前線通過に伴う気象要素の変化
滋賀県のある地点で、9月のある日、同じ観測所の気象要素を24時間記録した。9時は気圧1018 hPa、気温18°C、湿度62%、風向南、風速2 m/sで晴れていた。15時は気圧1008 hPa、気温20°C、湿度78%、風向南西、風速8 m/sで雲が多くなった。21時は気圧1002 hPa、気温12°C、湿度92%、風向北西、風速10 m/sで強い雨が降っていた。翌日3時は気圧1010 hPa、気温8°C、湿度70%、風向北、風速6 m/sで雨がやみ、星が見えた。観測所の周辺は平坦で、地形の影響は小さいものとする。生徒は、気温の低下と風向の変化、気圧の低下から、ある前線が通過したと考えた。気圧は前線の通過に伴って一時的に低くなり、その後上昇した。雨は前線付近で強く降り、通過後は弱まったとされる。気温と湿度、風向の変化を時系列で比較し、前線の種類を判断することが課題である。観測値はすべて地上で測定され、観測所の標高は一定である。風向は16方位で記録し、南から北西への変化は時計回りの変化として扱う。前線付近では上昇気流が生じ、雲や雨が発達する。通過後は空気の性質が入れ替わる。
1. 通過した前線は温暖前線か寒冷前線か。気温、湿度、風向、気圧の変化のうち2つ以上を根拠に判断せよ。
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寒冷前線と判断する。21時にかけて気温が20°Cから12°Cへ急に下がり、風向が南西から北西へ変わった。気圧は1002 hPaまで下がった後に上昇し、強い雨が降った。寒冷前線では、冷たい空気が暖かい空気の下に潜り込み、通過時に気温が急降下し、風向が時計回りに変わり、短時間に強い雨が降ることが多い。温暖前線なら気温は上がる方向に変わり、雨は比較的長時間続く傾向がある。この観測は寒冷前線の通過の特徴に合う。
2. 21時前後に前線が通過したと考える理由を、気圧と気温の時間変化から説明せよ。また、翌日3時に雨がやんだ理由を、前線の後面の空気の性質から説明せよ。
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気圧は15時1008 hPa、21時1002 hPaと下がり続け、翌日3時には1010 hPaへ上がった。前線付近で気圧が最も低くなり、通過後に上昇するので、21時前後が通過時刻と判断できる。気温も21時に12°Cまで下がり、風向も北西に変わっている。通過後は寒冷前線の後面にある冷たく乾燥した空気に入れ替わり、上昇気流が弱まって雲が消え、雨がやんだと考えられる。気圧の上昇も、空気が安定してきたことと対応する。
3. 翌日3時の気温8°C、湿度70%の空気は、21時の気温12°C、湿度92%の空気と比べてどのような状態か。雨がやんだことと関連付けて説明せよ。
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21時は気温が高めで湿度が92%と非常に高く、空気中の水蒸気量が多く、雲や雨が生じやすい状態だった。翌日3時は気温が8°Cまで下がり、湿度は70%に下がっている。気温が低いので空気が含める水蒸気の上限は小さくなるが、相対湿度が70%ということは、まだ飽和していない。上空の空気が乾燥して安定し、上昇気流が弱まったため、雲粒が成長して雨を降らせる条件が整いにくくなったと考えられる。