海洋の問題

海洋の表層には、風や波によってよくかき混ぜられ、水温がほぼ一様になっている混合層がある。ある海域で、混合層の厚さが $50\text{m}$ であった。

この海域の海面 $1{\text{m}}^2$ の上にある大気の柱（地表から大気の上端まで）全体の温度を $1.0\text{K}$ 上げるのに必要な熱量を考える。この熱量を、同じ海面 $1{\text{m}}^2$ の下にある混合層の海水（厚さ $50\text{m}$ の海水の柱）にすべて与えたとすると、混合層の水温は何 K 上がるか。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、次の値を用いること。

なお、海面の気圧は、その上にある大気の柱の重さによって生じるものとし、重力加速度の大きさは高さによらず一定とする。また、与えた熱はすべて混合層の海水の温度上昇に使われ、混合層内の水温は一様に上がるものとする。

海洋の表層には、風や波によってよくかき混ぜられ、水温がほぼ一様な混合層がある。地球全体で、海洋の混合層の熱容量が大気全体の熱容量の何倍になるかを見積もりたい。次の値を用いること。

ただし、大気の質量は地表全体に一様に分布し、単位面積あたりの大気の質量は（地表での大気圧）÷（重力加速度の大きさ）で求められるものとする。また、混合層は海洋全体に一様な厚さで広がっているものとし、重力加速度の大きさは高さによらず一定とする。

海洋の混合層全体の熱容量は、大気全体の熱容量の何倍か。小数第1位を四捨五入して整数で答えよ。

海水 $1\text{kg}$ に溶けている塩類の質量を g 単位で表した値を塩分（単位 ‰）とする。

ある半ば閉じた海（以下、内海）は、狭い海峡で外洋とつながっている。海峡では、表層を通って外洋から内海へ海水が流れこみ、深層を通って内海から外洋へ海水が流れ出している。観測の結果は次の表のとおりである。

内海の海水の質量と、内海に溶けている塩類の質量は、どちらも年ごとに変化しないものとする。また、蒸発では水だけが失われ、降水と河川水には塩類は含まれず、塩類の沈殿は起こらないものとする。淡水の密度は $1.0\times 10^3{\text{kg/m}}^3$ とする。

海峡を通って外洋から内海へ 1 年間に流れこむ海水の質量は何 $\times 10^{16}\text{kg}$ か。有効数字 2 桁で求めよ。

ある港の岸壁近くの海底に、水圧計を固定して設置した。この水圧計は、海水の重さによる圧力と海面にかかる大気圧を合わせた圧力（絶対圧）を測る。近くには気圧計もある。台風の接近前と、台風が最も近づいたときに、それぞれ次の値が観測された。

台風最接近時には、台風接近前に比べて海面が上昇していた。この海面上昇は、次の 2 つの効果を足し合わせたものと考える。

• 吸い上げ効果：気圧が下がった分の圧力を海水柱の重さで補うだけ、海面が上昇する効果
• 吹き寄せ効果：風によって海水が岸に吹き寄せられ、海面が上昇する効果

海水の密度は $1.025\times 10^3{\text{kg/m}}^3$ で一定、重力加速度の大きさは $9.8{\text{m/s}}^2$、$1\text{hPa}=100\text{Pa}$ とする。2 回の観測は天体の引力による潮汐（天文潮）が同じ高さになる時刻に行ったものとし、天文潮による海面の変化は考えなくてよい。また、海水は水圧計の上で静止しているとみなす。

台風最接近時の海面上昇のうち、吹き寄せ効果による海面上昇は何 cm か。小数第 1 位を四捨五入して整数で求めよ。

ある海域で、圧力センサーを取り付けた観測機器を海面から鉛直に沈めた。この海域の海水の密度は、海面から深さ $100\text{m}$ までの表層では $1.024\times 10^3{\text{kg/m}}^3$、深さ $100\text{m}$ より深いところでは $1.028\times 10^3{\text{kg/m}}^3$ で、それぞれの層の中では深さによらず一定であるとする。海面での大気圧を $1.01\times 10^5\text{Pa}$、重力加速度の大きさを $9.8{\text{m/s}}^2$ とする。

観測機器が海底近くに達したとき、圧力センサーが示した圧力（大気圧を含む圧力）は $5.047\times 10^7\text{Pa}$ であった。このときの観測機器の深さは何 m か。有効数字 3 桁で求めよ。なお、海水は静止しているものとする。