本章の解答・解説

気象予報士講座
ステップアップコース
学科専門　テキスト解答例
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ステップアップコース　学科専門テキスト解答例
ステップ①　観測マスター解答例
練習問題 1　地上気象観測概説
【解答】
①直接観測　②遠隔観測 ( リモートセンシング )　③協定世界時 ( 世界標準時刻 )　④気温　⑤日照時間　⑥風向風速　⑦降水量　⑧積雪　⑨地域　⑩アメダス (AMeDAS)　⑪目視　⑫地上　⑬降水　⑭ 0 ～ 1　⑮ 2 ～ 8　⑯ 9 ～ 10　⑰薄曇　⑱もや　⑲霧　⑳煙霧
【ポイント】
・気象観測と観測網に関する基本事項を整理しておきたい。
・①～③気象観測の分類は手法や目的によってさまざまであり、これはその一例。ほかにも対象領域によっ
て領域観測と地点観測に分ける場合などがある。なお、観測は世界規模で統一された時刻に行われるた
め、協定世界時が観測時刻の基準になっている。
・④～⑪地域気象観測システム (AMeDAS) の観測 4 項目は必須。また、多雪地域では積雪の観測が行われ
る。また、気象官署では目視によって雲と大気現象の観測が行われる。
・⑫～⑳天気に関する項目では、降水、雲量と天気、霧ともやの違いなどが問われている。他に、氷など
の固形の降水粒子は融かした値を降水量としていることも必須の事項である。
練習問題 2　海上・航空気象観測
【解答】
①海上　②航空　③ブイ　④波浪　⑤海面水温　⑥ 2　⑦滑走路視距離　⑧雲底 ( 雲底高度 )
【ポイント】
・海上気象観測と航空気象観測は地上気象観測に準じた観測である。
・①～⑤海上気象観測では、地上気象観測項目に加えて波浪 ( 波高、周期、波向 ) と海面水温の観測が行
われる。また、波浪の観測は風浪とうねりに分けて、それぞれについて行われている。なお、高層気象
観測を行う観測船もある。
・なお、風向・風速については真風向・風速を求めることも知っておきたい。これは、観測した風から船
速ベクトルを引いて求めるものである。
・①～⑧航空気象観測では、10 分間平均風速の他に 2 分間平均風向風速を観測することによって風の急
変などに対応するほか、滑走路上の視距離や雲底高度を観測し、航空機の安全な運航に役立てている。
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ステップアップコース　学科専門テキスト解答例
ステップ①　観測マスター解答例
練習問題 3　気象観測要素
【解答】
①低く　②海面更正気圧 ( 海面気圧 )　③ 1.5　④摂氏　⑤風向　⑥風速　⑦ 10　⑧来る　⑨ 16　⑩平均風速　⑪最大風速　⑫ 10　⑬ 0.5mm( ミリメートル )　⑭融解　⑮ 1cm( センチメートル )　⑯ 0.1 時間　⑰日照率　⑱相対湿度　⑲最小　⑳直達日射量　㉑全天日射量　㉒雲　㉓大気現象
㉔大気光象 ( 大気光学現象 )　㉕雷光　㉖雷鳴
【ポイント】
・気象要素の観測項目については細部について問われることがある。観測結果を通報する場合について問
われることもあるが、基本的に観測と同じと考えてよい。
・①～②気圧は現地気圧と海面更正気圧の両方が通報される。海面更正気圧は静力学平衡の関係を用いて
求める。
・③～⑫気温、湿度は地上 1.5m の高さで観測するが、風は地上 10m の高さで観測する。ただし、周囲
の高層建築物の影響を受ける場合はこれに限らない。なお、瞬間風向・風速については、3 秒間平均風向・
風速をもってこれに充てる。
・⑬～⑮雨量計は、地面からの反射の影響を受けないように設置し、建物の屋上等に設置する場合は側縁
部を吹き上がって巻き込む風の影響を受けないような位置に設置する。既出であるが、固形の降水粒子
