大気物理学

第2回小レポート課題

出題2010年11月16日。ただしその後も補足します。 回答期限は12月21日の授業のときまでとします。 レポートの分量はA4判1--2ページ程度とします。

日本の本州の冬の季節風に伴う降水を想定して、 空気塊の温度・湿度変化を計算してみます。

海面の高さに、気温10℃で、水蒸気で飽和した空気塊があったとします。 これが強制的に2 km持ち上げられたとします。 変化を断熱変化で近似すると、 温度は高さとともに、凝結が始まるまでは乾燥断熱減率、 凝結が進行する間は湿潤断熱減率で変化するとみなせます。 そのあと、空気塊は、凝結した水をすべて降水として失ってから、 海面まで押し下げられるとします。 これも断熱変化と仮定しますが、水の相変化は伴いません。

第1近似として、凝結した水がすぐ降水となって 空気塊から除かれるとします。 (実際には雲として空気とともに動くことも考える必要がありますが。)

縦軸に高さをとって、空気塊の温度の変化の過程を図示してください。

また、これが空気塊が北西から南東に約200 km動く間に起こるとし、 その移動速度は10 m/sとします。 簡単な形の地形断面を仮定して、 (空気塊は境界層ではなくその上の自由大気にあると考えるのですが) 空気塊の高さと地面の高さの違いは無視します。 横軸に水平位置をとって、 空気塊の温度、比湿、相対湿度および(第1近似の仮定のもとでの)降水量を 図示してください。

問題文にない数値を使った場合はその出典を示してください。 問題文にない仮定が必要になった場合はそれを明記してください。

厳密な方程式としては解けないので、 適当な大きさの刻みで、一つの刻みの間では状態量は変化しないとみなして 計算を積み重ねていくのがよいでしょう。

[2010-11-19補足] 11月16日の授業でも言いましたが、 湿潤断熱減率は一定値 6 K/km としてもよいことにします。 ただしそのことを明示してください。 もっと詳しく計算できる場合はそうしてください。

[2010-11-24補足] 大気中の水蒸気量の表現の ページに加筆し、 飽和水蒸気圧・飽和比湿の求めかたについて補足しました。


2010-11-16; 更新(最新) 2010-11-24
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
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