『イラスト図解 よくわかる気象学』（中島俊夫著）を使って気象予報士試験対策をしています。
今回は、対流混合層について学びました。
対流混合層とは？
地上０ｍから高度約１ｋｍの空気の層を大気境界層といいますが、それは三つに分けることができます。
対流混合層は、以下に示したように、地上から二番目の層です。
対流混合層の特徴
対流混合層では、下層部が接地層の空気によって温められます。そのため、下層が暖かく上層が冷たいという、不安定な状態となります。
空気が不安定な状態になると、下の暖かい空気と上の冷たい空気が入れ替わろうとします。そのときに生じる空気の流れが対流でした。
この対流によって、対流混合層の空気がかき混ぜられます。ゆえに、対流混合層内の温位、風速、混合比がほぼ一定となります。
ちなみに
温位は、ある高さにある空気を１０００ｈＰａ（地上）まで乾燥断熱変化（１００ｍごとに１℃変化）させたときの絶対温度のことでした。つまり、温位とは、その空気が「もし地上にあったら」の絶対温度のことです。詳しくは以下の記事へ。
温位とは？超わかりやすく簡単に解説【気象予報士試験対策】 - 根性による３ヶ国語学習者の日記
混合比は、空気中に含まれる水蒸気の質量と、その空気から水蒸気を抜いた乾燥空気の質量の比でした。 詳しくは以下の記事へ。
なぜ温位が一定だと、乾燥断熱変化だといえるのか？
対流混合層では温位が一定なので、その空気の温度変化は１００ｍにつき１℃です。つまり、乾燥断熱変化になります。
なぜ温位が一定だと乾燥断熱変化なのかというと、温位は湿潤断熱変化だと保存されません（変化する）が、乾燥断熱変化だと保存される（変化しない）からです。
湿潤断熱変化では温位は保存されない
湿潤断熱変化の場合の温位を考えてみます。
地上にある空気の温度が２０℃だとすると、この温位は２９３Ｋです。
次に、この２０℃の空気を高度１ｋｍまで湿潤断熱変化（１００ｍにつき０．５℃変化）させます。
するとこの空気の温度は１５℃になります。
さて、この高度１ｋｍ、１５℃の空気の温位はいくらでしょうか？
温位の求め方に従い、地上まで乾燥断熱変化させると、温度は２５℃になり、絶対温度にすると２９８Ｋです。
最初の湿潤断熱変化（１００ｍにつき０．５℃変化）と温位を出すときの乾燥断熱変化（１００ｍにつき１℃変化）の割合の差によって５Ｋの差ができました。
このことからわかるように、湿潤断熱変化では温位は保存されません。
乾燥断熱変化では温位は保存される
では、乾燥断熱変化の場合はどうでしょうか？
上と同じく、地上にある空気の温度が２０℃だとすると、この温位は２９３Ｋです。
この空気を高度１ｋｍまで乾燥断熱変化（１００ｍにつき１℃）させると、１０℃になります。
ではこの高度１ｋｍ、１０℃の空気の温位はいくらでしょうか？
温位の求め方に従い、この空気を地上まで乾燥断熱変化させます。すると温度は２０℃になり、これを絶対温度にすると２９３Ｋです。
この２９３Ｋは最初に地上にあった空気の絶対温度と同じであり、乾燥断熱変化では温位が保存されていることがわかります。
このことから、対流混合層では温位が一定なので、温度変化は、湿潤断熱変化ではなく、乾燥断熱変化だといえるのです。
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