「大気の大循環」と「気候変動」は、学科一般で合わせて毎回1〜2問出ます。大循環はハドレー循環・フェレル循環・極循環と地上の風系(貿易風・偏西風・極偏東風)、モンスーン、日本の四季の気圧配置。気候変動は、放射強制力と気候感度、温室効果ガスとエーロゾルの役割、フィードバック、エルニーニョ・ラニーニャ、そして観測された事実(世界と日本の気温上昇、海面水位、大雨の増加)まで。気候変動は毎年数値が更新されるので、IPCC第6次評価報告書(2021〜23年)と気象庁の気候変動監視レポートにもとづく最新値で整理します。この記事は出題傾向、4つの図解、オリジナル問題15問+一問一答20問で構成しています。
やん
出題傾向|第55〜65回でどう出たか
直近11回でこの分野に分類できる出題はのべ17問(1回あたり1〜2問)。気候変動は「一般知識」の最後の問題(問15)として毎回1問出るのが定番です。
| 分野・論点 | 出題頻度 | 典型的な問われ方 |
|---|---|---|
| 気候変動の観測事実と将来予測 | ◎ ほぼ毎回 | 世界・日本の気温上昇量、海面水位、北極海氷、大雨の頻度、猛暑日の増加、成層圏の寒冷化 |
| 放射強制力・温室効果ガス・エーロゾル | ○ 2回に1回 | 各因子の正負と大きさの順、CO₂濃度の推移、エーロゾルの直接・間接効果、火山噴火 |
| 大気の大循環 | ○ 2回に1回 | 3つの循環の名称と直接・間接、地上風系、亜熱帯高圧帯の成因、熱輸送の担い手 |
| エルニーニョ・ラニーニャ | ○ 2回に1回 | しくみ(貿易風と湧昇)、日本への影響(冷夏暖冬/猛暑寒冬の傾向)、南方振動 |
| フィードバック・気候感度 | △ 3回に1回 | 水蒸気・雪氷アルベドは正、雲は不確実、CO₂倍増で約3℃ |
| モンスーン・日本の四季 | △ 3回に1回 | 冬の北西季節風・夏の南東季節風、西高東低、梅雨の気圧配置 |
- 大循環は「ハドレー(直接)・フェレル(間接)・極(直接)」と地上の「貿易風・偏西風・極偏東風」、高圧帯は30°と極、低圧帯は赤道と60°
- 気候変動の数値:世界平均気温は産業革命前比約1.1℃(2011〜2020)、10年あたり約0.2℃、日本は100年で約1.4℃、CO₂約420ppm(産業革命前280)、CO₂倍増の放射強制力約3.7W/m²、気候感度約3℃(2.5〜4℃)
- 放射強制力の符号:温室効果ガス+、対流圏オゾン+、エーロゾル−(直接・間接とも)、成層圏オゾン減少はわずかに−、太陽活動はごくわずか+
- エルニーニョは「貿易風が弱まる→東部の湧昇が弱まる→東部の海面水温が上がる」。日本は冷夏・暖冬の傾向(「必ず」ではない)
大気の大循環|3つの循環と地上の風
| 循環 | 緯度 | 型 | しくみ | 地上の風系・気圧帯 |
|---|---|---|---|---|
| ハドレー循環 | 0〜30° | 直接循環(暖気が上昇し寒気が下降) | 赤道付近(熱帯収束帯)で暖気が上昇し、上空を極向きに流れてコリオリ力で西風(亜熱帯ジェット)になり、30°付近で下降 | 貿易風(北東風)、亜熱帯高圧帯(下降流、砂漠) |
| フェレル循環 | 30〜60° | 間接循環(寒気側で上昇、暖気側で下降) | 平均場に現れる見かけの循環。実際には温帯低気圧・高気圧(擾乱)が暖気を北へ、寒気を南へ運ぶ | 偏西風、亜寒帯低圧帯(60°付近、寒帯前線) |
| 極循環 | 60〜90° | 直接循環 | 極で冷えた空気が下降し、地上を赤道向きに流れる | 極偏東風、極高圧帯 |
大循環の役割は低緯度の熱の余剰を高緯度へ運ぶこと(緯度別の放射収支)です。低緯度ではハドレー循環という平均的な流れで運びますが、コリオリ力の効く中緯度では東西一様な循環では運べず、温帯低気圧・高気圧の波(擾乱)が運びます。海洋も熱輸送の3〜4割を担い、黒潮・湾流のような西岸境界流が主役です。もう一つ、大循環は角運動量も運びます。貿易風帯では地表から大気が西向きの角運動量を受け取り(東風が地面に減速される)、偏西風帯で地表に返す。この収支があるので偏西風は際限なく強まりません。
