センター試験、大気の問題

質問

こんばんは、よろしくお願いします。

大気中のある層で、気温が100メートルに付き0.7度の割合で高さとともに低下していたとする。

その層について述べた文はどれか？

1.空気が水蒸気を含まない場合も、飽和した水蒸気を含む場合も、共に安定である

2.空気が水蒸気を含まない場合は安定であるが、飽和した水蒸気を含む場合は不安定である。

3.空気が水蒸気を含まない場合は不安定であるが、飽和した水蒸気を含む場合は安定する。

4.空気が水蒸気を含まない場合も飽和した水蒸気を含む場合も、ともに不安定である。

各選択肢が何の用語を表しているのかは分るのですが、この問題の解き方が分りません。

1.は空気塊がどんな状態でも上昇できない絶対安定、
2.は空気の状態によって安定か不安定かが変わる、条件付不安定
3.は条件付不安定の安定か不安定かを逆にした選択肢（引っ掛け？）ですかね？
4.は空気塊がどんな状態でも上昇できる絶対不安定

のことを表しているのだと思います。

大気が、絶対不安定なのか絶対安定なのか条件付不安定なのかを見分けるにはどうしたらよいのでしょうか？

よろしくお願いします。

申し訳ないですが、理数は苦手なので、できるだけ詳しくお願いしたいです。

最後までありがとうございました。

回答No.3

kiyi727 · ベストアンサー

＞各選択肢が何の用語を表しているのかは分るのですが、この問題の解き方が分りません。

こんにちは。 センター試験の問題とのことですね。
だったら、気象の基礎知識を問うているのだと思います。
乾燥した空気塊なら安定でも、飽和した空気塊では潜熱のため浮力がついて
対流が起こり、不安定になるという「条件付不安定」の問題ではないでしょうか。

・高度が上がるにつれ、気温が下がっていく割合 → 気温減率（100mにつき、平均0.65℃）
・空気が水蒸気を含まない場合（湿度0%）→ 乾燥断熱減率（100mにつき、約1.0℃）
・飽和した水蒸気を含む場合（湿度100%）→ 湿潤断熱減率（100mにつき、約0.5℃）

本問では、気温減率が100mにつき「0.7℃」 ←ここに注目すると、
湿潤断熱減率（0.5℃）＜ 気温減率（0.7℃）＜ 乾燥断熱減率（1.0℃）になりますね。
したがって、

1. 空気が水蒸気を含まない場合も、飽和した水蒸気を含む場合も、共に安定である。
　→ 飽和した水蒸気を含む場合は、少し持ち上げると直ちに潜熱で周囲より暖かくなり、
　　 益々上昇して不安定になるので、×

2. 空気が水蒸気を含まない場合は安定であるが、飽和した水蒸気を含む場合は不安定である。
　→ 乾燥している場合は上昇できず、飽和している場合は上昇しますから、○

3. 空気が水蒸気を含まない場合は不安定であるが、飽和した水蒸気を含む場合は安定する。
　→ お察しの通り、論外です。×

4. 空気が水蒸気を含まない場合も飽和した水蒸気を含む場合も、ともに不安定である。
　→ 湿度0% の空気塊は、上昇しようとしても周囲より温度が下がるため、元に戻されます。
　　 つまり安定なので、×

＞大気が、絶対不安定なのか絶対安定なのか条件付不安定なのか
＞を見分けるにはどうしたらよいのでしょうか？

次のように考えるとよいでしょう。

・条件付不安定 ＝ 湿潤断熱減率 ＜ 気温減率 ＜ 乾燥断熱減率

・絶対安定 ＝ 気温減率 ＜ 湿潤断熱減率

・絶対不安定 ＝ 乾燥断熱減率 ＜ 気温減率

対流圏の大気は、広い範囲で「条件付不安定」の状態にあるともいえそうですね。
が、天気予報などでふつうに不安定という場合、気温減率が普段よりもやや大きくて
（つまり上空に寒気が入り込んでいる）、雷雨などが起こりやすい状態を指します。

それから「絶対安定」の状態は、夜間の放射冷却が強まった時などにみられますが、
反対に大気が「絶対不安定」になるのはごく稀で、たとえなったとしても、
すぐに対流が起こり解消してしまいます。

