気象予報士試験 学科専門①「気象観測」完全解説｜地上観測の測器と高さ・アメダス・ラジオゾンデとウィンドプロファイラ・気象レーダーの原理と誤差・ひまわりの可視/赤外/水蒸気画像｜出題傾向とオリジナル問題15問＋一問一答20問【元気象庁職員が解説】

気象観測は学科専門で毎回3〜4問出る最大分野です。地上観測（測器の種類と高さ、観測の約束事）、アメダス、高層観測（ラジオゾンデ・ウィンドプロファイラ）、気象レーダー（反射強度・ドップラー速度・二重偏波・誤差要因）、気象衛星ひまわり（可視・赤外・水蒸気画像の見方）が範囲で、「数字」と「原理」の両方が問われます。数字は「気温1.5m・風10m・雨量0.5mm・ゾンデ16地点9時21時・レーダー20か所・衛星35,800km」のように決まっており、原理は「なぜレーダーは遠くの弱い雨を見逃すのか」「なぜ赤外画像で霧は写らないのか」のように理由を問う形で出ます。この記事は出題傾向、3つの図解、現場の観測の実例、オリジナル問題15問＋一問一答20問で構成しています。

出題傾向｜第55〜65回でどう出たか

直近11回で観測に分類できる出題はのべ38問（1回あたり3〜4問）。学科専門15問の4分の1です。

分野・論点	出題頻度	典型的な問われ方
気象レーダー（原理・誤差・ドップラー・二重偏波）	◎ 毎回	反射強度と降水強度の関係、遠方の見逃し、ブライトバンド、減衰、ドップラー速度の意味、解析雨量
気象衛星（画像の種類と見え方）	◎ 毎回	可視・赤外・水蒸気の違い、霧・積乱雲・巻雲の見え方、暗域の意味、静止軌道
地上観測（測器・高さ・定義）	○ 2回に1回	気温1.5m・風10m、10分平均、日照の定義、雲量と天気、視程、海面更正
高層観測（ラジオゾンデ・ウィンドプロファイラ）	○ 2回に1回	観測時刻・地点数、観測要素、ゾンデの上昇と流され方、プロファイラの原理
アメダス	△ 3回に1回	地点数・間隔、観測要素と地点数の違い、降雪深
その他（海洋・航空・GNSS）	△ 3回に1回	ブイ・船舶・アルゴ、METAR、GNSS可降水量

地上気象観測｜測器と約束事

要素	測器	約束事・定義
気温	電気式温度計（白金抵抗）を通風筒に入れ地上1.5m	通風筒は直射日光と放射の影響を避け、ファンで強制通風。芝生の露場に設置。日最高・最低は10秒ごとの値から
湿度	電気式湿度計（静電容量型）、同じ通風筒内	相対湿度で観測。露点は気温と湿度から計算
気圧	電気式気圧計（静電容量型）	観測した現地気圧を海面更正（測器の高さの分の気圧を足す：地上付近で約8mにつき1hPa）して天気図に使う
風	風車型風向風速計を地上10m（周囲の障害物の影響がない高さ）	風速は10分間平均、風向は16方位で風が吹いてくる方向。最大瞬間風速は3秒平均の最大値。「日最大風速」は10分平均の日最大
降水量	転倒ます型雨量計（受水口直径20cm）	0.5mmたまるごとにますが転倒して計数。雪は溶かして水にする（温水式・ヒーター）。1時間降水量は正時までの60分
積雪	積雪深計（レーザー式・超音波式）	積雪の深さ（cm）。降雪量は積雪深の増加分の合計
日照時間	回転式日照計、太陽追尾式日照計	直達日射が120W/m²以上の時間の合計。全天日射は日射計で別に観測
雲・視程・天気	目視（気象台）または自動（視程計・感雨器など）	雲量は0〜10：快晴0〜1、晴れ2〜8、くもり9〜10。視程は水平方向に見える最大距離、霧は1km未満、もやは1km以上10km未満

「なぜ1.5mか」「なぜ10分平均か」も出ます。1.5mは人の生活空間の代表値で、かつ地面の熱の影響を避けられる高さ。10分平均は突風の影響をならして、天気図に使える「代表的な風」にするためです。最大瞬間風速は3秒平均なので、10分平均の1.5〜2倍程度（突風率）になるのが普通で、台風時は3倍近くになることもあります。風速の目安と交通機関の運休基準で実際の数字を確認できます。