を含む降水量は、融かして水に変えたものを測定する。
・⑯日照時間は、直射日光が地表面を照射した時間である。なお、太陽が東の地平線から昇って西の地平
線に沈むまでの時間を可照時間といい、日照率は可照時間に対する日照時間の相対比をとったものであ
る。
・⑰～⑱湿度は、一般に相対湿度を観測する。なお、絶対湿度は単位体積の空気に含まれる水蒸気量である。
・⑲～⑳日射量は、直達日射量と全天日射量を観測している。直達日射量は太陽から直接地上に届く日射
量 ( 大気によって吸収されたあとの日射量であるが、散乱や反射によって宇宙空間に戻された日射は含
まない ) である。直達日射が観測されるのは、日の出から日の入りまでである。全天日射量は、直達日
射量と大気による散乱、反射によって地表に届く日射量、および雲によって反射されて地表に届く日射
量の合計である。全天日射は日の出前や日の入り後でも観測される。
・㉑～㉕目視観測の項目は雲と大気現象である。
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練習問題 4　高層気象観測
【解答】
①気圧　②気温　③湿度　④風 ( 風向・風速 )　⑤高層　⑥気象観測船　⑦ラジオゾンデ　⑧気象衛星　⑨高層　⑩エマグラム ( 熱力学図 )　⑪数値予報　⑫ウィンドプロファイラ　⑬降水粒子　⑭屈折率　⑮散乱　⑯ 300　⑰ 9000　⑱低　⑲気圧の谷　⑳気圧の尾根　㉑前線　㉒降水　㉓雨雪判別
【ポイント】
・①～⑪高層気象観測はラジオゾンデによって観測地点上空の大気を観測し、ウィンドプロファイラ観測
は気象ドップラーレーダーの原理を応用して観測地点上空の大気の状態を観測するものである。
・ラジオゾンデは気圧、気温、湿度、風向風速を観測する。このうち高度は静力学平衡の関係を使って算
出し、風向風速はゾンデの軌跡から計算している。なお気圧計を搭載していないゾンデもあり、その場
合は高度を GPS で算出してから、静力学平衡の関係を用いて気圧を計算で求めている。
※レーウィンゾンデ観測は現在廃止され、すべて GPS ゾンデによる観測になっています。気象庁ホー
ムページではラジオゾンデと紹介していますが、GPS ゾンデと同義語とお考えください。
・なお、GPS ゾンデ観測の場合は、方位角や高度角を求める代わりに GPS によって緯度経度、高度が測
定される。
・⑫～㉓ウィンドプロファイラは、大気の屈折率の乱れを利用して観測地点上空の風を観測するものであ
る。気象ドップラーレーダーのように降水粒子を伴わない場合でも風の観測ができるが、降水がある場
合は降水粒子の動きを風として観測することになる。また、大気中に降水粒子が多く存在する場合は観
測可能上限高度が高くなり、乾燥している場合は観測上限高度が下がるだけでなく、観測できない場合
がある。
・なお、上空の気圧の谷や気圧の尾根、前線等は風向のシアを検出することによって求めることができる。
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ステップアップコース　学科専門テキスト解答例
ステップ①　観測マスター解答例
練習問題 5　気象レーダー観測
【解答】
①散乱　②レーダー反射因子　③降水強度　④降水レーダー ( マイクロ波レーダー )　⑤ドップラー　⑥移動速度　⑦ダウンバースト　⑧層状雲　⑨ブライトバンド　⑩弱　⑪エンジェルエコー　⑫シークラッター　⑬解析雨量　⑭ 1　⑮降水短時間予報　⑯降水ナウキャスト
【ポイント】
・気象レーダーに関しては、気象レーダー方程式、誤差特性、一般気象レーダーと気象ドップラーレーダー
の違いなどが重点項目である。
・①～④気象レーダーの平均受信電力から降水強度を求める式は、気象レーダー方程式と呼ばれる。この
式にはレーダー反射因子が現れるが、レーダー反射因子は降水粒子の直径の 6 乗を足し合わせた値に比
