度が0.5℃下降するまで断熱的に持ち上げたとき、空気塊は 下降 を始めますので、答えは 正 です。
⑤高度 500m で7℃ 、高度 2500m で −17℃ の大気は絶対安定である。ただし、乾燥断熱減率は 10℃/km とする。
⑥上昇する前は安定な状態であっても、気層全体が持ち上げられると不安定になる状態の気層を、対流不安定な気層という。
⑦図は気層の安定性を模式的に示したものであり、太実線ABは初期の気層の温度分布を、太実線A’B’はABの気層全体が飽和するまで上昇した後の温度分布を表している。対流不安定を説明する図として最も適切なのは①である。




コメント
> 一般 大気の熱力学:大気の安定・不安定 7問 問題
安定とか不安定とか、わかりません。
気温減率・湿潤断熱減率・乾燥断熱減率なんてのもわかりませんですね。