モンスーンと日本の四季
| 季節 | 気圧配置 | 風・天気 | 主役の気団 |
|---|---|---|---|
| 冬 | 西高東低。シベリア高気圧とアリューシャン低気圧 | 北西の季節風。日本海側で雪、太平洋側は乾燥した晴れ(東京の冬が晴れる理由) | シベリア気団 |
| 春・秋 | 移動性高気圧と温帯低気圧が交互に通過 | 3〜4日周期の天気変化。春は黄砂・強風、秋は秋雨前線(秋雨前線) | 揚子江気団 |
| 梅雨 | オホーツク海高気圧と太平洋高気圧の間に梅雨前線が停滞 | 前線の南側の暖湿気で大雨。北日本の太平洋側はやませ | オホーツク海気団・小笠原気団 |
| 夏 | 南高北低。太平洋高気圧が日本を覆う | 南東の季節風。蒸し暑く、内陸で雷雨。太平洋高気圧の縁を台風が北上 | 小笠原気団 |
モンスーン(季節風)は海陸風の季節版で、夏は暖まりやすい大陸が低圧になって海から陸へ、冬は冷えた大陸が高圧になって陸から海へ吹きます。アジアモンスーンは世界最大で、インドの夏の南西モンスーン、日本の冬の北西季節風・夏の南東季節風がその一部です。チベット高原の加熱が夏のモンスーンを強めることも出題されます。
エルニーニョ・ラニーニャ|海と大気の連動
| 平常時 | エルニーニョ | ラニーニャ | |
|---|---|---|---|
| 貿易風 | 東風が暖水を西へ寄せる | 弱まる | 強まる |
| 東部太平洋(ペルー沖)の海面水温 | 冷水の湧昇で低い | 高い(湧昇が弱まる)。基準値より+0.5℃以上が6か月続く | 低い |
| 対流活発域(積乱雲) | インドネシア付近 | 東へずれて日付変更線付近 | 西へ偏りインドネシア付近で活発 |
| 日本への影響(傾向) | — | 夏:太平洋高気圧の張り出しが弱く冷夏・長梅雨。冬:西高東低が弱く暖冬 | 夏:猛暑。冬:寒冬・日本海側大雪 |
| 周期 | — | 2〜7年に1回、1年程度続く | 同左 |
大気側の変化が南方振動で、タヒチ(東)とダーウィン(西)の海面気圧の差(南方振動指数)で表します。エルニーニョ時は東部で気圧が下がり指数は負。海(エルニーニョ)と大気(南方振動)は一体の現象なので、まとめてENSOと呼びます。日本への影響は「傾向」であって「必ず」ではなく、実際に今年の冬の見通しは他の要因も含めて判断します。
放射強制力と気候感度|温暖化の物理
| 用語 | 意味 | 数値 |
|---|---|---|
| 放射強制力 | ある因子が大気上端(対流圏界面)の放射収支をどれだけ変えるか(W/m²)。正で温暖化、負で寒冷化 | CO₂濃度倍増で約3.7W/m²。人為起源の合計(1750→2019)約2.7W/m² |
| 気候感度(平衡気候感度) | CO₂濃度が倍増して平衡に達したときの世界平均気温の上昇 | 約3℃(2.5〜4℃の可能性が高い)。フィードバックがなければ約1.2℃ |
| 正のフィードバック | 昇温をさらに強める | 水蒸気(暖まると水蒸気が増え温室効果が強まる。最大)、雪氷アルベド(雪氷が減るとアルベドが下がる)、永久凍土からのメタン |
| 負のフィードバック | 昇温を抑える | プランク応答(暖まるほど赤外放射が増える、σT⁴)、気温減率フィードバック |
| 不確実なもの | 符号や大きさに幅 | 雲(低い雲が減ると正、高い雲が増えると正、低い雲が増えると負) |
| 因子 | 放射強制力の符号 | しくみ |
|---|---|---|
| CO₂・CH₄・N₂O・ハロカーボン | + | 長寿命温室効果ガス。CO₂は約280→約420ppm、CH₄約0.7→約1.9ppm、N₂O約0.27→約0.33ppm |