例する。気象レーダー方程式では大気による減衰が考慮されているが、進路や帰路の途中に降水がある
場合の降水粒子による減衰は考慮されていない。降水による減衰は、降水強度と電波の波長に依存し、
降水強度が大きいほど、また電波の波長が短いほど減衰しやすい。なお、受信条件が同じであれば、平
均受信電力は電波の波長の 4 乗に反比例する。
・⑤～⑦一般気象レーダーと気象ドップラーレーダーの相違点も抑えておきたい。
相違点は降水粒子の移動速度が観測できるか否かである。気象ドップラーレーダーは、電波のドップラー
効果を利用して、動径方向の周波数偏移から移動速度を求めるものであり、観測に使われるレーダーの
波長や特性、誤差、観測可能な粒子の大きさなどは同一である。
・⑧～⑫降水以外によるエコーには、地形性エコーやエンジェルエコー、シークラッターなどがある。地
形性エコーは山体などからの反射であり、変動が小さく定常的に観測されることが多いため、比較的容
易に除去できる。しかし、エンジェルエコーやシークラッターは、大気の乱れの位置や海面からのしぶ
き自体が移動するため、除去できない場合が多い。
・⑬～⑯解析雨量は、AMeDAS による高精度な観測と気象レーダーによる観測範囲の広さというそれぞれ
の利点を足し合わせて求めた雨量である。1km 四方の 1 時間降水量が 30 分おきに発表されている。解
析雨量は、降水短時間予報 (1 時間間隔で 6 時間先までの 1 時間雨量の予報 ) や降水ナウキャスト (10
分間隔で 60 分先までの 10 分間降水量の予報 ) の初期値として利用される。
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練習問題 6　気象衛星観測
【解答】
① 0　② 140　③ 36000　④ 5　⑤ 0.5　⑥層　⑦少な　⑧窓　⑨水蒸気　⑩大き　⑪水蒸気　⑫ 4　⑬ 1　⑭ 6　⑮ 1.55
【ポイント】
・気象衛星観測の概要については基本事項の整理をしておきたい。
・①～⑥気象衛星は赤道の上空約 36000km に位置する静止衛星である。日本の気象衛星ひまわりは、東
経 140 度に位置している ( ただし、2010 年 4 月現在、日本の気象衛星は本運用と待機運用の 2 基体制
であり、東経 145 度の上空に位置する気象衛星からの観測が行われる期間がある )。
・⑦～⑮運用中の気象衛星ひまわり 6 号・7 号には、可視センサー 1 基、赤外センサー 3 基 ( うち 1 基は
水蒸気観測用 )、3.7 μ m 波長帯センサー 1 基の 5 基のセンサーが搭載されている。水蒸気観測を除き、
気象衛星観測では大気による吸収の少ない波長帯、つまり窓領域の波長帯を観測している。水平分解能
( 解像度 ) は観測可能な最小範囲 ( 衛星の直下で観測できる最小範囲 ) を示し、可視センサーでは 1km、
赤外センサーでは 4km になっている。日本付近での分解能は衛星直下よりもやや劣っている。
・なお、気象衛星ひまわりによる観測では、全球観測、北半球観測の他に、高層風の計算のための南半球
の観測も行われている。
練習問題 7　気象衛星画像による雲形判別
【解答】
①短い　② 7　③ 1　④層雲または霧　⑤層積雲　⑥積雲　⑦雲底　⑧雲頂
a：巻雲 (Ci)　b：積乱雲 (Cb)　c：雄大積雲 (Cg)　d：積雲（Cu）　e：層雲または霧 (St)
【ポイント】
・気象衛星画像による雲形判別では、判別ダイヤグラムの理解が必須。
・後述の可視画像、赤外画像の特徴が理解できていれば、それが雲形判別 ( 出現高度や雲の厚さ ) の手助
けになるが、雲の名称と併せて、それぞれの雲における赤外画像と可視画像の輝度の違い ( 積乱雲は可視、
赤外とも明るい、層雲は可視、赤外とも暗いなど ) を理解しておきたい。