アメダス｜約1,300地点の自動観測網

項目	内容
正式名称	地域気象観測システム（Automated Meteorological Data Acquisition System）
地点数・間隔	降水量は約1,300地点（約17km間隔）。気温・風・湿度は約840地点（約21km間隔）。積雪深は雪の多い地方の約330地点。日照は2021年以降、推計気象分布（衛星・解析）で代替
観測要素	降水量・気温・風向風速・湿度（2019年から）・積雪深。気圧は観測しない（気象台・特別地域気象観測所のみ）
通報	10分ごと（降水量は1分値も）。気象庁本庁に集められ、解析雨量やナウキャストの補正に使われる
気象台との違い	気象台（約60）・特別地域気象観測所（約90）は気圧・日照・天気なども観測。アメダスは無人の4要素観測

高層気象観測｜ラジオゾンデとウィンドプロファイラ

	ラジオゾンデ	ウィンドプロファイラ
観測するもの	気圧・気温・湿度・風向風速の鉛直分布（地上〜約30km）	上空の風向風速の鉛直分布（地上〜数km〜10km程度）
原理	ゴム気球（水素またはヘリウム）で毎分約300m上昇しながら測定値を無線で送る。風はGPSによるゾンデの位置変化から	上向きに電波（1.3GHz帯）を出し、大気の乱れによる散乱波のドップラー効果から風を求める。降水粒子があるとその落下速度も
地点・時刻	国内16地点（南極の昭和基地を除く）、毎日9時・21時（00・12UTC）の世界同時観測	全国33地点、10分ごとの連続観測（WINDAS）
特徴・限界	気球は風に流されるので観測点は鉛直線上ではない（上空100km以上離れることも）。上昇に約1.5〜2時間。高層天気図の基礎データ	晴天時は乱流の散乱が弱く高い所まで届かないことがある。雨があると降水粒子からの信号が強い。数値予報の初期値に大きく貢献

ラジオゾンデの観測時刻が世界共通で00UTC・12UTCなのは、数値予報の初期値を世界中で同時に作るためです。日本では9時・21時に放球され、観測値は高層天気図（高層天気図の見方）とエマグラム（エマグラム表示ツールで実物が見られます）になります。ゾンデは1回ごとに使い捨てで、気球が破裂すると落下傘で降下します。

気象レーダー｜原理と誤差要因

論点	正しい理解
原理	アンテナから電波（気象庁はCバンド・5GHz帯、波長約5cm）を出し、雨や雪の粒に当たって戻ってくる電波の強さ（反射強度）から降水の強さを、周波数のずれ（ドップラー効果）から粒の動く速度（風）を求める
反射強度と降水強度	反射因子Zは粒の直径の6乗の和に比例。降水強度Rとは Z＝B·R^β（例 Z＝200R^1.6）の経験式で結ばれるが、粒径分布で変わるため誤差がある。雪は同じ降水量でも反射が弱い
観測範囲	定量的な降水観測は半径約200〜300km、ドップラー速度は約150km。全国20か所で日本をほぼカバー
誤差要因①遠方	ビームは地球の曲率で遠方ほど高い所を見る（200kmで約3km）。低い雲からの雨・雪、蒸発している降水を見逃したり、過小評価する
誤差要因②地形	山でビームが遮られる（遮蔽）。地面・建物からの反射（地形エコー・グランドクラッター）は動かないのでドップラー速度0として除去
誤差要因③ブライトバンド	0℃層のすぐ下で雪が融け始め、表面が水で覆われた大きな粒になり反射が強くなる。層状の雨でリング状の強エコー。過大評価
誤差要因④減衰	強い雨を通ると電波が弱まり、その向こう側の雨が弱く見える。波長の短いXバンド（3cm）で顕著
ドップラー速度	粒がレーダーに近づく・遠ざかる速度成分だけ（視線方向）。風のシアや渦の検出、竜巻のメソサイクロン、ダウンバースト。折り返し（最大観測速度を超えると符号が反転）に注意
二重偏波	水平・垂直の2つの偏波を送り、粒の扁平さ（大きな雨粒は扁平、雪・あられは形が違う）を見て、雨・雪・ひょうを判別し降水強度の精度を上げる
解析雨量	レーダーの降水強度をアメダスなどの雨量計で補正して1km格子で30分ごとに作成（速報版は10分ごと）。降水短時間予報・キキクルの入力

