「中小規模の大気の運動」と「台風」は、学科一般で合わせて毎回1〜2問出ます。範囲は、積乱雲の一生(単一セル・マルチセル・スーパーセル)、ダウンバースト・竜巻・雷、海陸風・山谷風などの局地風、そして台風の構造・発生条件・進路・危険半円・高潮・温帯低気圧化まで。専門知識(学科専門)の「局地予報」「台風情報」とも重なる分野で、学科一般では現象のしくみ(なぜ危険半円か、なぜ眼ができるか、雷はどう起きるか)が問われます。この記事は出題傾向、4つの図解、日本の実例、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18問(1回あたり1〜2問)。
| 分野・論点 | 出題頻度 | 典型的な問われ方 |
|---|---|---|
| 台風の構造・エネルギー・発生条件 | ◎ ほぼ毎回 | 暖気核、眼と壁雲、上層発散・下層収束、潜熱、海面水温26〜27℃、コリオリ力、鉛直シア |
| 台風の進路・危険半円・高潮・温低化 | ○ 2回に1回 | 右側が危険な理由、吸い上げと吹き寄せ、上陸で衰弱する理由、温帯低気圧化の特徴 |
| 積乱雲の一生・組織化 | ○ 2回に1回 | 単一セルの3段階、マルチセル、スーパーセルの特徴(鉛直シア・回転する上昇流) |
| 竜巻・ダウンバースト・ガストフロント | ○ 2回に1回 | 成因、規模、藤田スケール、日本の竜巻の季節・地域 |
| 雷(電荷分離) | △ 3回に1回 | あられと氷晶の衝突、雲の上部が正・下部が負、−10℃付近 |
| 局地風(海陸風・山谷風・おろし) | △ 3回に1回 | 向きと時間帯、成因(熱容量の差)、海風前線 |
- 台風の数値:最大風速17.2m/s以上で台風、強風域15m/s・暴風域25m/s、海面水温26〜27℃以上、発生は北緯5〜20°(赤道付近はコリオリ力が小さく発生しない)
- 台風のエネルギーは潜熱、構造は暖気核・眼(下降流)・壁雲(最大風速)・上層発散(時計回り)・下層収束(反時計回り)
- 積乱雲の3段階は「上昇流だけ→上昇と下降の共存→下降流だけ」。スーパーセルは強い鉛直シアの環境で上昇流が回転
- 局地風は「暖まりやすい側が低圧になり、そこへ向かって吹く」で全部解ける
現象のスケール|大きさと寿命はセット
| 分類 | 水平スケール | 寿命 | 現象 | 主な力 |
|---|---|---|---|---|
| 総観規模(シノプティック) | 2000km以上 | 数日〜1週間 | 温帯低気圧・高気圧・前線・偏西風波動 | 地衡風平衡。コリオリ力が重要 |
| メソα | 200〜2000km | 1日程度 | 台風・前線上の小低気圧・寒冷渦 | 傾度風。コリオリ力が効く |
| メソβ | 20〜200km | 数時間〜半日 | スコールライン・線状降水帯・海陸風・山谷風・集中豪雨 | コリオリ力の影響は小さい |
| メソγ | 2〜20km | 1時間程度 | 積乱雲(1つのセル)・雷雨・ダウンバースト | 浮力・気圧傾度力 |
| ミクロスケール | 2km未満 | 数分〜数十分 | 竜巻・つむじ風・乱流 | 旋衡風(遠心力と気圧傾度力) |
スケールの問題は「大きさと寿命が対応する」ことと「小さいほどコリオリ力が効かない」(ロスビー数)ことで解けます。竜巻の回転方向がどちらでもよいのに台風が必ず反時計回り(北半球)なのはこのためです。
積乱雲|単一セル・マルチセル・スーパーセル
| タイプ | 環境 | 特徴 | 寿命 |
|---|---|---|---|
| 単一セル | 鉛直シアが弱い | 1つの上昇流。成熟期に降水の荷重と蒸発冷却で下降流ができ、上昇流を断って自滅 | 30分〜1時間 |
| マルチセル | 鉛直シアが中程度 | 下降流のガストフロントが暖湿気を持ち上げ、次々に新しいセルが風上側に発生。世代交代で数時間続く。線状降水帯の多くはこの型(バックビルディング) | 数時間 |
| スーパーセル | 鉛直シアが強い(風向・風速が高さで大きく変わる) | 上昇流域と下降流域が分離して互いを邪魔しない。回転する上昇流(メソサイクロン)。大粒のひょう、竜巻、ダウンバースト | 数時間以上 |
