天気とその変化の問題

標高 $200\text{m}$ の観測地点で、ある時刻の気温は $18{}^{\circ }\text{C}$ であった。このとき、観測地点の空気のかたまりが上昇していき、標高 $1400\text{m}$ で雲ができ始めた。

空気のかたまりは、雲ができ始めるまでは $100\text{m}$ 上昇するごとに温度が $1{}^{\circ }\text{C}$ ずつ下がるものとする。また、空気のかたまりが上昇しても、空気 $1{\text{m}}^3$ 中にふくまれる水蒸気量は変わらないものとする。気温と飽和水蒸気量の関係は次のとおりである。

• $4{}^{\circ }\text{C}$: $6.4{\text{g/m}}^3$
• $6{}^{\circ }\text{C}$: $7.3{\text{g/m}}^3$
• $8{}^{\circ }\text{C}$: $8.3{\text{g/m}}^3$
• $10{}^{\circ }\text{C}$: $9.4{\text{g/m}}^3$
• $12{}^{\circ }\text{C}$: $10.7{\text{g/m}}^3$
• $14{}^{\circ }\text{C}$: $12.1{\text{g/m}}^3$
• $16{}^{\circ }\text{C}$: $13.6{\text{g/m}}^3$
• $18{}^{\circ }\text{C}$: $15.4{\text{g/m}}^3$

この時刻の観測地点の湿度は何 % ですか。小数第 1 位を四捨五入して整数で求めなさい。

容積が $50{\text{m}}^3$ の教室の気温は $20{}^{\circ }\text{C}$、湿度は $40\%$ であった。気温を $20{}^{\circ }\text{C}$ に保ったまま加湿器を運転し、教室の湿度を $60\%$ にしたい。

加湿器で水をすべて水蒸気にして教室の空気中に加えるものとし、教室の外との空気や水蒸気の出入りはなく、教室の中の空気はどこでも水蒸気量が同じであるとする。気温と飽和水蒸気量の関係は次のとおりである。

• $16{}^{\circ }\text{C}$: $13.6{\text{g/m}}^3$
• $18{}^{\circ }\text{C}$: $15.4{\text{g/m}}^3$
• $20{}^{\circ }\text{C}$: $17.3{\text{g/m}}^3$
• $22{}^{\circ }\text{C}$: $19.4{\text{g/m}}^3$

湿度を $40\%$ から $60\%$ にするには、加湿器で何 g の水を水蒸気にして加えればよいですか。

標高 $0\text{m}$ の地点で、気温 $23{}^{\circ }\text{C}$ の空気 $1{\text{m}}^3$ 中に $10.7\text{g}$ の水蒸気がふくまれていた。この空気のかたまりが上昇していくと、ある高さで雲ができ始めた。

空気のかたまりは、雲ができ始めるまでは $100\text{m}$ 上昇するごとに温度が $1{}^{\circ }\text{C}$ ずつ下がり、上昇しても空気 $1{\text{m}}^3$ 中にふくまれる水蒸気量は変わらないものとする。気温と飽和水蒸気量の関係は次のとおりである。

• $10{}^{\circ }\text{C}$: $9.4{\text{g/m}}^3$
• $11{}^{\circ }\text{C}$: $10.0{\text{g/m}}^3$
• $12{}^{\circ }\text{C}$: $10.7{\text{g/m}}^3$
• $13{}^{\circ }\text{C}$: $11.4{\text{g/m}}^3$
• $14{}^{\circ }\text{C}$: $12.1{\text{g/m}}^3$

雲ができ始めるのは、標高何 m ですか。

ある晴れた日、海沿いの地点 A（標高 $0\text{m}$）にあった空気のかたまりが、風によって山の斜面にそって上昇した。地点 A での空気の温度は $25{}^{\circ }\text{C}$ であった。この空気のかたまりは、斜面の途中にある地点 B（標高 $600\text{m}$）を通過したあと、さらに上昇を続け、標高 $1100\text{m}$ に達したところで雲ができ始めた。

雲ができる前の空気のかたまりは、$100\text{m}$ 上昇するごとに温度が $1{}^{\circ }\text{C}$ ずつ下がるものとする。また、上昇している間、空気 $1{\text{m}}^3$ にふくまれる水蒸気の量は変わらないものとする。下の表は、気温と飽和水蒸気量の関係を表したものである。

この空気のかたまりが地点 B を通過したときの湿度は何 % ですか。小数第 1 位を四捨五入して整数で答えなさい。

ある日、地点 P の上空を寒冷前線が 1 回だけ通過した。地点 P で 3 時間ごとに気象観測を行ったところ、結果は次のようであった。

• 9 時: 気温 $22{}^{\circ }\text{C}$、湿度 $70\%$、風向 南西
• 12 時: 気温 $24{}^{\circ }\text{C}$、湿度 $75\%$、風向 南西
• 15 時: 気温 $16{}^{\circ }\text{C}$、湿度 $90\%$、風向 北西
• 18 時: 気温 $15{}^{\circ }\text{C}$、湿度 $85\%$、風向 北西

また、気温と飽和水蒸気量の関係は次のとおりである。

• $15{}^{\circ }\text{C}$: $12.8{\text{g/m}}^3$
• $16{}^{\circ }\text{C}$: $13.6{\text{g/m}}^3$
• $22{}^{\circ }\text{C}$: $19.4{\text{g/m}}^3$
• $24{}^{\circ }\text{C}$: $21.8{\text{g/m}}^3$

観測結果から寒冷前線が通過した時間帯を判断し、その通過の直前の観測時刻の空気 $1{\text{m}}^3$ 中にふくまれる水蒸気量から、通過の直後の観測時刻の空気 $1{\text{m}}^3$ 中にふくまれる水蒸気量を引いた差は何 g ですか。小数第 2 位を四捨五入して、小数第 1 位まで求めなさい。