気象衛星ひまわり｜3つの画像を使い分ける

項目	内容
軌道	静止軌道（赤道上空約35,800km、東経140.7°）。地球の自転と同じ周期で回るので同じ範囲を常時観測。極軌道衛星（NOAA・メトップなど、高度約800km）は全球をくまなく観測するが同じ場所は1日2回
観測	ひまわり8号・9号は16バンド（可視3・近赤外3・赤外10）。全球10分ごと、日本域2.5分ごと。分解能は可視0.5〜1km、赤外2km（衛星直下）
可視画像	太陽光の反射。厚い雲ほど白い。夜は見えない。霧・層雲は白くなめらか、積乱雲は白くごつごつ（影ができる）、雪面も白い
赤外画像	雲頂の温度を白黒に変換（低温ほど白）。昼夜使える。積乱雲・巻雲は白、霧・層雲は地表と温度が近く写りにくい。雲頂温度から雲頂高度を推定（−70℃以下なら圏界面付近）
水蒸気画像	水蒸気の吸収帯（6.2〜7.3μm）。上・中層の水蒸気からの放射を見るので、雲がなくても湿った領域が白く、乾いた領域（暗域）が黒く写る。暗域は上層のトラフ・寒冷渦の乾燥空気・強い沈降域に対応し、暗域の縁がジェット気流
雲の見分け	可視で白く赤外で暗い→低い厚い雲（霧・層雲・層積雲）。可視で暗く赤外で白い→高い薄い雲（巻雲）。両方白い→背の高い厚い雲（積乱雲・乱層雲）
応用	雲頂温度からの降水推定、雲の動きからの上空の風（大気追跡風）、海面水温、黄砂・火山灰・霧の監視

その他の観測｜海洋・航空・GNSS

観測	内容
海洋	漂流ブイ・係留ブイ（海面気圧・水温・波浪）、船舶からの通報（SHIP）、アルゴフロート（水深2000mまでの水温・塩分を10日ごとに自動観測、世界で約4000基）、海洋気象観測船
航空	空港のMETAR（定時観測、30分ごと）とSPECI（特別観測）、航空機からの自動観測（AMDAR：上空の気温・風。数値予報に重要）。METAR・TAFの読み方
GNSS（GPS）	GPS電波が大気中の水蒸気で遅れる量から可降水量（鉛直積算した水蒸気量）を求める。国土地理院の電子基準点（約1,300）を利用し、数値予報の初期値に
雷	雷監視システム（LIDEN）が雷放電の電波を全国約30か所で受信し位置を決定
大気環境	オゾン全量（ドブソン分光光度計）、日射・放射、黄砂（ライダー）、温室効果ガス（綾里・南鳥島・与那国島）

ひっかけ10選

選択肢の言い方	正誤	なぜ
気温は地上10m、風は地上1.5mで観測する	×	逆。気温1.5m、風10m
最大瞬間風速は10分間平均風速の最大値である	×	瞬間風速は3秒平均。10分平均の最大は「最大風速」
ラジオゾンデ観測は全国16地点で毎時行われる	×	9時・21時の1日2回。連続観測はウィンドプロファイラ
レーダーの反射強度は降水粒子の直径の2乗に比例する	×	6乗。大粒ほど非常に強く見える
レーダーは遠方ほど地表付近の降水を正確に捉えられる	×	ビームが高くなり見逃す・過小評価
ブライトバンドは0℃層の上の雪の層で反射が強くなる現象である	×	0℃層のすぐ下で融けかけの雪が強く反射
ドップラー速度は風の速さそのものを表す	×	視線方向の成分だけ
赤外画像で白く写る雲は厚い雲である	×	雲頂が低温（高い）雲。厚さは可視
霧は赤外画像で明瞭に白く写る	×	地表と温度が近く写りにくい。可視で白くなめらか
水蒸気画像の暗域は上層が乾燥した沈降域を表す	○	トラフ・寒冷渦に対応

オリジナル問題15問

数字と理由の両方を確認。過去問は気象業務支援センターで。

一問一答20問｜分野別の成績が出ます

この分野でよくある質問

Q. 観測の数字は多すぎて覚えられません。

A. 「高さ（1.5m・10m）」「時間（10分・3秒・9時21時・10分ごと）」「地点数（1,300・840・16・33・20）」「距離（17km・200〜300km・35,800km）」の4グループに分けると整理できます。

Q. レーダーの問題で必ず出るのは？

A. 誤差の4要因（遠方でビームが高い・地形・ブライトバンド・減衰）と、反射強度が直径の6乗に比例すること、ドップラー速度が視線方向成分であることです。

Q. 可視と赤外の違いを一言で言うと？

A. 可視は「厚さ」、赤外は「高さ」です。霧は厚いが低いので可視で白く赤外で写らず、巻雲は薄いが高いので可視で暗く赤外で白い。

Q. 観測の運用は変わりますか？

A. 変わります。気象台の目視観測の自動化（2019年）、アメダス湿度観測の開始（2019年）、日照の推計化（2021年）など。数字は最新の気象庁資料で確認してください。

Q. この分野は実技で使いますか？

A. 実技の資料はすべてこの観測データ（地上天気図・高層天気図・レーダー・衛星・アメダス）です。データの特性と限界を知っていると資料の読み取りで迷いません。

出典：気象庁「気象観測の手引き」「気象レーダー」「気象衛星ひまわり」「高層気象観測」「アメダス」各解説ページ、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。観測の運用は変更されることがあるため最新資料で確認してください。

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