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ステップアップコース　学科専門テキスト解答例
ステップ①　観測マスター解答例
練習問題 8　気象衛星画像の利用 1
【解答】
①反射　②大き　③厚　④海洋　⑤明る ( 白 )　⑥層状　⑦対流　⑧雲頂　⑨赤外放射　⑩表面温度
⑪暗 ( 黒 )　⑫積乱雲　⑬雲頂　⑭明る ( 白 )　⑮雲頂　⑯海面　⑰大き（多）　⑱明る ( 白 )　⑲暗域
⑳明域　㉑ジェット気流　㉒差分　㉓霧
【ポイント】
・気象衛星画像、特に可視画像、赤外画像、水蒸気画像のそれぞれの特徴を理解しておきたい。
①～⑧可視画像は、雲や地物による可視光線の反射強度を画像化したものである。反射強度の大きいも
のほど明るく ( 白く ) 写るため、厚みのある雲ほど明るくなる。最も厚みのある雲は積乱雲であり、次
いで下層雲、中層雲、上層雲となる。ただし、濃密な上層雲は積乱雲と同じくらい明るい。このため、
雲頂の表面状態や雲の分布を手がかりに積乱雲であるか濃密な上層雲であるかを判別する。その他、反
射強度の大きい雪や氷も明るく写るが、過去の画像と比較した場合に移動や変化があるか ( 速いか否か )
によって雲と積雪・氷を区別する。
・⑨～⑯赤外画像は、赤外放射の強度を画像化したものである。放射強度が小さいものほど明るく写るた
め、温度の低い上層の雲ほど明るくなる。
・⑰～㉑水蒸気画像は、水蒸気による吸収の大きい波長帯を観測した結果である。水蒸気画像は中層以上
の大気の水蒸気量を反映し、水蒸気量が多いほど放射強度が小さくなることから、明るく写ることにな
る ( 水蒸気量が少なければ、下層からの放射を透過するため、相対的に放射強度が大きくなり、暗く写る )。
水蒸気画像は、強風軸の解析や上層渦の解析などにも利用される。
・㉒～㉓ 3.7 μ m 帯センサーはひまわり 6 号から搭載されたセンサーであり、日中と夜間で写り方が変
わる。日中の画像は可視画像に近いが、雪・氷は暗くなる。夜間の画像は赤外画像に近いが、赤外画像
に比べて下層雲が明るく写る特徴がある。
・なお、赤外観測には、異なる波長帯を観測するふたつのセンサーが用いられていることから、輝度温度
の差 ( 赤外 1 －赤外 2) を取った差分画像が作成されている。同様に、3.7 μ m 帯と赤外 1 画像の輝度
温度の差を取った 3.7 μ m 差分画像も作成されている。
練習問題 9　気象衛星画像の利用 2
【解答】
a：トランスバースライン　b：雲バンド　c：シーラスストリーク　d：フックパターン　e：CDO (Central Dense Overcast)　f：筋状雲　g：クローズドセル　h：オープンセル
i：ドライスロット
【ポイント】
・代表的な雲パターンを気象衛星画像から判断する。
・可視画像、赤外画像、水蒸気画像のそれぞれに特徴的な雲のパターンは、擾乱の盛衰とも関係が深いた
め、基本事項として理解しておきたい。
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ステップアップコース
ステップ①観測マスター
練習問題1～9
練習問題1 ステップアップポイント
• アメダス四要素→降水量・気温・風・日照時間
• 積雪は主に雪の多い所で観測。
• 大気現象がない場合は雲量で天気を決める。
雲量0～1
8分雲量では0～1
雲量2～8
雲量9～10
8分雲量では2～6 8分雲量では7～8
快晴
晴
主に上層雲→薄曇
その他→曇
• 10分雲量には0+、10‐があることにも留意。
練習問題2 ステップアップポイント
• 海上気象観測→波の観測が特徴
• 有義波高→高い方から1/3を取って平均した
波。
• 海洋ブイは気温、風、波向の観測は行わない。
練習問題3 ステップアップポイント