単一セルが短命なのは、成熟期に生じた下降流(雨の荷重と、雨滴の蒸発による冷却で重くなった空気)が、雲に暖湿気を供給していた上昇流を自分で断ち切るからです。鉛直シアがあると上昇流が傾いて下降流と分離し、長生きします。日本の夏の夕立は単一セル〜マルチセル、竜巻を起こす秋の台風接近時や春の寒冷前線通過時はスーパーセルになることがあります。
竜巻・ダウンバースト・雷
| 現象 | しくみ | 規模・特徴 |
|---|---|---|
| ダウンバースト | 積乱雲からの強い下降流が地面に衝突して四方に広がる。原因は降水粒子の荷重と、雨滴・雪の蒸発・融解による冷却(乾いた中層の空気に降水が落ちると強まる) | 広がりは数km〜10km、数分〜10分。マイクロバーストは4km未満。航空機の離着陸に危険。被害は放射状 |
| ガストフロント | 下降流が地面で広がった冷気の先端。突風前線。前面で暖湿気を持ち上げ新しい積乱雲を作る | 通過時に気温急低下・気圧上昇・突風。アーチ雲を伴うことも |
| 竜巻 | 積乱雲の上昇流に伴う激しい渦。スーパーセルのメソサイクロンから発生するものが最強。旋衡風(気圧傾度力と遠心力)。回転はどちらでも可だが多くは反時計回り | 直径数十〜数百m、寿命数分〜数十分、風速は最大100m/s級。強さは日本版改良藤田スケール(JEF)で被害から推定。日本では年間約25個、9月に最多、台風接近時と寒冷前線通過時、沿岸部に多い。被害は帯状 |
| 雷 | 積乱雲内であられ(大)と氷晶(小)が衝突して電荷が分かれる。−10℃付近より高温側であられが正・氷晶が負、低温側で逆になり、軽い氷晶が上昇流で上へ運ばれて雲の上部が正、下部(−10℃付近)が負、雲底付近に小さな正電荷。落雷の多くは下部の負電荷から地面へ | 音速約340m/s。光ってから音まで3秒なら約1km(雷の距離計算)。冬の日本海側の雷は雲が低く1発が強い「一発雷」 |
ダウンバーストと竜巻の見分け方は被害の広がり方で、竜巻は帯状(渦が移動した跡)、ダウンバーストは放射状(中心から外へ吹き出す)です。気象庁の現地調査でもこれが判定の第一基準になります。
局地風|「暖まる側が低圧」で解く
| 局地風 | 日中/夜間 | しくみ | 備考 |
|---|---|---|---|
| 海風・陸風 | 日中:海→陸(海風)/夜間:陸→海(陸風) | 陸は海より熱容量が小さく、日中は陸が暖まって低圧、夜は冷えて高圧 | 海風のほうが強く(数m/s、内陸数十kmまで)、海風の先端は海風前線で積雲が並ぶ。夏の関東平野では午後に海風が内陸まで入り、山沿いで雷雨の引き金に |
| 谷風・山風 | 日中:谷→山頂(谷風、斜面上昇風)/夜間:山→谷(山風、斜面下降風) | 日中は斜面が暖まり空気が斜面に沿って上昇、夜は冷えて下降 | 日中の谷風で山頂付近に積雲、夜の山風で盆地に冷気が溜まり霧・冷え込み |
| おろし風・だし風 | 低気圧の接近時など | 山を越えた風が風下側斜面を吹き下ろす。山岳波やハイドロリックジャンプが関与 | 六甲おろし・赤城おろし・清川だし・やまじ風。日本三大悪風(清川だし・やまじ風・広戸風) |
| フェーン | 南風・西風の場合など | 熱力学の記事で計算 | 日本海側の春〜夏の高温 |
台風|構造・発生・進路・高潮・温低化
| 論点 | 正しい理解 |
|---|---|
| 定義・階級 | 北西太平洋の熱帯低気圧で最大風速(10分平均)17.2m/s以上。強さ:強い33〜44、非常に強い44〜54、猛烈な54m/s以上。大きさ:強風域(15m/s以上)の半径が500〜800kmで大型、800km以上で超大型。暴風域は25m/s以上 |
| エネルギー源 | 水蒸気の凝結による潜熱。海面から蒸発した水蒸気が壁雲で凝結して大気を暖め、中心の暖気核を作る。暖気核は層厚を大きくして上層に高圧部(発散)を作り、地上気圧を下げる |
| 構造 | 眼(直径20〜100km、弱い下降流で雲が少なく風が弱い)、眼の壁雲(最大風速・最強雨)、スパイラルバンド。下層は反時計回りに収束、上層は時計回りに発散。前線を伴わない(気団が一様) |
| 発生条件 | ①海面水温26〜27℃以上(水蒸気の供給)②緯度5°以上(コリオリ力で渦ができる)③鉛直シアが弱い(暖気核が壊されない)④対流不安定な大気⑤最初の渦(熱帯収束帯の擾乱・偏東風波動)。発生域は北緯5〜20° |
| 進路 | 発生後は偏東風で西〜北西へ。太平洋高気圧の縁に沿って北上し、転向点を過ぎると偏西風に乗って北東へ加速。夏は高気圧が張り出して西へ、秋は高気圧の縁が日本にかかり本州へ |
