5급 공채 2차

2021년 5급 공채 기술 2차 물리기상학

문제 3개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (35점)

기상레이더에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 35점)
  1. (1) 기상레이더로 강수를 추정하는 원리를 설명하고, 산란 특성에 따라 강수 유형을 분류하시오. (10점)
  2. (2) 기상레이더 방정식을 수신전력, 레이더 상수, 레이더와 목표물 사이의 거리, 반사도 인자 등을 이용하여 제시하고, 레이더 상수에 포함되는 요소를 설명하시오. (단, 목표물 이외의 대기에 의한 레이더파의 감쇄는 고려하지 않는다) (15점)
  3. (3) 실제 레이더 관측에서 반사도 인자를 어떻게 결정하고 활용하는지를 2)의 기상레이더 방정식을 이용하여 설명하시오. (10점)

제2문 (35점)

구름 내에서 비균질 핵생성에 의해 일어나는 수적 형성 과정에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 35점)
  1. (1) 용질 효과와 곡률 효과를 나타내는 식으로부터 쾰러 방정식을 유도하고, 각 항의 의미를 설명하시오. (10점)
  2. (2) 포화율의 최댓값에 해당하는 구름입자의 임계반경 r_{c}를 구하고, 이에 대응하는 포화율 S_{c}를 구하시오. (10점)
  3. (3) 같은 질량을 가지는 \mathrm{NaCl} 입자와 ( \mathrm{NH}_{{4}} )_{2} \mathrm{SO}_{4} 입자에 대해 각각의 임계반경을 구하고, 구름입자로 활성화되는 포화율을 비교하여 설명하시오. (단, \mathrm{NaCl}의 분자량은 58gmol-1이고 ( \mathrm{NH}_{{4}} )_{2} \mathrm{SO}_{4}의 분자량은 132gmol-1이다) (15점)

제3문 (30점)

대기 중 기체에 의한 태양광의 산란은 그림과 같이 표현될 수 있다. 이 때 산란광의 전기장은 {\vec{{E}}} = - {\vec{{E_{{\, 0}}}}} k^{{2}} \alpha \frac{{\sin \gamma}}{{r}} e^{{- ik \left( r - ct \right)}}로 나타난다. 다음 물음에 답하시오. (단, {\vec{{E \,_{{0}}}}}는 입사광의 전기장, \gamma는 산란체의 쌍극자모멘트와 관측 방향이 이루는 각도, \alpha는 산란체의 편극도, k는 파수, c는 광속, t는 시간이다) (총 30점)
[그림]
  1. (1) 입사광과 산란광이 이루는 면을 기준면(reference plane)으로 정의할 때, 전기장은 기준면에서 직교하는 성분 x와 기준면 상에 위치한 성분 y로 나눌 수 있다. 이 기준면에서 태양광의 산란각은 \Theta, {\vec{{E \,_{{0}}}}}의 x, y 성분은 각각 {\vec{{E \,_{{0 x}}}}}, {\vec{{E_{{\, 0 y}}}}}이다. 이 때 \gamma_{{x}}와 \gamma_{{y}}, 산란광의 각 성분 전기장 {\vec{{E_{{x}}}}}와 \vec{{E_{{y}}}}를 산란각 \Theta에 대해 전개하시오. (5점)
  2. (2) 입사하는 태양광이 대기 중의 매질과 최초로 반응할 때, 1)에서 구한 각 성분 전기장으로부터 산란각 \Theta로 진행하는 산란광의 복사강도(radiative intensity)를 파장 \lambda에 대한 식으로 나타내시오. (단, 각 성분 전기장의 복사강도 크기는 I_{{\, 0}}로 동일하다) (10점)
  3. (3) 보라색, 파란색, 빨간색 영역의 태양광 파장이 각각 0.4 \, mum, 0.5 \, mum, 0.7 \, mum일 때, 이들의 상대적 산란 효율을 구하여 비교하고, 이를 통해 맑은 날 석양과 주변 하늘이 붉은색을 띠는 이유를 설명하시오. (15점)