気象予報士

雲の中の水滴の併合過程による成長について述べた次の文章の空欄(a)〜(c)に入る数式と語句の組み合わせとして正しいものを…

一般知識　一般知識 問5

雲の中の水滴の併合過程による成長について述べた次の文章の空欄(a)〜(c)に入る数式と語句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、水滴はすべて球体であり、小さな水滴の落下速度は0（ゼロ）とする。図のように、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。大きな水滴が、通過する空間内のすべての小さな水滴を併合するとしたとき、大きな水滴の質量の単位時間あたりの増加量は (a)である。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 (b) に比例する。このとき、WがR^(1/2)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 (c) なる。

気象予報士 令和5年度第2回（第61回） 一般知識 問5の表
正答 ④
正答は ④。(a) πmnR²W、(b) W、(c) 大きく の組み合わせです。 【解説】 (a) 半径 R の大きな水滴が速さ W で落ちると、単位時間に断面積 πR²、長さ W の円柱の体積 πR²W を掃いていきます。その中の小さな水滴（数密度 n、質量 m）をすべて併合するので、質量の増加量はdM/dt＝πR²W×n×m＝πmnR²W (b) 水の密度を ρw とすると、水滴の質量 M＝(4/3)πR³ρw なので dM/dt＝4πR²ρw×(dR/dt) これを (a) と等しいとおくとdR/dt＝mnW/(4ρw)となり、半径の増加量は W に比例します（R²が両辺で打ち消されます）。
解説の続きをみる続きを閉じる
(c) W が R^(1/2) に比例するなら、dR/dt は R^(1/2) に比例します。水滴が大きくなるほど落下速度が増し、半径の増加量も大きくなります。 【ほかの選択肢】 ①② 2πmnRW は掃く体積を円周×W としたもので、断面積ではありません。誤り ③⑤ 半径の増加量は W/R や WR ではなく W に比例します。誤り 【ポイント】 併合過程は、水滴が大きくなるほど加速度的に速く進みます。凝結過程（小さいほど速い）と逆の性質です。

出典：令和5年度第2回（第61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5（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

この回を通しで解く この分野を年度横断で解く

「一般知識」のほかの問題

  1. 令和4年度第1回（第58回）　一般知識 問5放射における雲や水蒸気などの効果について述べた次の文(a)〜(c)の正誤の組み合わせとし
  2. 令和4年度第2回（第59回）　一般知識 問9ガストフロント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
  3. 令和5年度第1回（第60回）　一般知識 問14気象業務法における用語の定義に関する次の文(a)〜(c)の正誤の組み合わせとして正しいも
  4. 令和6年度第2回（第63回）　一般知識 問3図に示すように、標高0m の平野にある標高1500m の山を考える。大気はどこでも気温減
  5. 令和7年度第1回（第64回）　一般知識 問7大気における地表面の摩擦の効果について述べた次の文章の(a)～(d)に入る式と語句の組み
  6. 令和7年度第2回（第65回）　一般知識 問12気象の予報業務の許可を受けた者が、当該予報業務を行った場合に事業所ごとに記録しなければな

問題文・解答の修正依頼

スポンサーリンク