学科専門~過去問私的解説&考察~第60回気象予報士試験・問5

5:数値予報

気象庁で⾏っている数値予報について述べた次の⽂(a)〜(c)の下線部の正誤の組み合 わせとして正しいものを、下記の①〜⑤の中から1 つ選べ。 

(a) 数値予報モデルでは、連続的に変化する現実の⼤気の物理量を限られた数の格⼦点の値で代表しており、数値予報モデルで精度よく表現しうる現象は、⽔平スケー ルが格⼦間隔と同程度以上の現象である。 

(b) 積乱雲のような⽔平スケールが概ね 10km 以下の現象を予測するため、メソモデ ルや局地モデルでは⾮静⼒学⽅程式系を採⽤しており、これらのモデルでは、鉛直 流を質量保存則の式から診断的に計算している。

 (c) 数値予報モデルでは、格⼦点の物理量で表現した⼤気の状態を、⼀定の時間間隔 (時間ステップ)で計算を繰り返して将来の⼤気の状態を予測する。時間ステップ を⼤きくすると計算時間を短縮できるが、ある上限をこえると計算が不安定になり、 物理的に意味をなさない値が出⼒されたり、計算が続けられなくなったりする。

⑤ (a)誤,(b)誤,(c)正

(a)表現できる水平スケール

数値予報モデルで精度良く表現できる水平スケールは、格子間隔の5 〜 8倍です。

だから(a)の「 数値予報モデルでは、連続的に変化する現実の⼤気の物理量を限られた数の格⼦点の値で代表しており、数値予報モデルで精度よく表現しうる現象は、⽔平スケー ルが格⼦間隔と同程度以上の現象である。」は誤り。

(b)非静力学方程式系じゃないなら何?

メソモデルや局地モデルでは静力学方程式を使わず、非生力学方程式系を採用しています。

だから鉛直方向の計算もできるということで…

じゃあ、何の式を使っているのか?質量保存則の式かい?っていうのが問題文です。

はい、もちろん質量保存則の式じゃないです。

使っているのは「一般形の鉛直方向の運動方程式」です。

というわけで、(b)の「これらのモデルでは、鉛直流を質量保存則の式から診断的に計算している。」は誤り。

(c)タイムステップ

数値予報のタイムステップは格子点間隔に影響を受けます。

格子点間隔が小さいと、タイムステップは短くなります。

逆にタイムステップを大きくすると、格子点間隔を大きくせねばなりません。

そしてその間隔の上限を過ぎると、計算自体行えなくなるのです。

だから(c)の 「ある上限をこえると計算が不安定になり、 物理的に意味をなさない値が出⼒されたり、計算が続けられなくなったりする。」は正しい。

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