| 危険半円 | 進行方向の右側は台風の風と移動速度が同じ向きで強まり、左側(可航半円)は打ち消して弱い。右側で高潮・大雨も強まりやすい |
| 高潮 | 吸い上げ:気圧1hPa低下で海面約1cm上昇(950hPaなら約60cm)。吹き寄せ:風速の2乗に比例、湾の奥で大きい(伊勢湾台風で3.5m)。満潮と重なると被害大 |
| 衰弱・温帯低気圧化 | 上陸すると水蒸気の供給が絶たれ摩擦も増えて衰弱。北上して寒気が入ると前線を伴う温帯低気圧に変わる(暖気核→寒気核、構造が非対称に)。温低化しても風が弱まるとは限らず、暴風域がむしろ広がることも |
計算例:危険半円の風速差
台風の風が中心付近で40m/s、北へ時速54km(15m/s)で進んでいるとき、右側(東側)では南風成分が同じ向きなので約55m/s、左側(西側)では逆向きなので約25m/s。同じ台風でも左右で2倍以上違います。右側が危険な理由の詳しい解説はこちら。
日本への影響の実例として、2019年台風15号(房総半島で最大瞬間風速57.5m/s)は千葉市の東側を通過したため、市街地は危険半円に入り送電塔の倒壊など大きな被害が出ました。2018年台風21号では大阪湾で3m超の高潮が発生し、関西空港が浸水しています。台風の発生数(年平均約25個)・接近・上陸の統計は今年の台風が多い理由で扱っています。
ひっかけ10選
| 選択肢の言い方 | 正誤 | なぜ |
|---|---|---|
| 台風のエネルギー源は南北の温度差である | × | 潜熱。温度差は温帯低気圧 |
| 台風の中心付近は周囲より気温が低い | × | 暖気核。潜熱で暖かい |
| 台風の眼の中では強い上昇流がある | × | 弱い下降流。雲が少なく風が弱い |
| 台風は赤道上でも発生する | × | コリオリ力が0で渦ができない。緯度5°以上 |
| 台風の上層では反時計回りに空気が収束する | × | 上層は時計回りに発散。反時計回りの収束は下層 |
| 台風の進行方向の左側は右側より風が強い | × | 右側(危険半円)が強い |
| 高潮の吸い上げ効果は気圧1hPaの低下につき約10cmである | × | 約1cm。吹き寄せは風速の2乗に比例 |
| 台風が温帯低気圧に変わると必ず風が弱まる | × | 暴風域が広がることもある。構造が変わるだけ |
| スーパーセルは鉛直シアの弱い環境で発生しやすい | × | 強い鉛直シアで上昇流と下降流が分離 |
| 海風は夜間に海から陸へ吹く | × | 海風は日中。夜は陸風 |
オリジナル問題15問
台風は「潜熱・暖気核・右側・26℃・緯度5°」、積乱雲は「シア」で判定。過去問は気象業務支援センターで。
- ① 竜巻は総観規模の現象である
- ② 水平スケールが小さい現象ほど一般に寿命が長い
- ③ 海陸風はメソβスケール(20〜200km)の現象である
- ④ 台風はメソγスケールの現象である
- ⑤ スケールが小さいほどコリオリ力の影響が大きい
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③。竜巻はミクロ、台風はメソα。小さいほど寿命が短く、コリオリ力の影響は小さい。
- ① 発達期には上昇流と下降流が共存している
- ② 成熟期には下降流だけになり降水が最も強い
- ③ 成熟期には上昇流と下降流が共存し、強い雨や突風をもたらす
- ④ 減衰期には上昇流だけになる
- ⑤ 単一セルの寿命は数時間から半日である
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③。発達期=上昇流のみ、成熟期=共存、減衰期=下降流のみ。寿命は30分〜1時間。
- ① 鉛直シアの弱い環境で発生しやすい
- ② 回転する上昇流(メソサイクロン)をもち、竜巻や大粒のひょうをもたらす
- ③ 寿命は単一セルより短い
- ④ 上昇流と下降流が同じ場所で重なっている
- ⑤ 日本では発生しない
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②。強い鉛直シアで上昇流と下降流が分離し、数時間以上持続。日本でも台風接近時や寒冷前線通過時に発生する。
- ① 積乱雲の強い上昇流が地面付近で収束する現象である
