温位と相当温位は何が違う？凝結熱の有無がポイント

ーここでわかることー
▶︎温位は、「ある空気塊を乾燥断熱的に1000hPaまで下げた温度」
▶︎相当温位は、「温位に水蒸気の凝結による熱を加えた温度」

気象予報士試験を突破するために必須の知識である「温位」と「相当温位」ですが…
初めて気象学を学ぶ場合、ややこしくてイマイチ理解できない！とお困りの方も多いです。

でも大丈夫！
一緒にじっくり学んでいきましょう。

※この記事は当講座に在籍する気象予報士が監修しております。

温位と相当温位の定義

温位は、不飽和空気塊の性質を考えたり、比べたりする時、相当温位は、飽和・凝結している空気塊の性質を考えるときに便利な物理量です。

さて、何でもそうなのですがまずは「言葉の意味＝定義」を正確に捉えましょう。

①温位
ある空気塊を乾燥断熱的に1000hPaまで下げた温度

②相当温位
・空気塊が含む水蒸気がすべて凝結・放熱して昇温する効果
・基準気圧1000hPaまで断熱変化した時の断熱昇温効果

相当温位は、２つの効果考えた温度（の値）ということになります。
要は「温位＋空気塊が含む水蒸気がすべて凝結し昇温する効果」です。

とにかくまずは温位と相当温位の意味を確実に押さえてください。

温位とは

まず、温位から考えていきましょう。

温位は、「断熱変化をする限りその物理量は保存」されます。
要は「(ある)温位の値は、乾燥断熱変化をする限り、その値は変わらない」ということです。

いろんな「飽和していない空気」を1000hPaで比べるので、「未飽和空気の本当の状態」を知ることが可能です。

たとえば
①上空1000メートルで10度
②上空2000メートルで10度

この２つの未飽和空気塊の温位を比べています。

乾燥断熱減率(１度/100ｍ)で1000hPaまで下げると
①の空気塊は20度
②の空気塊は30度

②の空気塊のほうが温位が高いというのがわかります
（本来温位は絶対温度で計算すべきなのですが、わかりやすくするため摂氏の温度にしています）

またこの勉強をしていく途中で
「地上の温度に比べて、上空の温度が低いのに、大気が不安定じゃないのはなぜ？」
と疑問に思う方が多いですが、ここでも温位が役に立ちます。

例えば・・・

①地上A地点の気圧を1000hPaとし、気温が10度とします。
②またそのA地点の上空1000ｍの気温が５度とします。
　その上空では未飽和とします。

さて、この時
上空が冷たいのになんで大気の状態が不安定じゃないの？
という話になります。

繰り返しになりますが
温位は「ある空気塊を乾燥断熱的に1000hPaまで下げた温度」でした。

なので

①A地点の温位も10度です。
(1000hPaにありますので値はそのまんまです。)

②上空1000ｍの５度の空気を地上1000hPaまで下げると
　乾燥断熱減率で下がるので10度上がって、「15度」になります
　これが上空1000ｍの②の空気の「温位」です

ということは、上空では５度だけど、温位が15度で、地上よりも温かいため
下降してこないということなんです。（大気の成層が安定している。）

温位は未飽和の空気塊の状態を考えるときに役立ちます。
（安定か不安定など）

相当温位とは

相当温位は
・空気塊が含む水蒸気がすべて凝結・放熱して昇温する効果
・基準気圧1000hPaまで断熱変化した時の断熱昇温効果

以上、２つの効果考えた温度（の値）です。

また相当温位は乾燥断熱変化でも湿潤断熱変化でも保存（値が変わらない）されます。

なぜなら相当温位は「凝結熱で温まった空気塊の温位」と考えるため
空気塊の「水蒸気が０」なら、凝結熱が発生しないので「凝結熱も０」ということで
「温位＝相当温位」です。

空気塊の水蒸気量が多いほど、「温位＜相当温位」になります。

相当温位は「大気の不安定度」を考えるときに非常に役立ちます。
実際の気象を予報するときに、それ専用のデータもあります。

温位と相当温位は何が違うか

温位は、ある空気塊を乾燥断熱的に1000hPaまで下げた温度

相当温位は
・空気塊が含む水蒸気がすべて凝結・放熱して昇温する効果
・基準気圧1000hPaまで断熱変化した時の断熱昇温効果
以上、２つの効果考えた温度。

相当温位は、「温位＋空気塊が含む水蒸気がすべて凝結し昇温する効果」で
空気の温度だけではなく、空気中の水蒸気が多いのかもわかるとても便利なものなのです。

気象予報士試験を受験する際にも必須の知識ですので、しっかり覚えておきましょう。

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