地学 気象 気温 温度 山 富士山 物理学 物理 気象予報士 地学について質問です。標高2000mの

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地学について質問です。標高2000mの山があり、湿ったフェーンが発生した。標高1000mまで上昇したときに空気界が飽和に達し、その時の空気界の気温が20℃であった。 空気塊が頂上を過ぎて山の反対側に降下し標高0mに達したとき、空気界の気温はいくらか？なお計算では、湿潤断熱減率を5℃／km、乾燥断熱減率を10℃／kmとせよ。

どうしてもわからないため、教えて欲しいです。30℃かなと計算して思ったかもしれません。どうですか？

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2024/01/05 20:06

標高 1000 m → 2000 m に上昇する間は「飽和状態」で温度が下がりますから、「湿潤断熱減率：5℃/km」を使います。

つまり「高度が増すと『断熱膨張』で温度が低下するが、水の凝縮熱が発生するため温度低下率は小さい」状態で温度低下します。

標高 2000 m → 0 m に下降する間は「乾燥状態」で温度が上がりますから、「乾燥断熱減率：10℃/km」を使います。
つまり「高度が減少すると『断熱圧縮』で温度が上昇するが、水の気化熱は発生しないため温度上昇率には影響しない」状態で温度上昇します。

以上の結果、
・標高 1000 m → 2000 m での温度低下
　-5 [℃/km] × 1 [km] = -5 [℃]
　よって、標高 2000 m の山頂での温度は
　　20 - 5 = 15 [℃]
・標高 2000 m → 0 m での温度上昇
　10 [℃/km] × 2 [km] = 20 [℃]
　よって、標高 0 m に達したときの温度は
　　15 + 20 = 35 [℃]

このとき、山を越える前の標高 0 m での温度は「30℃」であったことは分かりますか？
標高 0 m → 1000 m に上昇する間は「乾燥状態」（水の凝縮は起こらない）で温度が下がりますから、「乾燥断熱減率：10℃/km」を使うからです。

ちなみに、もし「最初の 20℃ が標高 0 m のときの温度」であったとしたら、
標高 0 m → 1000 m に上昇する間は「乾燥状態」（水の凝縮は起こらない）で温度が下がりますから、「乾燥断熱減率：10℃/km」を使います。
つまり「上昇時」と「下降時」で異なるのが「標高 1000 m → 2000 m」の間だけなので、山を越えて 標高 0 m に達したときの温度は
　25 ℃
になります。

あなたの出した答「30℃」になることは、どちらの場合にもあり得ません。
いったい、どういう計算をしたのでしょうか？