気象予報士試験 実技パターン別⑥「寒冷渦・上層トラフ」完全解説|500hPa図での見つけ方(閉じた等高度線・等温線・切離)・上層ほど明瞭で動きが遅い理由・東側で不安定になる理由と雷雨/ひょう/竜巻・水蒸気画像の暗域と圏界面・トラフの深まりと切離・記述の型|出題傾向とオリジナル問題15問(記述模範解答つき)+一問一答20問【元気象庁職員が解説】

紫の色調の日本地図に、上空の渦を思わせる大きな光と雷の線を重ねたイメージ 気象

寒冷渦(切離低気圧・上層の寒冷低気圧)と上層トラフは、実技試験で4回に1回主題になり、温帯低気圧・梅雨前線・冬型の題の中でも「上層の寒気」として必ず登場します。設問の型は、500hPa天気図で寒冷渦を見つける(閉じた等高度線と等温線、−30℃以下の寒気核)、地上では不明瞭・動きが遅い理由、東〜南東側で大気が不安定になる理由(雷雨・ひょう・竜巻)、水蒸気画像の暗域、圏界面の低下(高渦位)、トラフの深まりと切離、そして「大気の状態が非常に不安定と判断できる根拠」の記述です。学科一般のロスビー波・ブロッキング、渦度・位置渦度、安定度が土台です。この記事は出題傾向、3つの図解、読み方、記述の型、オリジナル問題15問(記述模範解答つき)+一問一答20問で構成しています。

のぶ
やん
5月の晴れた午後に突然の雷雨とひょう。予報官はこれを「上空に寒気を伴った低気圧(寒冷渦)」で説明します。地上天気図には何も見えないのに、500hPaを見ると閉じた低気圧が居座っている。「上を見なければ分からない」現象の代表で、実技では500hPa図の読み取りが得点の鍵です。

出題傾向|第55〜65回の実技でどう出たか

直近11回・22題のうち、寒冷渦・上層の寒気が主題の題は5題。他のパターンの中で「上空の寒気」として問われる設問を含めると、ほぼ毎回登場します。

分野・論点出題頻度典型的な問われ方
500hPa図での寒冷渦の特定◎ 出るときは必ず閉じた等高度線・等温線、中心の気温、渦度の極大、地上との対応
大気が不安定になる理由の記述◎ 出るときは必ず「上空に寒気、下層は日射で昇温、気温減率が大きい」+「東側で上昇流」
寒冷渦の動きと持続○ 2回に1回偏西風から切り離され動きが遅い・不規則、数日停滞
水蒸気画像・圏界面・渦位○ 2回に1回暗域=乾燥した沈降域、圏界面の低下、高渦位の空気の侵入
激しい現象(雷雨・ひょう・竜巻)の予想○ 2回に1回午後の発生、SSI・CAPE、竜巻注意情報
トラフの深まり・切離・ブロッキング△ 3回に1回偏西風の蛇行、トラフ前面の地上低気圧の発生
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このパターンの攻略ポイント
  • 寒冷渦の3つの特徴:①500hPaで等高度線と等温線が閉じ中心が最も低温(−30℃以下)②上層ほど明瞭で地上は不明瞭③偏西風から切り離され動きが遅い・不規則
  • 危険なのは東〜南東側:上昇流域で、上空の寒気+日射による地上の昇温で気温減率が大きく不安定→午後に雷雨・ひょう・竜巻・突風
  • 水蒸気画像では中心付近が暗域(乾燥した沈降域)、圏界面が低く成層圏の高渦位の空気が下がる
  • 記述の型:「上空に−○℃の寒気が入り、下層は日射で昇温するため気温減率が大きくなり、大気の状態が非常に不安定になる」

