海洋の問題

外洋と狭い海峡でつながった、ある内海を考える。この内海には、海峡の表層から塩分 36 ‰ の海水が流入し、海峡の底層から塩分 38 ‰ の海水が流出している。また、内海の海面からは水が正味で蒸発しており（蒸発量から降水量と河川からの流入量を引いた量）、蒸発する水には塩類が含まれない。内海の海水の質量と、内海に含まれる塩類の質量は、どちらも時間がたっても変わらないものとする。1 年あたりに流入する海水の質量は、1 年あたりの正味の蒸発量の何倍か。整数で求めよ。ただし、塩分は海水 $1\mathrm{kg}$ に溶けている塩類の質量を g 単位で表した値とする。

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。

乾燥した地域にある、外洋とつながったある湾では、次のことがわかっている。

• 外洋から湾内へ、塩分 $34.0$ ‰ の海水が $1$ 日あたり $9.0\times 10^{11}\text{kg}$ 流れ込んでいる。
• 湾内では蒸発によって水だけが失われ、塩類は失われない。湾への降水や河川水の流入は無視できる。
• 湾内の海水は、塩分 $36.0$ ‰ になって外洋へ流れ出ている。
• 湾内の海水の質量と、湾内に含まれる塩類の質量は、時間がたっても変化しない。

この湾で $1$ 日あたりに蒸発する水の質量は何 kg か。有効数字 $2$ 桁で求めよ。

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。海水に溶けている塩類の成分の質量の割合は、塩分が異なっても一定であり、塩化物イオン ${\text{Cl}}^{-}$ の質量は塩類全体の質量の $55.0\%$ を占めるものとする。

ある内湾では、塩分 $35.0$ ‰ の外洋の海水と、河川水が混ざり合っている。河川水に含まれる塩類は無視できるものとする。この内湾の一部が浅瀬で仕切られ、混合した水がそこにとどまったのち、晴天が続いて水だけが蒸発し、混合直後の水の質量の $10.0\%$ が失われた。蒸発のあいだに塩類は失われず、雨や新たな水の出入りはなかったものとする。

蒸発後の水を採取して調べたところ、$1.000\text{kg}$ あたり $17.82\text{g}$ の塩化物イオンが含まれていた。混合直後の水の質量のうち、河川水が占めていた割合は何 % 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。

冬の極域の海で、表層の厚さ $50\text{m}$ の層の海水がよく混合しており、その塩分は $34.0$ ‰ であった。この層の海水の一部が凍って、海面に一様な厚さの海氷ができた。海氷には塩類の一部が取り込まれ、その塩分は $5.0$ ‰ であった。海氷ができたあとの残りの海水（よく混合している）の塩分は $34.5$ ‰ になった。

海水の密度を $1.027\times 10^3{\text{kg/m}}^3$、海氷の密度を $0.92\times 10^3{\text{kg/m}}^3$ とする。この層は周囲の海水や大気と水・塩類をやりとりせず、海氷はすべてこの層の海水からできたものとする。できた海氷の厚さは何 cm か。小数第 1 位を四捨五入して整数で答えよ。

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。ある年の冬、全海洋の混合層の水温が平均して $0.50\text{K}$ 低下した。このとき海洋が失った熱はすべて大気に与えられ、地球全体の大気の温度を一様に上昇させたとする。大気の温度上昇は何 K か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、次の値と仮定を用いよ。

地表の気圧は、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。混合層より深い海水、陸地、宇宙空間との熱のやりとりは考えない。