| 対流圏オゾン | + | 大気汚染で増加。温室効果ガスでもある |
| 成層圏オゾンの減少 | わずかに− | オゾン層破壊。ただしフロン自体は強い温室効果ガス(+) |
| エーロゾル(硫酸塩など) | − | 直接効果:太陽放射を散乱・反射。間接効果:凝結核が増えて雲粒が小さく多くなり雲のアルベドが上がる。すす(黒色炭素)は吸収するので+ |
| 火山噴火 | −(数年) | 成層圏に硫酸エーロゾルが滞留。1991年ピナトゥボで世界平均気温が約0.5℃低下 |
| 太陽活動 | ごくわずか+ | 11年周期の変動は約0.1%。近年の昇温の主因ではない |
| 土地利用(森林伐採など) | −(アルベド) | 農地化でアルベドが上がる。ただしCO₂放出は+ |
| 都市化(ヒートアイランド) | 局地的+ | 世界平均への寄与は小さい。日本の都市の昇温の一部 |
観測された変化と将来予測|数値を最新に
| 項目 | 観測された事実(IPCC AR6・気象庁) |
|---|---|
| 世界平均気温 | 2011〜2020年は1850〜1900年より約1.1℃高い。1970年以降の昇温は10年あたり約0.2℃。2023年・2024年は約1.4〜1.5℃で観測史上最高 |
| 日本の平均気温 | 100年あたり約1.4℃上昇(世界より大きい:中緯度の陸上のため)。猛暑日(35℃以上)の日数は増加、冬日は減少 |
| 昇温の地域差・時間帯差 | 高緯度(北極)で大きい(雪氷アルベドのフィードバック)、陸上が海上より大きい、夜間(最低気温)の上昇が日中より大きい(気温の日較差が縮小) |
| 成層圏 | 寒冷化(CO₂増加とオゾン減少)。対流圏昇温・成層圏寒冷化の組み合わせが「温室効果ガスによる温暖化」の指紋 |
| 海面水位 | 1901〜2018年で約20cm上昇。近年は年約3.7mm。原因は海水の熱膨張と氷河・氷床の融解 |
| 海洋 | 熱の9割以上を海洋が吸収。CO₂の吸収で海洋酸性化(pH低下)。海面水温は世界で100年あたり約0.6℃、日本近海は約1.3℃上昇 |
| 雪氷 | 北極海の海氷面積は減少(9月の最小面積が10年あたり約13%減)。山岳氷河の後退、グリーンランド・南極氷床の質量減少 |
| 降水 | 日本では1時間50mm以上の短時間強雨の回数が1980年前後の約1.5倍。無降水日も増加(降り方の極端化)。降雪量は日本海側で減少傾向 |
| 将来予測 | 排出シナリオによるが、21世紀末に1850〜1900年比で1.4〜4.4℃上昇(AR6)。日本は4℃上昇シナリオで猛暑日が年間約20日増、大雨の頻度が約2倍 |
パリ協定は「産業革命前比の昇温を2℃より十分低く、1.5℃に抑える努力」を目標とし、1.5℃に抑えるには2050年ごろにCO₂の実質排出ゼロ(カーボンニュートラル)が必要とされます。試験では「気温上昇はCO₂の累積排出量にほぼ比例する」という関係も問われます。
ひっかけ10選
| 選択肢の言い方 | 正誤 | なぜ |
|---|---|---|
| フェレル循環は暖気が上昇し寒気が下降する直接循環である | × | 間接循環。平均場に現れる見かけの循環 |
| 中緯度の南北熱輸送はフェレル循環が主に担っている | × | 温帯低気圧・高気圧(擾乱)が主役 |
| 亜熱帯高圧帯は放射冷却で空気が重くなってできる | × | ハドレー循環の下降流による力学的高気圧。放射冷却は冬のシベリア高気圧 |
| エルニーニョ時には貿易風が強まり、東部太平洋の海面水温が上がる | × | 貿易風は弱まる |
| エルニーニョが発生すると日本は必ず冷夏になる | × | 「傾向」であり必ずではない |
| エーロゾルの増加は正の放射強制力をもつ | × | 散乱と雲のアルベド増で負(すすは例外的に正) |
| 近年の温暖化の主因は太陽活動の活発化である | × | 太陽活動の変動は約0.1%で放射強制力はごくわずか |