お礼

こんばんは、kiyi727さん。

本当に詳しい解説ありがとうございました。

あまりにもわかりやすくて感動しました！！！

大気を見分ける公式も作ってくださってありがとうございました！

これからもずっと使わせてもらいます！！

本当にありがとうございました！！

回答No.2

lanccet2

こんにちは。

＞1.は空気塊がどんな状態でも上昇できない絶対安定、
＞2.は空気の状態によって安定か不安定かが変わる、条件付不安定
＞3.は条件付不安定の安定か不安定かを逆にした選択肢（引っ掛け？）ですかね？
＞4.は空気塊がどんな状態でも上昇できる絶対不安定

その通りです。

安定、不安定の概念はご存知と思いますが、念のため説明しておきますと、地上の空気を上空に持ち上げたとき、気圧が下がるので膨張して温度が下がります。そのときの温度が、まわりの空気よりも低ければ、周りの空気より密度が高いので、下降して元の場所に戻ろうとします。これが「安定」です。逆に周りの空気よりも温度が高くなるような場合、周りの空気より密度が低いので浮力が働き、その空気はどんどん上に揚がっていってしまいます。これを「不安定」といいます。

飽和している空気を持ち上げたとき、凝結して潜熱（凝結熱）を出しますので、空気の冷え方が変わります。ですから空気が水蒸気を含むときは、凝結による熱の出入りを考えて安定、不安定を考えることになります。

さて、水蒸気を含まない空気が上昇するとき、その温度の下がり方は100mにつき0.98度です（乾燥断熱減率といいます）。ですから周りの空気の温度が、高さとともに100m当たり0.98度以上に減っていれば、絶対不安定となります。逆に周りの空気の温度が、100m当たり0.98度以下の減りかたのときは、空気を持ち上げたとき周りの空気より冷たくなるので、安定です。

一方、水蒸気が飽和しているとき、持ち上げた空気の温度の下がり方は、かなり複雑な計算が必要で、気温や地上気圧によって値が変わります。ただし目安としては、100m当たり0.5度くらいです。ですから、周りの空気の温度が、高さとともに100m当たり0.5度以上減っていれば、条件付不安定（空気が飽和している場合のみ不安定）、100m当たり0.5度以下の減率のときは、絶対安定と考えてよいでしょう。

この設問では温度の下がり方が100m当たり0.7度なので・・・（以下略）

お礼

こんばんは、lanccet2さん。

ご回答ありがとうございました。

お礼が遅くなって申し訳ありません。

安定、不安定の用語の説明もありがとうございます。

教科書の説明よりも、遥かにわかりやすかったです。

おかげで解くことが出来ました！！

ありがとうございました！！

回答No.1

kamoshika333

ひどい問題ですね。センター試験の問題ってこんななんですかね。

この問題は二つの問題から成り立っています。
■『気温が100メートル～低下』は何圏ですか？→答え：対流圏
■対流圏の特徴として、下記のどれが該当しますか？

文系の方とお見受けしますが、なるほど、面白い思考方法ですね。
感心してしまいました。
ただ、科学の問題ですから、一つ一つ事実関係を見てけば良いです。
それほど難しく考えることはありません。
○○か、○×か、×○か、××か、
というのは、4択問題の最もベーシックな設問です。

『安定』『不安定』というのが、何を基準にして述べているのか、どういう条件下における話なのか、全く分からない問題ですね。相当ひどい設問です。もし、『不安定＝雨が降りやすい』というならば、水蒸気を含まない空気が雨を降らすわけがありませんから、安定です。飽和していれば不安定です。よって、○×の2番ですね。

お礼

kamoshika333さん、こんばんは、ご回答ありがとうございました！！

>>ひどい問題ですね。センター試験の問題ってこんななんですかね。

過去問を色々見ましたが、なぜそうなるの、と、聞きたくなる問題がいっぱいありました。

これからも、質問させていただく事になると思いますが、よろしくお願いいたします。
お時間があれば回答してください。

>>文系の方とお見受けしますが、なるほど、面白い思考方法ですね。
感心してしまいました。

ありがとうございます？
理系の方でよろしいでしょうか？
自分の考え方が、kamoshika333さんのこれからの研究に少しでも役に立てれば幸いです。

ありがとうございました！！