2017년 5급 공채 기술 2차 미기상학

문제 4개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (10점)

다음 표는 초음파풍속계로 관측한 성분별 바람의 시계열 자료이다. 다음 물음에 답하시오. (단, u는 동서방향 바람성분, w는 연직방향 바람성분을 나타낸다)
(총 10점)

시간	t_{{1}}	t_{{2}}	t_{{3}}	t_{{4}}	t_{{5}}	t_{{6}}	t_{{7}}	t_{{8}}	t_{{9}}	t_{{10}}
u(ms^-1)	5	6	5	4	7	5	3	5	4	6
w(ms^-1)	0	－1	1	0	－2	1	2	－1	1	－1

(1) 동서방향 난류 강도와 연직방향 난류 강도를 비교하시오. (3점)
(2) 두 바람 성분 u와 w의 공분산을 구하고, 미기상학적 의미를 설명하시오. (4점)
(3) 남북방향 바람성분의 분산이 1ms^-1일 때, 단위질량당 난류운동에너지를 구하시오. (3점)

제2문 (15점)

다음 그림은 대기와 지표면의 복사수지를 계산하기 위한 1층 대기 모식도이다. 다음 물음에 답하시오. (단, T는 대기온도, T_{S}는 지표면 온도, I \,_{{0}}는 태양 상수를 나타내며, 구름과 에어로졸의 상호작용은 고려하지 않는다) (총 15점)
[그림]

T_{S}
T_{}
I \,_{0}

(1) 대기온도 T를 구하는 수식을 유도하시오. (7점)
(2) 대기 중의 온실가스와 에어로졸의 증가가 대기의 방출율 \epsilon에 미치는 영향을 각각 기술하시오. (4점)
(3) 대기의 방출율 \epsilon의 증가와 감소가 대기 온도에 미치는 영향을 각각 기술하시오. (4점)

제3문 (10점)

다음은 오브코프 길이(Obukhov length, L)이다. 물음에 답하시오. (단, k는 폰 카르만 상수(von Karman constant), u_{{*}}는 마찰 속도, g는 중력가속도, \overline{{\theta_{{v}}}}는 평균 가온위, ( \overline{{w ' \theta '}} )_{{s}}는 지표에서의 운동학적 열 플럭스(kinematic heat flux)를 나타낸다) (총 10점)

L = \frac{{- u_{{*}}^{{3}} \overline{{\theta_{{v}}}}}}{{kg ( \overline{{w ' \theta '}} )_{{s}}}}

(1) 대기 안정도에 따른 L의 변화에 대해서 설명하시오. (5점)
(2) 맑은 날 지표층에서 L값의 전형적인 일변화를 그래프로 나타내시오. (단, 일출시간은 6시, 일몰시간은 18시이다) (5점)

제4문 (15점)

지표층 내 임의의 두 고도 z_{{1}}과 z_{{2}} 사이의 풍속과 온도의 평균경도를 이용하여 플럭스를 결정하고자 한다. 평균 미기상학 변수(M)의 연직 경도 산출은 \left( \frac{{Partial M}}{{Partial z}} \right)_{{z_{{m}}}} \simeq \frac{{\Delta M}}{{z_{{m}} \, \ln ( z_{{2}} / z_{{1}} )}}의 대수근사방법을 이용하고(z_{{m}}은 z_{{1}}과 z_{{2}}의 기하평균고도), 지표층 내 두 고도(z)에서 관측된 1시간 평균 풍속(U)과 온도(T)는 다음과 같다. 물음에 답하시오. (총 15점)

z(m)	U(ms^-1)	T(°C)
2.4	2.3	27.0
8.5	2.9	26.2

(1) z_{{m}}에서의 속도, 온도 및 온위 경도(\frac{{Partial u}}{{Partial z}} , \frac{{Partial T}}{{Partial z}} , \frac{{Partial \theta}}{{Partial z}})를 구하시오. (4점)
(2) z_{{m}}에서의 리차드슨 수(R_{i})를 구하시오. (3점)
(3) 무차원 바람시어(\phi_{{m}})와 온위경도(\phi_{{h}})의 상사함수가 아래와 같이 주어진다.
불안정한 경우:\phi_{{m}} = ( 1 - 15 \zeta )^{{- 1 / 4}}, \phi_{{h}} = ( 1 - 15 \zeta )^{{- 1 / 2}}
안정한 경우:\phi_{{m}} = 1 + 5 \zeta, \phi_{{h}} = 1 + 5 \zeta

마찰 속도, 마찰 온도, 지표면 열 플럭스를 구하시오. (단, 폰 카르만 상수(von Karman constant)는 0.4, \zeta = z / L, L은 오브코프 길이(Obukhov length), 공기의 밀도는 1.2kgm^-3, 정압비열은 1004Jkg^-1K^-1이다) (8점)