| 温暖化に伴い成層圏の気温も上昇している | × | 成層圏は寒冷化 |
| 気温上昇は日中の最高気温のほうが夜間の最低気温より大きい | × | 夜間・最低気温の上昇のほうが大きく日較差は縮小 |
| 水蒸気フィードバックは温暖化を強める正のフィードバックである | ○ | 最大の正のフィードバック |
オリジナル問題15問
数値問題は「最新の代表値」で判断。過去問は気象業務支援センターで。
- ① ハドレー循環は緯度30〜60°に見られる間接循環である
- ② フェレル循環は中緯度の平均場に現れる間接循環で、実際の熱輸送は主に温帯低気圧などの擾乱が担う
- ③ 極循環は暖気が上昇する間接循環である
- ④ 亜熱帯高圧帯はフェレル循環の上昇流に対応する
- ⑤ 貿易風は中緯度の地上で吹く西風である
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②。ハドレー(0〜30°)と極循環は直接循環。亜熱帯高圧帯はハドレー循環の下降流。貿易風は低緯度の北東風。
- ① 冬の放射冷却で地表付近の空気が重くなってできる背の低い高気圧である
- ② ハドレー循環の下降流に伴う背の高い高気圧で、その下では砂漠が広がりやすい
- ③ 緯度60°付近に位置する
- ④ 上空では低気圧になっている
- ⑤ 熱帯収束帯と同じものである
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②。力学的にできる温暖高気圧(背が高い)。太平洋高気圧・サハラ砂漠。
- ① 熱輸送は大気だけが担い、海洋の寄与はない
- ② 低緯度ではハドレー循環、中緯度では温帯低気圧などの擾乱が主に熱を運ぶ
- ③ 中緯度ではフェレル循環が熱輸送のほとんどを担う
- ④ 熱は常に高緯度から低緯度へ運ばれる
- ⑤ 熱輸送が最大になるのは極付近である
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②。海洋も3〜4割を担う。輸送は低緯度→高緯度で、中緯度(40°付近)で最大。
- ① 冬は南高北低の気圧配置で北西の季節風が吹く
- ② 夏は西高東低の気圧配置となる
- ③ 梅雨はオホーツク海高気圧と太平洋高気圧の間に前線が停滞して起こる
- ④ 春と秋は移動性高気圧が停滞して晴天が長く続く
- ⑤ 冬の季節風は太平洋側に大雪をもたらす
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③。冬は西高東低、夏は南高北低。春秋は移動性高気圧と低気圧が交互に通過。冬の雪は日本海側。
- ① 太平洋赤道域の貿易風が強まり、東部の海面水温が平年より低くなる現象
- ② 太平洋赤道域の貿易風が弱まり、東部(ペルー沖)の海面水温が平年より高い状態が半年以上続く現象
- ③ 大西洋で発生する現象である
- ④ 数十年に一度しか発生しない
- ⑤ インドネシア付近の対流活動が平常時より活発になる
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②。ラニーニャが逆。2〜7年に1回。対流域は東へずれる。
- ① エルニーニョ時の日本は猛暑・寒冬になる傾向がある
- ② ラニーニャ時の日本は冷夏・暖冬になる傾向がある
- ③ エルニーニョ時の日本は冷夏・暖冬になる傾向がある
- ④ エルニーニョが発生すると日本は必ず冷夏になる
- ⑤ エルニーニョは日本の天候に影響しない
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③。エルニーニョ=冷夏・暖冬の傾向、ラニーニャ=猛暑・寒冬の傾向。「傾向」であり必ずではない。
- ① 北大西洋の気圧のシーソー現象である
- ② 東部太平洋(タヒチ)と西部(ダーウィン)の海面気圧が逆向きに変動する現象で、エルニーニョと一体(ENSO)である
