答案の作り方と非公表情報

大学は地球科学4題すべての解答例と出題意図を公表しています。問題4では、水収支の計算、氷河融解と湖水位、酸素同位体、堆積物記録を理解しているかを確認します。以下の答案の順序と説明文は大学の文章ではなく、本書独自の学習用解説です。

湖の面積と平均深度を掛けると体積になります。水の密度を1 t/m³とすれば、体積m³と質量tは同じ数値です。定常状態では湖の貯水量が変わらないため、降水と河川による流入の合計が蒸発による流出に等しくなります。水位が上がる設問では定常条件が崩れ、年間の流入と流出の差が貯水量増加になります。

まずkm²をm²、mmをmへ換算します。次に貯水量を S=A×D×ρ、湖面降水を P=p×A×ρ で求めます。定常時の蒸発量は E=P+R、滞留時間は τ=S/E です。水位上昇に対応する増加量は ΔS=A×Δh×ρ です。最後に、温暖化後の収支を ΔS=P+R−E と書き、河川流入と蒸発のどちらがどれだけ変わる必要があるかを文章で説明します。

湖面積6200 km²は 6.2×10^9 m²、平均深度280 mであるから、貯水量は 6.2×10^9×280=1.736×10^12 t、すなわち約 1.7×10^3 Gt である。年降水量280 mmは0.280 mなので、湖面へ直接入る降水は 0.280×6.2×10^9=1.736 Gt/年 である。定常状態では蒸発量が降水と河川流入5.0 Gt/年の和に等しく、E=1.736+5.0=6.736 Gt/年、約6.7 Gt/年となる。滞留時間は 1.736×10^3/6.736≈258年 である。水位が年0.10 m上がる場合、貯水量増加は 0.10×6.2×10^9=0.62 Gt/年 である。降水が一定で温暖化により蒸発が増えても水位が上がるには、山岳氷河融解などによる河川流入の増加が、蒸発量の増加を0.62 Gt/年以上上回る必要がある。

水収支とは、一定期間に系へ入る水、出る水、内部に蓄えられる水の変化を数量で表した関係です。滞留時間とは、貯水量を年間の交換量で割った平均的な残留時間です。閉鎖湖は外へ流れ出す河川を持たず、主に蒸発によって水を失う湖です。酸素安定同位体は水の起源、蒸発、温度などの履歴を推定する手掛かりになります。

km²からm²への換算で10の6乗、mmからmへの換算で10のマイナス3乗を落とすと、答えの桁が大きく崩れます。滞留時間の分母に河川流入だけを使うのも誤りです。また、「温暖化すれば氷が融けるので湖水位が上がる」とだけ書くと、同時に増える蒸発を無視しています。河川流入増加と蒸発増加の大小を、水収支式のどの項か明示して比較します。

各教員の2027年度新規受入人数、研究室内の選考基準、学生ごとの衛星データ・計算資源・観測機器の利用枠、海底観測航海への参加条件、都市防災解析ソフトのライセンス条件、口頭試験で過去に尋ねられた個別質問、2027年度の作問者は公開資料にありません。研究テーマと設備分野が一致していても、個々の装置を自由に使えることまでは意味しません。

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