静力学平衡の状態にある乾燥空気の気層において、上面と下面の高度差をΔz、気圧差をΔp、平均密度をρ、重力加速度をg とす…
一般知識 一般知識 問2
静力学平衡の状態にある乾燥空気の気層において、上面と下面の高度差をΔz、気圧差をΔp、平均密度をρ、重力加速度をg とするとΔp=-ρgΔz の関係が成り立つ。ここでΔz=100 m、気層の気圧の平均値を500 hPa、平均気温を-23℃としたときのΔpの絶対値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、g=10 m s⁻²、乾燥空気の気体定数は287 J K⁻¹kg⁻¹とする。
- ①4.0 hPa
- ②5.7 hPa
- ③7.0 hPa
- ④8.3 hPa
- ⑤10.0 hPa
正答 ③
正答は ③。7.0hPa です。
【密度を求める】
気層の平均の状態について、乾燥空気の状態方程式 p=ρRT から
ρ=p/(RT)
p=500hPa=50000Pa、T=−23℃=250K、R=287 J K⁻¹kg⁻¹ なので
ρ=50000÷(287×250)=50000÷71750≒0.697 kg/㎥
【気圧差を求める】
|Δp|=ρgΔz=0.697×10×100≒697Pa≒7.0hPa
【ほかの選択肢】
① 4.0hPa、② 5.7hPa、④ 8.3hPa、⑤ 10.0hPa は、いずれも密度の計算(とくに気温を絶対温度に直すこと)を誤ると出る値です。たとえば気温を273Kのまま使うと約6.4hPaになり、どれとも合いません。
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【ポイント】
地上付近(1000hPa、約0℃)では約8m上がると1hPa下がりますが、500hPa付近では空気の密度が地上付近の約0.55倍(半分より少し多い程度)なので、同じ1hPa下がるには約14m上がる必要があります。上空ほど、同じ気圧差に対応する高度差が大きくなります。
出典:令和7年度第2回(第65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2(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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