- ③ エルニーニョ時には南方振動指数が正になる
- ④ 成層圏の東西風の周期的な逆転である
- ⑤ 海面水温とは無関係である
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②。エルニーニョ時は東部で気圧が下がり指数は負。成層圏の東西風の逆転は準二年周期振動(QBO)。
- ① 負の放射強制力は温暖化をもたらす
- ② CO₂濃度が倍増したときの放射強制力は約37W/m²である
- ③ 人為起源の放射強制力のうち最も大きいのはメタンによるものである
- ④ 硫酸塩エーロゾルの増加は負の放射強制力をもつ
- ⑤ 太陽活動の変化は近年の温暖化の主因である
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④。正が温暖化。CO₂倍増で約3.7W/m²。最大はCO₂。太陽活動の寄与はごくわずか。
- ① エーロゾルは太陽放射を散乱して地表に届く日射を減らす(直接効果)
- ② エーロゾルが増えると凝結核が減り、雲のアルベドが下がる
- ③ エーロゾルの間接効果は正の放射強制力をもつ
- ④ 火山噴火で成層圏に入ったエーロゾルは地球を温暖化させる
- ⑤ すす(黒色炭素)は太陽放射を反射して寒冷化させる
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①。間接効果:凝結核が増え雲粒が小さく多くなり雲のアルベドが上がる(負)。火山は寒冷化(ピナトゥボで約0.5℃)。すすは吸収して正。
- ① CO₂濃度が倍増したときの世界平均気温の上昇量で、約3℃(2.5〜4℃)と推定されている
- ② フィードバックを含めない場合の値は約5℃である
- ③ 雲のフィードバックは符号が確定しており正である
- ④ 水蒸気フィードバックは負のフィードバックである
- ⑤ 気候感度は0.5℃程度である
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①。フィードバックなしで約1.2℃、水蒸気で増幅。雲は不確実性が最大。
- ① 雪氷が減るとアルベドが上がり昇温が抑えられる
- ② 気温が上がると大気中の水蒸気が増え、温室効果が強まってさらに昇温する
- ③ 気温が上がると地球からの赤外放射が減る
- ④ 永久凍土の融解はメタンを吸収して昇温を抑える
- ⑤ すべてのフィードバックは負である
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②(水蒸気フィードバック、最大の正)。雪氷減少はアルベド低下で正。赤外放射はσT⁴で増える(負のプランク応答)。永久凍土のメタン放出は正。
- ① 2011〜2020年の世界平均気温は1850〜1900年より約3℃高い
- ② 世界平均海面水位は20世紀以降ほぼ変化していない
- ③ 日本の年平均気温は100年あたり約1.4℃上昇している
- ④ 温暖化に伴い成層圏の気温も上昇している
- ⑤ 気温上昇は海上のほうが陸上より大きい
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③。世界は約1.1℃、海面水位は約20cm上昇、成層圏は寒冷化、陸上のほうが大きい。
- ① 昇温は赤道付近で最も大きい
- ② 昇温は北極域で大きく、雪氷アルベドのフィードバックが効いている
- ③ 最高気温の上昇が最低気温の上昇より大きく、日較差は拡大している
- ④ 昇温は海上のほうが陸上より大きい
- ⑤ 南半球のほうが北半球より昇温が大きい
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②。夜間・最低気温の上昇が大きく日較差は縮小。陸上>海上、北半球>南半球(陸が多い)。
