大気と気象（知識）の問題
ある日、ある地点の上空の気温を観測したところ、高さ につき の割合で気温が下がっていた。この大気の中で空気塊が上昇するとき、空気塊の温度は、飽和していなければ につき （乾燥断熱減率）、飽和していれば につき （湿潤断熱減率）の割合で下がるものとする。
この大気の状態と、その理由の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 絶対安定：空気塊は、飽和していてもいなくても、持ち上げられると周囲の空気より温度が低くなる
- イ 条件付き不安定：空気塊は、飽和していなければ持ち上げられると周囲より温度が低くなるが、飽和していれば周囲より温度が高くなる
- ウ 絶対不安定：空気塊は、飽和していてもいなくても、持ち上げられると周囲の空気より温度が高くなる
- エ 条件付き不安定：空気塊は、飽和していなければ持ち上げられると周囲より温度が高くなるが、飽和していれば周囲より温度が低くなる
この問題で使うもの
- 大気の安定・不安定（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（11 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
技能「大気の安定・不安定」を使う。周囲の気温減率を、乾燥断熱減率・湿潤断熱減率のそれぞれと比べる。
ヒント 2
持ち上げた空気塊が周囲より冷たくなれば安定、暖かくなれば不安定。空気塊の温度の下がり方が周囲より大きいと、空気塊は周囲より冷たくなる。
ヒント 3
なので、飽和していない場合と飽和している場合で結果が違う。これでアとウは除ける。残る 2 つは、どちらの場合に周囲より暖かくなるかで決まる。
答えと解説
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イ
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解説を読む
使う知識: 大気の安定・不安定は、周囲の気温減率と、上昇する空気塊の温度の下がり方（乾燥断熱減率・湿潤断熱減率）を比べて判定する。
- 持ち上げた空気塊が周囲より冷たく（重く）なれば、もとの高さに戻ろうとするので安定。
- 持ち上げた空気塊が周囲より暖かく（軽く）なれば、さらに上昇を続けるので不安定。
1. 飽和していない空気塊
空気塊は につき 下がり、周囲の より大きく下がる。持ち上げると周囲より温度が低くなるので、安定である。
2. 飽和している空気塊
空気塊は につき しか下がらず、周囲の より小さい。持ち上げると周囲より温度が高くなるので、不安定である。
3. 判定
湿潤断熱減率 周囲の気温減率 乾燥断熱減率 なので、空気塊が飽和しているかどうかで安定・不安定が変わる。この状態を条件付き不安定という。このとき、空気塊が持ち上げられて飽和し雲ができると、さらに上昇を続けて積乱雲などが発達しやすい。
各選択肢
- ア: 誤り。絶対安定は周囲の気温減率が湿潤断熱減率より小さいときで、飽和した空気塊も周囲より冷たくなる場合である。ここでは飽和した空気塊は周囲より暖かくなる。
- イ: 正しい。
- ウ: 誤り。絶対不安定は周囲の気温減率が乾燥断熱減率より大きいときで、ここでは飽和していない空気塊は周囲より冷たくなる。
- エ: 誤り。飽和しているかどうかと温度の高低の関係が逆である。
別解
周囲の気温減率は 0.7 ℃/100 m で、湿潤断熱減率 0.5 と乾燥断熱減率 1.0 の間にある。飽和していない空気塊は 100 m 上昇につき 1.0 ℃ 下がり、周囲（0.7 ℃ 下がる）より温度が低くなって元の位置に戻ろうとするので安定。飽和した空気塊は 0.5 ℃ しか下がらず、周囲より温度が高くなってさらに上昇するので不安定。したがって条件付き不安定で、イが正しい。ア: 飽和していれば周囲より高くなるので誤り。ウ: 飽和していなければ周囲より低くなるので誤り。エ: 飽和・不飽和の関係が逆なので誤り。