2022년 5급 공채 기술 2차 미기상학

문제 3개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (15점)

구름이 없는 맑은 날 오후의 지표면 에너지 수지를 다루고자 한다. 다음 물음에 답하시오. (총 15점)

(1) 비가 거의 오지 않는 사막과 아스팔트 도로 및 건물이 대부분인 도시에서의 지표면 에너지 수지를 비교 설명하시오. (10점)
(2) 비가 거의 오지 않는 사막에서 오아시스 쪽으로 바람이 불 때, 이를 에너지 배분의 관점에서 느낌열(현열)과 숨은열(잠열)을 이용하여 설명하시오. (5점)

다음은 단위 질량당 난류운동에너지( e = = \frac{{1}}{{2}} \sum_{{i = 1}}^{{3}} {\overline{{\left( u '_{{i}} \right)^{{2}}}}} )의 예단 방정식이다. 물음에 답하시오. (총 15점)

[그림]
\overline{{( \, \, )}}: 평균,	( \, \, ) ': 섭동,	\theta_{{v}}: 가온위,
p: 기압,	\epsilon: 난류 소산,	\delta: 크로너커델타(Kronecker delta)

(1) 평균 연직 운동이 없고, 수평 균질(horizontal homogeneity)일 때, 위 식을 정상 상태(steady state) 방정식으로 단순화하시오. (5점)
(2) 위 식을 사용하여 리차드슨수(Richardson number)를 정의하고, 안정도(불안정, 안정, 중립)에 따른 값의 범위를 설명하시오. (5점)
(3) 위 식을 사용하여 오부코프길이(Obukhov length)를 정의하고, 안정도(불안정, 안정, 중립)에 따른 값의 범위를 제시하시오. (5점)

맑은 날 주간 대기경계층에서 대류속도규모(convective velocity scale) w_{*}를 계산하기 위해서는 지표층(surface layer)의 부력플럭스(buoyancy flux)를 알아야 한다. 다음 조건을 활용하여 물음에 답하시오. (총 20점)

(1) 지표층의 느낌열(현열)과 숨은열(잠열) 플럭스가 각각 150Wm^-2으로 같은 경우, 아래를 활용하여 부력플럭스를 계산하시오. (10점)
○\theta_{{v}} = \theta \left( 1 + 0.61 r \right), 여기서 \theta_{{v}}: 가온위, \theta: 온위, r: 수증기혼합비
○레이놀즈 평균법
○수증기혼합비\cong수증기비습
○3차 오더 모멘트(3^rd order moment)는 크기가 작으므로 무시
(2) 1)에서 계산한 부력플럭스에 느낌열(현열)과 숨은열(잠열) 플럭스의 기여도(%)를 각각 제시하시오. (4점)
(3) 느낌열(현열)과 숨은열(잠열) 플럭스의 합이 300Wm^-2일 때, 아래 경우에 대해 대류속도규모 w_{*}를 각각 구하시오. (단, 대류속도규모는 대기경계층 높이, 부력플럭스 그리고 \frac{{g}}{{{\overline{{\theta_{{v}}}}}}}(여기서 \overline{{\theta_{{v}}}}는 평균가온위)의 함수이다) (6점)
①느낌열(현열)플럭스만 존재할 경우 (2점)
②느낌열(현열)과 숨은열(잠열) 플럭스의 크기가 동일할 경우 (2점)
③숨은열(잠열)플럭스만 존재할 경우 (2점)