5급 공채 2차

2018년 5급 공채 기술 2차 물리기상학

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (25점)

다음 표는 세 행성의 태양상수, 행성알베도, 실제 평균지표면온도를 나타낸다. 물음에 답하시오. (총 25점)
태양상수(Wm-2)행성알베도평균지표면온도(K)
금성2,6200.71750
지구1,3720.30288
화성5930.17220
  1. (1) 행성에 입사하는 태양 복사 에너지와 행성이 방출하는 복사 에너지가 균형을 이루는 평형상태에 있다고 가정할 때, 행성이 가지는 상당흑체온도(equivalent blackbody temperature)를 각각 구하시오. (단, 스테판－볼쯔만 상수는 5.67 \times 10^{{- 8}} \, \, \mathrm{W} \, \mathrm{m}^{{- 2}} \mathrm{K}^{{- 4}}이다) (10점)
  2. (2) 위 표와 1)의 결과를 이용하여 각 행성에서의 온실효과(greenhouse effect)를 계산하시오. (5점)
  3. (3) 세 행성 간 온실효과의 차이에 대해 주요 온실기체를 고려하여 설명하시오. (10점)

제2문 (30점)

빗방울은 운저(cloud base)에서 떨어지는 동안 증발에 의해 그 크기가 점점 줄어든다. 이 빗방울 반지름 r의 시간 t에 따른 감소는 다음의 물방울 성장 방정식으로 계산할 수 있다.
r \frac{{d \, r}}{{d \, t}} = \frac{{S \, - \, 1}}{{K_{{1 \,}} + \, K_{{2}}}}
(단, S ( < 1 )는 운저 아래 공기의 포화비(saturation ratio)이고, K_{{1}} ( = 6.77 \, \times \, 10^{{5}} \, \, \mathrm{s} \, \mathrm{cm}^{{- 2}} )과 K_{{2}} ( = 4.41 \, \times \, 10^{{5}} \, \, \mathrm{s} \, \mathrm{cm}^{{- 2}} )는 상수이다)

또한 빗방울의 종단속도(terminal velocity) V는 빗방울 반지름 r에만 의존하여 다음의 관계식을 갖는다고 하자.
V \, ( r ) = c \, r^{{n}} (단, c와 n은 상수이다)

낙하하는 빗방울의 크기 변화에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
  1. (1) 운저로부터 빗방울까지의 거리인 z에 대한 빗방울 반지름의 변화율(\frac{{d \, r}}{{d \, z}})을 위에 주어진 두 식을 조합하여 유도하시오. (5점)
  2. (2) 운저(z = 0)에서의 빗방울 반지름은 r_{0}로 측정되었다. 이 빗방울이 떨어지면서 완전히 증발되어 사라지는(r = 0) 운저로부터의 거리를 H라 할 때, H의 표현식을 유도하시오. (10점)
  3. (3) 지상으로부터 운저의 고도가 1km이고 S＝0.7일 때, 완전히 증발하지 않고 지상에 도달하려면 운저에서의 빗방울의 크기가 적어도 얼마보다 커야하는지 계산하시오. (단, c = 6.07 \, \, \mathrm{m} \, \mathrm{s}^{{- 1}} \, \mathrm{mm}^{{- 1 / 2}} , \, \, \, n = 1 / 2로 가정한다) (15점)

제3문 (25점)

레이더 Z-R 관계식에서 반사도(Z)와 강우강도(R)는 빗방울의 직경과 관련이 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 25점)
  1. (1) 반사도(Z)를 dBZ로 표현하는 이유를 설명하시오. (10점)
  2. (2) 부피 1m3에 포함된 직경 3mm 물방울 1개에 의한 반사도(Z)는 동일한 부피에 포함된 직경 1mm 물방울 몇 개에 의한 반사도와 같은지 설명하시오. (5점)
  3. (3) 강우강도(R)에 영향을 주는 주요 요소들에 대해 기술하시오. (10점)

제4문 (20점)

대기 중의 구름 입자와 에어로졸(aerosol)이 복사 에너지의 산란에 미치는 영향에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 20점)
  1. (1) 레일리(Rayleigh) 산란과 미(Mie) 산란을 구분하는 식을 제시하고, 산란 특성의 차이를 기술하시오. (10점)
  2. (2) 가시광이 미세먼지입자(반경 1μm)에 의하여 산란되는 경우와 X-band 기상레이더의 전파가 구름입자(반경 10μm)에 의하여 산란되는 경우, 각각에 대해 1)에서 제시한 식을 이용하여 산란 종류를 설명하시오. (10점)