寒冷渦の見つけ方|500hPa図の3つの印

西東北 ↑偏西風の主流(5700m)低閉じた等高度線(5460m など)等温線も閉じる:中心 −30℃以下(寒気核)南東〜東側:上昇流+上空の寒気→ 大気の状態が非常に不安定  雷雨・ひょう・竜巻・突風西〜南西側:下降流・乾燥動きは遅い・不規則主流から切り離されて数日停滞。水蒸気画像では中心付近が暗域(乾燥した沈降域)、渦度は正の極大
図1 500hPa天気図の寒冷渦。閉じた等高度線・閉じた等温線・偏西風の主流からの切り離し
資料見るポイント答案での言い方
500hPa高度等高度線が閉じた低気圧で、北側の偏西風の主流(等高度線が密な帯)から離れている(切離)。トラフのままなら主流とつながっている「500hPaでは等高度線が閉じた低気圧が主流から切り離されている」
500hPa気温等温線も閉じて中心が最も低温(−30℃以下、冬は−36℃以下、夏でも−15〜−20℃)。等温線と等高度線がほぼ重なる(寒気核)「等温線が閉じ、中心付近に−30℃以下の寒気を伴う」
500hPa渦度中心に正渦度の極大。周囲の渦度移流は小さい(動かない)
300hPaジェット気流が寒冷渦を避けて南北に迂回。寒冷渦の南側にジェットが回り込む
地上天気図対応する低気圧は不明瞭(弱い低気圧・気圧の谷程度)。上層の低気圧が下まで達しない「地上では対応する低気圧は不明瞭」
水蒸気画像中心付近が暗域(乾燥した沈降域、成層圏起源の空気)、周囲を明域が回る。暗域の縁で対流雲「水蒸気画像で中心付近に暗域」
エマグラム対流圏中層〜上層が低温で気温減率が大きい、圏界面が低い(7〜8km)、日中は地上付近の減率も大きい
寒冷渦の見つけ方。理論は高層天気図の見方で

構造と特徴|なぜ上層ほど明瞭で動きが遅いか

西東圏界面地上圏界面が低い(成層圏の乾いた空気が下がる:高渦位)寒気核(−30℃以下)上昇流積乱雲東〜南東側:日射で地上が暖まり上空は寒気→減率大で不安定下降流・乾燥西〜南西側:晴れ地上では低気圧が不明瞭なことが多い(上層ほど明瞭)。午後に雷雨・ひょう・突風。夜は不安定が弱まる
図2 寒冷渦の断面。中心は寒気核で圏界面が低く、東側で上昇流・不安定
論点正しい理解
成因偏西風のトラフが深まって南北の振幅が大きくなり、くびれて主流から切り離される(切離低気圧)。ブロッキング(偏西風の大蛇行の停滞)に伴いやすい。春(4〜6月)と秋に日本付近で多い。冬は里雪型の大雪、夏は猛暑の合間の激しい雷雨
寒気核と上層ほど明瞭中心が周囲より冷たいので、層厚の関係(層厚は気温に比例)から上に行くほど周囲との高度差が大きくなり低気圧が明瞭。地上では気圧の差がほとんどなくなる(台風の暖気核と逆)
動きが遅い理由偏西風の主流から切り離されているため流されない。数日〜1週間停滞したり、西へ戻ったりする。ロスビー波の長波の性質(長波は西進)
圏界面と渦位中心付近で圏界面が低く(7〜8km)、成層圏の乾いた高渦位の空気が対流圏中層まで下がる。これが水蒸気画像の暗域。渦位の保存(位置渦度)で強い低気圧性循環
解消主流のトラフと再びつながって東へ流される、または次第に弱まって消える。地上低気圧が東側で発生して発達すると寒冷渦もそれに取り込まれる
寒冷渦の構造の頻出論点

不安定と激しい現象|東〜南東側に注意

論点正しい理解
不安定の理由上空に寒気(500hPa −30℃など)があり、地上は日射で昇温するので、気温減率が大きくなり条件付き(絶対)不安定。SSIが大きく負、CAPEが大きい(SSI・CAPEの計算)
場所寒冷渦の東〜南東側:トラフ前面と同じで正渦度移流・上昇流があり、持ち上げが加わる。西〜南西側は下降流で晴れ
時間帯午後〜夕方:日射で地上付近が最も暖まり減率が最大。夜は安定化して弱まる(日変化が明瞭)
現象雷雨・ひょう・竜巻・突風(ダウンバースト)・短時間の強い雨。積乱雲は単発〜マルチセル。5月のひょう害、突風被害の典型。雪の季節は雪雲の発達(里雪型)
予報の難しさ積乱雲の発生場所は予測しにくいが、「不安定な環境」は予測できる。雷注意報・竜巻注意情報・大気の状態が非常に不安定という気象情報で注意喚起
記述の根拠「500hPaに−○℃の寒気」「地上の予想気温○℃」「SSI負」「850hPa(または地上)と500hPaの気温差が○℃以上」「湿数」
寒冷渦に伴う不安定