- ② 降水粒子の荷重と、雨滴の蒸発による冷却で強まった下降流が地面に衝突して広がる現象である
- ③ 被害は帯状に細長く分布する
- ④ 発生には海面水温27℃以上が必要である
- ⑤ 直径4km未満のものをマクロバーストという
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②。被害は放射状(竜巻は帯状)。4km未満はマイクロバースト。中層が乾いていると蒸発冷却が強まる。
- ① 気圧傾度力とコリオリ力のつり合い(地衡風)で説明される
- ② 日本では冬に最も多く発生する
- ③ 北半球の竜巻は必ず反時計回りである
- ④ 気圧傾度力と遠心力がつり合う旋衡風で説明され、回転方向はどちらもありうる
- ⑤ 日本の竜巻の強さは中心気圧で分類される
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④。スケールが小さくコリオリ力が効かない。日本では9月に最多、台風接近時・寒冷前線通過時に多い。強さはJEFスケール(被害から推定)。
- ① 雲の上部が負、下部が正に帯電する
- ② あられと氷晶の衝突で電荷が分かれ、軽い氷晶が上へ運ばれて雲の上部が正、下部が負に帯電する
- ③ 電荷分離は雲の中の水滴どうしの衝突だけで起こる
- ④ 落雷は主に雲の上部の正電荷から起こる
- ⑤ 雷は0℃より暖かい雲でしか発生しない
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②。−10℃付近を境に電荷の符号が変わり、上昇流が氷晶を上へ運ぶ。落雷の多くは下部の負電荷から。氷が必要なので0℃以下の層が要る。
- ① 日中は陸が海より暖まりにくいため、陸から海へ風が吹く
- ② 日中は陸が暖まって気圧が下がり、海から陸へ海風が吹く
- ③ 陸風は海風より強い
- ④ 海風は上空でも同じ向きに吹く
- ⑤ 海陸風は冬の曇天日に最も明瞭になる
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②。陸は熱容量が小さい。海風のほうが強く、上空には反流がある。晴れて総観規模の風が弱い日に明瞭。
- ① 日中は山頂から谷へ向かう山風が吹く
- ② 夜間は斜面が冷えて空気が斜面を下降し、谷や盆地に冷気が溜まる
- ③ 山谷風は総観規模の気圧配置で決まる
- ④ 日中の谷風は雲を消す
- ⑤ 夜間の山風は谷から山頂へ向かう
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②。日中は谷風(斜面上昇、山頂に積雲)、夜間は山風(斜面下降、盆地に冷気・霧)。
- ① 最大風速が25m/s以上の熱帯低気圧を台風という
- ② 最大風速(10分平均)が17.2m/s以上の熱帯低気圧を台風という
- ③ 「大型」は中心気圧で決まる
- ④ 「猛烈な」台風は最大風速44m/s以上である
- ⑤ 暴風域は風速15m/s以上の範囲である
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②。大きさは強風域(15m/s)の半径、強さは最大風速(猛烈は54m/s以上)、暴風域は25m/s以上。
- ① 主なエネルギー源は南北の温度差である
- ② 中心付近は周囲より気温が低い寒気核である
- ③ 眼の中では強い上昇流により雲が最も発達する
- ④ 海面からの水蒸気が壁雲で凝結して潜熱を放出し、中心付近が暖かい暖気核になる
- ⑤ 台風は温暖前線と寒冷前線を伴う
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④。眼は弱い下降流で雲が少ない。前線は伴わない(温低化すると伴う)。
- ① 海面水温がおおむね26〜27℃以上であること
- ② 緯度が5°以上でコリオリ力が働くこと
- ③ 対流圏の鉛直シアが強いこと
- ④ 大気が対流不安定であること
- ⑤ 熱帯収束帯などに最初の渦(擾乱)があること
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③が誤り。鉛直シアが強いと上層の暖気核が流されて壊れ、発達できない。弱いシアが必要。
- ① 進行方向の左側は台風の風と移動速度が重なり最も強い
