5급 공채 2차

2022년 5급 공채 기술 2차 물리기상학

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

제1문 (35점)

지구상의 한 지점에서 특정 일시의 태양의 위치는 아래의 관계식으로 계산된다.
\cos \, \, \theta_{{z}} = \sin \delta \, \, \sin \phi \, \, + \cos \delta \, \, cosphi \, \, \cos \omega

여기서 \theta_{z}는 태양의 천정각, \phi는 위도, \delta는 태양의 적위, \omega는 태양의 시간각을 나타낸다. 이 관계식의 응용에 관한 다음 물음에 답하시오. (총 35점)
  1. (1) 일출 시간각 \omega_{s}를 구하는 관계식을 제시하시오. (10점)
  2. (2) 1)의 관계식으로부터 겨울철 북극점에서는 해가 뜨지 않고, 여름철 북극점에서는 해가 지지 않음을 보이시오. (8점)
  3. (3) 1)의 관계식으로부터 적도에서는 연중 언제나 밤낮의 길이가 같다는 사실과 춘분과 추분에는 지구상의 모든 지점에서 밤낮의 길이가 같다는 사실을 보이시오. (8점)
  4. (4) 북위 45도에서 하지 정오에 대기 상단으로 입사하는 일사량을 구하시오. (단, 태양상수는 1,360Wm-2를 사용하고, 태양－지구 간 거리의 연중 변화는 없는 것으로 가정한다) (9점)

제2문 (30점)

지구의 중력은 고도에 따른 기압의 분포에 큰 영향을 미친다. 단면적과 두께가 각각 dA와 dz인 건조공기 기둥 단편(dry air column segment)을 고려한다. 이 공기 기둥 아랫면의 기압을 p, 아랫면과 윗면의 기압차는 dp로 가정한다. 지구의 중력가속도는 g이며 건조공기의 밀도는 \rho = \frac{{M \, \, p}}{{RT}}이다. 여기서 M \,은 건조공기 몰질량(molar mass), R은 보편기체상수(universal gas constant), T \,는 기온을 나타낸다. 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
  1. (1) 이 공기 기둥 단편이 정역학평형(hydrostatic equilibrium)을 이루는 조건을 제시하고 정역학평형 식을 보이시오. (10점)
  2. (2) 이러한 고도에 따른 기압의 분포는 대류권에서 열적 구조에도 큰 영향을 준다. 단열적으로 상승하는 공기덩이(air parcel)의 온도 증감을 열역학 제1법칙의 관점에서 설명하시오. (10점)
  3. (3) 등온대기를 가정하여 규모고도(scale height)를 구하는 공식을 유도하고, 27°C의 기온 조건에서 규모고도를 구하시오. (단, R＝8,314Jkmol-1K-1, g＝9.8ms-2, M \,＝28.9kgkmol-1이다) (10점)

제3문 (35점)

아래 그림은 서로 다른 조건에서의 구름 내 과포화도에 대한 구름 수적의 평형 반경을 나타낸 곡선을 보여준다. 이 그림의 해석에 관한 다음 물음에 답하시오. (총 35점)
[그림]
  1. (1) 곡선 ①과 ② 간에 차이가 나타나는 이유를 설명하시오. (10점)
  2. (2) 곡선 ②～⑥ 간에 차이가 나타나는 이유를 설명하시오. (5점)
  3. (3) 곡선 ②를 기준으로 구름 수적의 성장에 관해 설명하시오. (20점)