気温差で不安定を判定する目安として、500hPaと850hPaの気温差が35℃以上(減率で約7℃/km以上)、または地上と500hPaの気温差が45℃以上といった数字が使われます。例:500hPa −30℃、850hPa +8℃なら差は38℃で不安定。実技では「与えられた資料から気温差を計算し、条件付き不安定であることを述べよ」の形で出ます。

上層トラフ|深まり・切離・ブロッキング

① トラフ偏西風が南に凸② 深まる南北の振幅が増大③ くびれる主流とつながりが細く④ 切離主流から離れ寒冷渦に低ブロッキング(偏西風の大蛇行の停滞)に伴って発生しやすい。春(4〜6月)と秋に日本付近で多い
図3 トラフが深まって切離し寒冷渦になるまで
  • トラフの深まり:等高度線の南への張り出しが大きくなり、トラフ底の高度が下がる(5400m→5340mなど)。深まる=寒気が南下。トラフ前面(東側)で正渦度移流が強まり地上低気圧が発達(温帯低気圧の記事)
  • トラフの軸の傾き:軸が西に傾く(北西−南東)と発達期、東に傾く(北東−南西)と衰弱期・寒気の切り離しが起きやすい
  • 切離:トラフのくびれが細くなり、主流から離れて閉じた低気圧に。同時に北側にはリッジが切り離されてブロッキング高気圧ができることがある(ブロッキング)
  • 寒冷渦前面の地上低気圧:寒冷渦の東側で地上低気圧が発生・発達することがあり、その場合は温帯低気圧のパターンで解く
  • ジェット気流:トラフの底ではジェットが南に回り込む。ジェットの北側(寒気側)で大気の圏界面が低い

記述の型|このパターンで使う定型文

設問模範解答の型(要素)
大気の状態が非常に不安定になると考えられる理由「500hPaに−○℃の寒気を伴う寒冷渦が接近し、下層は日射により昇温するため気温減率が大きくなるため」(+「東側で上昇流」)
寒冷渦と判断できる根拠(500hPa)「等高度線が閉じた低気圧で、等温線も閉じて中心が最も低温であり、偏西風の主流から切り離されているため」
地上では低気圧が不明瞭な理由「中心が周囲より冷たい寒気核で、上層ほど周囲との高度差が大きくなる構造のため、上層で明瞭・下層で不明瞭となる」
動きが遅い理由「偏西風の主流から切り離されているため、偏西風に流されにくいから」
雷雨が午後に多い理由「日射により地上付近の気温が上がり、上空の寒気との間で気温減率が最大になるため」
水蒸気画像の暗域が示すもの「上・中層が乾燥した沈降域で、寒冷渦(トラフ)の中心付近に対応し、成層圏起源の空気が下降している」
記述の型。記述の書き方も参照

