[気候・気象学]

2024年度 期末レポート課題 第2部

地表面での顕熱乱流輸送 H と、潜熱乱流輸送 L E との比 H/LE (「ボーエン比」とよばれることがある) を考える。

【ここで L E は、水蒸気の質量の乱流輸送 E に、 水の単位質量あたりの蒸発の潜熱 L をかけたものである。 L は定数とみてよく、値は 2.5 × 106 J/kg である。 E のSI単位は kg/(m2 s)、H や LE の SI単位は W/m2 である。】

バルク式の前提がみたされ、 顕熱輸送のバルク係数と水蒸気輸送のバルク係数とが等しいとみなしてよく、 地表面がじゅうぶんしめっているばあいは、 H/LE は、 {cp (Ts - T)} /{L (qsat(Ts) - q)} にひとしい。 ここで、T は気温、Ts は地表面温度、 q は空気の比湿、qsat は かっこ内の温度での飽和比湿 (気圧は地表面気圧の標準値を仮定する) である。 cp は、空気の定圧比熱容量で、 「乾燥空気」のもので代表させることができ、 値は「乾燥空気に対する気体定数」の(7/2)倍である。 「乾燥空気に対する気体定数」は 287 J/(kg K) である。 上の式で cp とそれにつづく (...)、 L とそれにつづく (...) との関係は、かけざんである。

つぎの2つの例について、H/LE を計算してみよう。 【H, LE のそれぞれを計算するには情報が不足しているので、 比だけでよいことにします。】

気温から比湿を計算するには、温度と飽和比湿あるいは飽和水蒸気圧との関係をつかう。 Tetens の式 (教材ウェブページのものでも教科書のものでもよい) をつかうことを 期待しているが、数表あるいはグラフからの読みとりでもよい。

計算したあと、 もし 2つの事例の H/LE のちがいから 「H/LE は寒冷な気候と温暖な気候とでどうちがうか」のように一般化できるのならば どんなことが言えるか、考察してみよう。 (実際には、事例だけからは一般化できないが、理屈で考えることはできる。)


2024-07-18
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
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