- ② 進行方向の右側では台風自身の風と移動の速度が同じ向きになり、風が強まる
- ③ 風速は中心で最大となる
- ④ 風の強さは進行方向の左右で差はない
- ⑤ 眼の壁雲の外側で風速が最大となる
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②。危険半円。最大風速は眼の壁雲、中心(眼)は弱い。
- ① 約5cm
- ② 約50cm
- ③ 約1m
- ④ 約5m
- ⑤ 約10m
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②。1hPaにつき約1cm。50hPa低いので約50cm。吹き寄せ効果(風速の2乗に比例)はこれとは別に加わる。
- ① 温帯低気圧に変わると必ず風が弱まり暴風域が消える
- ② 温帯低気圧化すると暖気核が寒気核に変わり、前線を伴い、構造が非対称になる
- ③ 温帯低気圧化は海面水温が高い熱帯で起こる
- ④ 温帯低気圧化した後は雨が降らなくなる
- ⑤ 温帯低気圧化するとエネルギー源は潜熱だけになる
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②。北上して寒気が入るとエネルギー源が南北温度差に変わり、暴風域が広がることもある。
- ① 発生直後の台風は偏西風に流されて東へ進む
- ② 太平洋高気圧の縁に沿って北上し、転向後は偏西風に乗って北東へ速度を上げる
- ③ 転向後の台風は移動速度が遅くなる
- ④ 秋より夏のほうが本州への上陸が多い
- ⑤ 台風は上陸すると発達する
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②。発生直後は偏東風で西〜北西へ。上陸すると水蒸気供給が絶たれ衰弱。上陸数は8〜9月に多い。
一問一答20問|分野別の成績が出ます
中小規模の現象と台風 一問一答20問
数値(17.2・26〜27℃・緯度5°・1hPa=1cm)を確実に。
この分野でよくある質問
Q. 台風と温帯低気圧はどう見分けますか?
A. エネルギー源と構造です。台風は潜熱・暖気核・前線なし・ほぼ同心円、温帯低気圧は南北温度差・寒気核・前線あり・非対称です。台風が北上して寒気に触れると温帯低気圧に変わります。
Q. スーパーセルと普通の積乱雲の違いは?
A. 上昇流が回転しているかどうかです。強い鉛直シアの環境で上昇流と下降流が分離し、上昇流が回転(メソサイクロン)すると数時間以上持続し、竜巻や大粒のひょうを生みます。
Q. 局地風の向きが覚えられません。
A. 「暖まる側が低圧になり、そこへ向かって吹く」だけです。日中は陸・斜面が暖まるので海風・谷風、夜は陸・斜面が冷えるので陸風・山風です。
Q. 高潮の計算はどこまで出ますか?
A. 吸い上げ(1hPaで約1cm)の計算と、吹き寄せが風速の2乗に比例することの正誤です。両方が重なり、さらに満潮と重なると被害が大きくなります。
Q. この分野は専門知識や実技とどうつながりますか?
A. 専門知識では台風情報(予報円・暴風警戒域)や竜巻注意情報・記録的短時間大雨情報の出し方、実技では台風の進路・危険半円・高潮の記述として出ます。学科一般はその「しくみ」の部分です。
- スケールは「大きさ=寿命」「小さいほどコリオリ力が効かない」。竜巻は旋衡風で回転方向は自由
- 積乱雲は発達期(上昇のみ)→成熟期(共存・激しい現象)→減衰期(下降のみ)。鉛直シアが強いほど組織化(マルチセル→スーパーセル)
- ダウンバーストは蒸発冷却の下降流で被害は放射状、竜巻は帯状。雷はあられと氷晶の衝突で上部正・下部負
- 局地風は「暖まる側が低圧」。海風は日中・陸風は夜、谷風は日中・山風は夜
- 台風は潜熱・暖気核・眼は下降流・壁雲が最大風速・上層時計回り発散・下層反時計回り収束。発生は26〜27℃・緯度5°以上・弱いシア。右側が危険半円、高潮1hPa=1cm、上陸で衰弱、温低化で前線
出典:気象庁「台風の統計資料」「竜巻等の突風データベース」「予報用語」、気象業務支援センター「気象予報士試験 過去の試験問題」、小倉義光『一般気象学』。オリジナル問題の設問・選択肢・数値は当サイト作成です。
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