オリジナル問題15問|記述は模範解答つき

「閉じた等高度線・閉じた等温線・切離」と「上空寒気+日射→減率大」を軸に。過去問は気象業務支援センターで。

問1 【特定】 難易度:★ 択一
500hPa天気図で寒冷渦(切離低気圧)と判断できる特徴として正しいものを選べ。
  1. ① 等高度線が南に凸で主流とつながっている
  2. ② 等高度線と等温線がともに閉じ、中心が最も低温で、偏西風の主流から切り離されている
  3. ③ 等高度線が閉じて中心が最も高温
  4. ④ 等圧線が同心円状で前線を伴う
  5. ⑤ 地上で明瞭な低気圧がある
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正解:②
②。主流とつながっていればトラフ。
問2 【構造】 難易度:★★ 択一
寒冷渦が上層ほど明瞭で地上では不明瞭になる理由として正しいものを選べ。
  1. ① 上層のほうが観測が多いから
  2. ② 中心が周囲より冷たい寒気核で、層厚が小さいため上層ほど周囲との高度差が大きくなるから
  3. ③ 地上の摩擦で消えるから
  4. ④ 中心が暖気核だから
  5. ⑤ 上層の風が強いから
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正解:②
②。層厚は気温に比例。台風(暖気核)と逆。
問3 【構造】 難易度:★ 択一
寒冷渦の動きについて正しいものを選べ。
  1. ① 偏西風に乗って速く東進する
  2. ② 偏西風の主流から切り離されているため動きが遅く不規則で、数日停滞することがある
  3. ③ 常に西へ進む
  4. ④ 台風と同じ進路をとる
  5. ⑤ 必ず24時間以内に消える
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正解:②
②。長波の性質もあり西へ戻ることも。
問4 【不安定】 難易度:★ 択一
寒冷渦の周辺で大気の状態が最も不安定になり激しい現象が起こりやすいのはどこか。
  1. ① 中心の真下
  2. ② 西〜南西側
  3. ③ 東〜南東側
  4. ④ 北側
  5. ⑤ 場所によらない
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正解:③
③。上昇流域で上空の寒気と地上の昇温が重なる。西側は下降流。
問5 【不安定】 難易度:★ 択一
寒冷渦に伴い大気の状態が不安定になる理由として正しいものを選べ。
  1. ① 上空に暖気が入るから
  2. ② 上空に寒気があり、下層は日射で昇温して気温減率が大きくなるから
  3. ③ 湿度が下がるから
  4. ④ 気圧が上がるから
  5. ⑤ 前線が通過するから
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正解:②
②。午後に最大。
問6 【不安定】 難易度:★ 択一
寒冷渦に伴う激しい現象が午後に多い理由として正しいものを選べ。
  1. ① 午後は上空の寒気が強まるから
  2. ② 日射により地上付近の気温が上がり、上空の寒気との間で気温減率が最大になるから
  3. ③ 午後は湿度が高いから
  4. ④ 午後は風が弱いから
  5. ⑤ 午後は気圧が下がるから
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正解:②
②。夜は安定化して弱まる。
問7 【不安定】 難易度:★★ 択一
500hPaの気温が−30℃、850hPaの気温が+8℃であった。この大気について正しいものを選べ。
  1. ① 気温差38℃で安定である
  2. ② 気温差38℃で減率が大きく(約7℃/km以上)、条件付き不安定〜不安定である
  3. ③ 気温差22℃で中立
  4. ④ 判定できない
  5. ⑤ 気温差38℃で絶対安定
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正解:②
②。850〜500hPaの厚さ約4kmで38℃→約9℃/km近い減率。35℃以上が不安定の目安。
問8 【特定】 難易度:★ 択一
水蒸気画像における寒冷渦の見え方として正しいものを選べ。
  1. ① 中心付近が明域(湿潤)
  2. ② 中心付近が暗域で、乾燥した沈降域(成層圏起源の空気)に対応する
  3. ③ 全体が白い
  4. ④ 寒冷渦は水蒸気画像に写らない
  5. ⑤ 中心に眼が見える
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正解:②
②。暗域の縁で対流雲が発達。
問9 【構造】 難易度:★★ 択一
寒冷渦の中心付近の圏界面について正しいものを選べ。
  1. ① 周囲より高い
  2. ② 周囲より低く、成層圏の高渦位の空気が対流圏中層まで下がっている
  3. ③ 変わらない
  4. ④ 圏界面が消える
  5. ⑤ 地上まで下がる
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正解:②
②。7〜8km程度。渦位の保存で強い循環。
問10 【トラフ】 難易度:★ 択一
寒冷渦の成因として正しいものを選べ。
  1. ① 熱帯の暖湿気の上昇
  2. ② 偏西風のトラフが深まって南北の振幅が大きくなり、くびれて主流から切り離される
  3. ③ 台風の温帯低気圧化
  4. ④ 海陸風の収束
  5. ⑤ 放射冷却
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正解:②
②。ブロッキングに伴いやすい。春・秋に多い。
問11 【トラフ】 難易度:★★ 択一
上層トラフの軸の傾きについて正しいものを選べ。
  1. ① 軸が西に傾いていると衰弱期
  2. ② 軸が西に傾いていると発達期で、東に傾くと衰弱期・切離が起きやすい
  3. ③ 軸の傾きは無関係
  4. ④ 軸は常に垂直
  5. ⑤ 軸が東に傾くと発達期
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正解:②
②。温帯低気圧の軸の傾きと対応。
問12 【特定】 難易度:★ 択一
寒冷渦の地上天気図での見え方として正しいものを選べ。
  1. ① 台風のような同心円の等圧線
  2. ② 対応する低気圧は不明瞭で、弱い低気圧や気圧の谷程度
  3. ③ 明瞭な前線を伴う強い低気圧
  4. ④ 高気圧として現れる
  5. ⑤ 等圧線が密な強風域
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正解:②
②。上層ほど明瞭。
問13 【不安定】 難易度:★ 択一
寒冷渦の東側で発生しやすい現象として誤っているものを選べ。
  1. ① 雷雨
  2. ② ひょう
  3. ③ 竜巻・突風
  4. ④ 短時間強雨
  5. ⑤ 放射霧
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正解:⑤
⑤。放射霧は晴れて風の弱い夜の現象。
問14 【記述】 難易度:★★ 記述
記述:関東地方で午後に大気の状態が非常に不安定になると予想される理由を、500hPa面の気温と地上の気温に着目して45字程度で述べよ。
解答・解説を見る
正解:(模範解答例)500hPaに−30℃以下の寒気を伴う寒冷渦が接近し、地上では日射により気温が上がるため気温減率が大きくなるため。(55字)
要素:①500hPaの寒気(−30℃・寒冷渦)②地上の日射による昇温③気温減率が大きい。「東側で上昇流」を加えるとよい。
問15 【記述】 難易度:★★ 記述
記述:この低気圧が寒冷渦(切離低気圧)であると判断できる根拠を、500hPa面の資料から40字程度で述べよ。
解答・解説を見る
正解:(模範解答例)等高度線が閉じた低気圧で、等温線も閉じて中心が最も低温であり、偏西風の主流から切り離されているため。(49字)
要素:①閉じた等高度線②閉じた等温線・中心が最低温(寒気核)③主流からの切離。

