大気の構造ミニテスト

残念！

解説

中間圏は高度が上がるとともに気温が低下し、中間圏海面付近で最も気温が低くなります。

残念！

解説

中間圏界面付近では、夏半球で上昇流があり、冬半球で下降流があることから・・・

上昇流の夏極で、断熱膨張により気温は下がり

下降流の冬極では断熱圧縮により気温は上がり

「夏半球で気温が低く・冬半球で気温が高い」のです。

残念！

解説

対流圏は放射や対流などさまざまな過程が関わり、気温分布が決まっているわけですが・・・

もし！放射収支のみで気温分布が決まったら〜

地表面の暖かい空気が対流で上昇したりしないわけなので、高度が高くなるとともに、もっと気温は下がると考えられます。

そんなわけで、気温減率は放射収支のみより、対流がある方が小さくなります。

残念！

解説

オゾン層は成層圏界面付近ではなく、成層圏中層（約25km）にあります。

残念！

解説

熱帯域は極域に比べて、対流圏界面の高度が高いです。

対流圏の乾燥空気の密度は、極域より熱帯域の方が小さいし、500hPaって、対流圏の真ん中辺。

じゃあ等圧面だとしても、乾燥空気の密度は熱帯域の方が小さい傾向があるはず。

残念！

解説

成層圏では圏界面付近で最も気温が高くなりますが、オゾン数密度が一番多いのは、成層圏の中層です。

成層圏の気温を上げているのは太陽の紫外線。

太陽の紫外線は上層の方が多く、下層の方へ向かって少なくなります。

残念！

解説

乾燥空気（水蒸気を除いた空気）って、対流圏の上層ほど密度は小さいですよね。

残念！

電離層は紫外線の作用により形成されますが、その大部分は中間圏ではなく熱圏の中にあります。

▼ここに書いてあるよ▼

「イラスト図解 よくわかる気象学（第2版）」p34

残念！

解説

オゾンが多く生成されるのは、問題文の通り低緯度なんですが、オゾン量が多くなるのは低緯度ではありません。

生成されたオゾンは成層圏下部の風によって、低緯度から高緯度へ流されます。

その結果、オゾンが多く存在するのは北半球では3月くらいの高緯度。

南半球では10月くらいの高緯度…ということになります。

残念！

熱圏では、紫外線によって電子が原子核から離れる「電離」が起こっています。

この「電離」が起きると気温が上昇するので、上層ほど高温になっています。

▼ここに書いてあるよ▼

「イラスト図解 よくわかる気象学（第2版）」p34

残念！

オゾン数密度が一番多いのは、成層圏の中層です。

▼ここに書いてあるよ▼

「イラスト図解 よくわかる気象学（第2版）」p32

残念！

解説

正しくは約80kmなので中間圏界面付近です。

成層圏圏界面付近は高度50kmくらいだから違いますね。

残念！

解説

地球大気の酸素と窒素の容積比は、酸素が21%、窒素が78%、アルゴンが0.93％、二酸化炭素は0.03 ~ 0.04%なので誤り。

残念！

解説

成層圏ではオゾンが紫外線を吸収して大気を加熱しているのはその通り…なんですが

気温の極大はオゾンの数密度が極大になる高度ではありません。

オゾンの数密度が極大となるのは成層圏中層。気温が極大となるのは成層圏界面付近となります。

残念！

解説

対流圏界面は低緯度が一番高く、高緯度に向かって低くなっています。

残念！

約9.8°C/kmなのは、乾燥空気の気温減率です。

対流圏の平均的な温度減率は約6.5℃/km。

大気が水蒸気を含んでいれば、水蒸気の凝結の際に放出される熱が加わり、気温減率は下がります。

▼ここに書いてあるよ▼

• 「一般気象学（第2版）」　p23
• 「イラスト図解 よくわかる気象学（第2版）」p28

残念！

解説

高度70～90km付近は、中間圏から熱圏です。

「一般気象学」と「イラスト図解 よくわかる気象学」に掲載されている、1月における中層大気の気温分布図にあるように、高度70〜90km付近の経度平均の気温分布は、北極側の方が高くなっています。

中層大気では夏極で上昇流，冬極で下降流が存在します。

上昇流が存在しているところでは断熱膨張により気温が下がり、下降流が存在するところでは断熱圧縮により気温が上がるため、1月の北極付近で最も高い気温となるのです。

残念！

乾燥空気（水蒸気を除いた空気）の組成は、高度約80kmまで変わりません。
高度約80kmは、中間圏界面（中間圏の一番上）付近です。

▼ここに書いてあるよ▼

「一般気象学（第2版）」　p13, p24

残念！

解説

「高度が1km高くなると約6.5℃低下する」はその通りですが・・・

対流の多い対流圏の気温分布が放射収支で決まるのは誤り。

だって対流している対流圏だから。

「対流」の他は、「水蒸気の潜熱」の影響もあります。

残念！

対流圏の気温分布のしくみは、上記の文章の通りです。

残念！

解説

まず「密度＝kg/m³（単位体積あたりの重さ）」なので…

水蒸気の密度は大気下層の方が高いのはいいとして。

• 水蒸気の分子量→1モルあたり18g
• 乾燥空気の分子量→1モルあたり29g

水蒸気の密度が乾燥空気の密度より高くなるためには、水蒸気が乾燥空気の約2倍以上の分子が必要。

だから「水蒸気の密度」が「乾燥空気の密度」より大きくなるなんて、ないことですよね。

残念！

成層圏の気温を上昇させているのは、大気中のオゾンが紫外線を吸収していることで間違いないです。

ただしオゾン層のある高度じゃなくて、成層圏界面で気温が極大になります。

その理由は２つ。

• 紫外線の量が一番多いのは界面付近だから。
  （下層にいくほど紫外線の量は減少する。）
• 空気は密度が小さいほど、小さな熱量で気温が上昇するから。

▼ここに書いてあるよ▼

• 「一般気象学（第2版）」　p26
• 「イラスト図解 よくわかる気象学（第2版）」p32
• 【オンスク.JP】 　2-2成層圏について

残念！

解説

オゾンは低緯度で多く生成され、ブリューワー・ドブソン循環によって高緯度に運ばれます。

その結果オゾンの分布は、春の高緯度で最大となるのです。

残念！

解説

高度10～20km付近は、対流圏界面から成層圏。

対流圏界面は赤道付近が一番高度が高くなっています。

そんなわけで、気温分布は赤道付近ほど低くなっているのです。（一般気象学 p 251 図 9.1 参照）

赤道付近の圏界面が極の方より高くなるのは、対流活動が盛んだからですね。

残念！

解説

成層圏では、酸素分子は紫外線を吸収すると解離し、解離した酸素原子が酸素分子と結合してオゾンとなることで、オゾン層が形成されています。

残念！

解説

地球大気の酸素と窒素の容積比は、酸素が21%、窒素が78%、アルゴンが0.93％、二酸化炭素は0.03 ~ 0.04%。

残念！

解説

夏季、北極には高気圧があり、全域で東風＆等圧線も等高度線も美しい同心円となります。

一方冬の場合は、等圧線，等高度線は同心円とはなりません。

問題文に1月とあるので、「北半球の高度20～50km付近では、等圧面上の等高度線は北極を中心としたほぼ同心円状になっている。」は誤り。

残念！

対流圏の気温は、低緯度が高くて高緯度が低くなっています。

気温が低ければ空気の密度は大きくなるし、気温が高ければ空気の密度は小さくなります。

また低緯度の方がより高い高度まで大気の対流活動があるため、対流圏界面の高度は高くなります。