絶対渦度の保存について述べた次の文章の空欄(a)〜(c)に入る数値および語句の組み合わせとして適切なものを、下記の①〜⑤…
一般知識 一般知識 問7
絶対渦度の保存について述べた次の文章の空欄(a)〜(c)に入る数値および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、渦度はその鉛直成分を指し、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、sin30°=0.5である。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。北極点にある10km四方の領域内の空気塊を考え、その周りの風の分布が図のように与えられているとする。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。また、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) となる。すなわち空気塊の相対渦度は北緯30°に南下すると (c) ことがわかる。
- ①(a): 1.0×10⁻⁴/s (b): 0.3×10⁻⁴/s (c): 弱まる
- ②(a): 1.0×10⁻⁴/s (b): 1.7×10⁻⁴/s (c): 強まる
- ③(a): 2.0×10⁻⁴/s (b): 1.3×10⁻⁴/s (c): 弱まる
- ④(a): 2.0×10⁻⁴/s (b): 2.7×10⁻⁴/s (c): 強まる
- ⑤(a): 2.0×10⁻⁴/s (b): 2.9×10⁻⁴/s (c): 強まる
正答 ④
正答は ④。(a) 2.0×10⁻⁴/s、(b) 2.7×10⁻⁴/s、(c) 強まる の組み合わせです。
【図の読み】
10km四方の領域の四辺に、それぞれ0.5m/s の風が反時計回り（北側の辺で西向き、西側の辺で南向き、南側の辺で東向き、東側の辺で北向き）に吹いています。
【(a) 相対渦度】
ζ＝∂v/∂x−∂u/∂y≒(0.5−(−0.5))/10⁴−(−0.5−0.5)/10⁴
＝1×10⁻⁴＋1×10⁻⁴＝2.0×10⁻⁴ /s
（循環で考えても、0.5m/s×10km×4辺＝2×10⁴㎡/s を面積10⁸㎡で割って同じ値になります。）
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【(b) 北緯30°での相対渦度】
北極点の地球の自転による渦度は f＝1.46×10⁻⁴×sin90°＝1.46×10⁻⁴ /s です。
絶対渦度＝2.0×10⁻⁴＋1.46×10⁻⁴＝3.46×10⁻⁴ /s
北緯30°では f＝1.46×10⁻⁴×0.5＝0.73×10⁻⁴ /s なので
ζ＝3.46×10⁻⁴−0.73×10⁻⁴＝2.73×10⁻⁴≒2.7×10⁻⁴ /s
【(c)】
2.0×10⁻⁴ から 2.7×10⁻⁴ へ大きくなるので、相対渦度は強まります。絶対渦度が保存されるとき、南下して f が小さくなった分だけ相対渦度が大きくなります。
【ほかの選択肢】
①② 相対渦度を 1.0×10⁻⁴/s とするのは、片方の向きの風速差しか数えていません。誤り
③ 南下すると f が減るので、相対渦度は増えます。誤り
⑤ 2.9×10⁻⁴ は計算と合いません。誤り
出典：令和4年度第2回（第59回）気象予報士試験 学科試験（予報業務に関する一般知識）問7（一般財団法人気象業務支援センター 公表・許諾を得て掲載）出典元ページ
最終更新日
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