• 気圧→状態方程式と静力学平衡の関係を使っ
て海面更正する。観測点から海抜0ｍまでの気
温減率は0.5℃/100mとし仮温度を使う。
• 降水量は0.5mm単位。感雨器を使って、気象台
などでは降水の有無を判断する。
• 気温、風速の観測基準高度はそれぞれ1.5m、
10mだが、周囲の環境により基準と異なる場合
がある。
• 突風率＝最大瞬間風速/風速
• 積雪深はある時間に積もっている雪の深さ。
降雪深はある単位時間に降り積もった雪の
深さ。降雪深はその時間で観測した積雪深の
差で求める。
• 日照時間は直達日射量が基準。
練習問題4 ステップアップポイント
• ラジオゾンデ→GPSを使用。気圧・気温・湿度
は直接観測。高度は状態方程式と静力学平
衡の関係を使って計算。風はGPS衛星でゾン
デの軌跡を追うことで計算。
• ゾンデの観測上限は約30ｋｍ。ただし湿度は
気温が-40℃以下になると観測しない。
• 日射による昇温を補正している。
• ウインドプロファイラ→ドップラー効果を利用。
降水粒子がある場合は観測上限は9km。ない
場合は3～5km。空気が乾燥しているほど観測
できる上限が低くなる。
• 降水粒子の落下速度の違いによって雨雪判
別できる。
• ウインドプロファイラは風のみ。気象レーダー
の代わりにはならない。
練習問題5 ステップアップポイント
• 現在の気象レーダーはすべてドップラーレー
ダー。降水だけでなく、風も観測する。
• 欠点を押えておくこと。
• 解析雨量→気象レーダで観測した値をアメダ
スなど直接観測した値で補正。直接観測を
行っていない海上のデータは陸上の補正値
を参考に補正している。精度は上がるが誤差
がすべて消えるわけではない。
練習問題6 ステップアップポイント
• 気象衛星は「静止気象衛星」と「極軌道衛星」
の2種。
• 静止気象衛星は定点観測ができるが、高緯
度の観測に不向き（極域は観測できない）。
• 極軌道衛星は高緯度の観測ができるが、定
点観測できない。
練習問題7 ステップアップポイント
• 可視画像と赤外画像。
可視画像
赤外画像
長所
解像度が高い。
下層の雲も観測
できる。
昼夜問わず観測
できる。
短所
夜間の観測がで
きない。
朝夕など太陽高
度が低い時は雲
の判別が難しい。
下層の雲の判別
が難しい。
可視画像に比べ
ると解像度が落
ちる。
練習問題8 ステップアップポイント
画像の種類
明るさからわかること
可視画像
雲の厚み
赤外画像
雲頂高度
水蒸気画像
中上層の水蒸気量の多寡
3.7μm帯画像
日中→可視画像に近いが雪氷は可視画像に比べ
ると暗く写る。従って日中の雪氷を判別できる。
夜間→赤外画像に近いが下層雲は赤外画像に比
べると白く写る。従って夜間の下層雲を判別できる。
・薄い上層雲などは赤外画像で灰色に映ることがある。
・水蒸気画像でわかるのはあくまで「中上層」の水蒸気量の多寡。
・「明域」「暗域」は水蒸気画像で使われる表現。他の画像では使わ
ない。
・水蒸気画像は中上層の気流を見るために使う。
・赤外線センサーの温度の差をとった差分画像は黄砂や火山灰の
検出に使われている。
練習問題9 ステップアップポイント
• 代表的な雲パターンは覚えよう。
• 特に覚えたいパターン
→バルジ、フック：発達する温帯低気圧に対応
→ドライスロット：最盛期に至った温帯低気圧に
対応。
→シーラスストリーク、トランスバースライン：
ジェット気流に対応。
気象衛星 補足
• 雲の形状以外に観測するもの（衛星プロダクト）
①温度。
②黄砂・火山灰などエーロゾル。
③風向風速。
④ジェット気流の位置。
⑤雲頂高度→雲頂温度より
⑥雪氷域
⑦雲量格子点情報
⑧鉛直気温・水蒸気量分布→極軌道衛星
⑨オゾン分布→極軌道衛星
ステップアップコース
ステップ①観測マスター
練習問題1～9 終わり