- ① 1時間50mm以上の短時間強雨の年間回数は1980年前後と比べて減少している
- ② 1時間50mm以上の短時間強雨の年間回数は1980年前後の約1.5倍に増加している
- ③ 年間の降水日数は増加している
- ④ 日本海側の降雪量は増加傾向にある
- ⑤ 降水量の年々変動は小さくなっている
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②。無降水日も増え、降り方が極端化。降雪は減少傾向。
- ① 温室効果ガスの排出をすぐに止めれば、気温は直ちに産業革命前に戻る
- ② 21世紀末の世界平均気温の上昇量はシナリオによらず一定である
- ③ 世界平均気温の上昇量は、CO₂の累積排出量にほぼ比例する
- ④ パリ協定の目標は昇温を5℃以内に抑えることである
- ⑤ 将来の海面水位は低下すると予測されている
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③。累積排出量との比例関係から「カーボンバジェット」が定義される。パリ協定は2℃より十分低く、1.5℃に抑える努力。海面水位は上昇が続く。
一問一答20問|分野別の成績が出ます
気候変動と大気の大循環 一問一答20問
数値は最新の代表値(1.1℃・1.4℃・3.7W/m²・3℃・1.5倍)で。
この分野でよくある質問
Q. 気候変動の数値は毎年変わりますが、どれを覚えればいいですか?
A. IPCC第6次評価報告書(世界平均気温+1.1℃、海面水位+20cm、気候感度約3℃)と気象庁の気候変動監視レポート(日本100年で約1.4℃、短時間強雨1.5倍)の代表値です。試験の選択肢は桁が違う値で作られることが多く、細かい小数まで問われることはまれです。
Q. エルニーニョで日本が冷夏になる理由は?
A. 対流活動が東へずれるとフィリピン付近の対流が弱まり、太平洋高気圧の日本への張り出しが弱くなるためです。冬は西高東低が弱まり暖冬傾向になります。ただしあくまで傾向です。
Q. 放射強制力と気候感度の違いは?
A. 放射強制力は「原因の強さ」(W/m²)、気候感度は「その結果どれだけ気温が上がるか」(℃)です。CO₂倍増で3.7W/m²の強制力→フィードバック込みで約3℃の昇温、という対応です。
Q. 大循環の問題で気をつけることは?
A. 「フェレル循環は間接循環で、熱輸送は擾乱が担う」「亜熱帯高圧帯は力学的な高気圧で放射冷却ではない」の2点です。
Q. この分野は専門知識や実技と重なりますか?
A. 専門知識の季節予報・エルニーニョ監視速報・気候情報と重なります。実技では冬型(西高東低)や梅雨の気圧配置として天気図に出てきます。
- 大循環はハドレー(直接)・フェレル(間接)・極(直接)、地上は貿易風・偏西風・極偏東風。中緯度の熱輸送は擾乱
- エルニーニョは貿易風が弱まり東部太平洋が高温、日本は冷夏・暖冬の傾向。ラニーニャは逆。南方振動と一体でENSO
- 放射強制力はCO₂が最大(倍増で3.7W/m²)、エーロゾル・火山は負、太陽はごくわずか。気候感度約3℃、水蒸気が最大の正フィードバック、雲は不確実
- 観測:世界+1.1℃(10年で0.2℃)、日本100年で1.4℃、海面20cm、成層圏は寒冷化、北極・陸上・夜間で昇温大、短時間強雨1.5倍
- 昇温はCO₂累積排出量に比例。1.5℃目標には2050年ごろの実質排出ゼロ
出典:IPCC第6次評価報告書(2021〜2023)、気象庁「気候変動監視レポート2024」「エルニーニョ現象について」「日本の気候変動2025」、気象業務支援センター「気象予報士試験 過去の試験問題」。オリジナル問題の設問・選択肢は当サイト作成です。数値は年々更新されるため最新の資料で確認してください。
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