一問一答20問|分野別の成績が出ます

寒冷渦・上層トラフ(実技) 一問一答20問

「閉じた等高度線・閉じた等温線・切離」「上空寒気+日射→減率大」を確実に。

この分野でよくある質問

Q. 寒冷渦とトラフの違いは?

A. トラフは偏西風の主流とつながった谷、寒冷渦は主流から切り離されて等高度線が閉じた低気圧です。切り離されると動きが遅くなり数日停滞します。

Q. 地上天気図に何も見えないのに大雨や雷雨になるのはなぜ?

A. 寒冷渦は上層ほど明瞭で地上では不明瞭だからです。500hPa図を見て初めて分かります。実技で「上層の資料を必ず見る」習慣が必要な理由です。

Q. 不安定の記述で数字は必要ですか?

A. 資料に500hPaの気温があれば「−30℃以下の寒気」のように数字を入れると説得力が増します。気温差(850〜500hPaで35℃以上など)が与えられていればそれも根拠になります。

Q. 寒冷渦の東側と西側で天気が違うのはなぜ?

A. 東側はトラフ前面と同じで正渦度移流・上昇流があり不安定が顕在化します。西側は下降流で晴れます。台風の危険半円と同じく「どちら側か」を意識します。

Q. この記事の内容は学科とどうつながりますか?

A. 学科一般の渦度・位置渦度(切離・高渦位)、ロスビー波とブロッキング、安定度(減率)、積乱雲と激しい現象の応用です。

気象予報士試験 対策シリーズ(元気象庁職員の予報士が解説)全40記事の案内ページ(ロードマップ)▶

基礎知識

学科一般

学科専門

実技

ツール・実況

まとめ
  • 寒冷渦の特定:500hPaで等高度線と等温線が閉じ、中心が最低温(−30℃以下)、主流から切離。渦度は正の極大、水蒸気画像は暗域
  • 構造:寒気核で上層ほど明瞭・地上は不明瞭、圏界面が低く高渦位、動きが遅い・不規則で数日停滞
  • 危険は東〜南東側:上昇流+上空の寒気と日射による地上の昇温で減率大→午後に雷雨・ひょう・竜巻・突風。850〜500hPa気温差35℃以上が目安
  • トラフの深まり→くびれ→切離。軸が西に傾けば発達期、東に傾けば衰弱・切離。ブロッキングに伴う
  • 記述の型:「500hPaに−○℃の寒気を伴う寒冷渦が接近し、下層は日射で昇温して気温減率が大きくなるため」

出典:気象庁「高層天気図の利用の手引き」「予報用語」「気象衛星画像の見方」、気象業務支援センター「気象予報士試験 実技試験 過去の試験問題・解答例」。設問・数値・模範解答は当サイトのオリジナルです。

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