2023년 5급 공채 기술 2차 물리기상학

안개는 도로, 항만, 비행기의 이착륙, 농작물 등에 중요한 영향을 미치기 때문에 그 생성 및 소멸 메커니즘에 대한 이해가 상황 판단과 의사 결정에 중요한 역할을 한다. 다음 물음에 답하시오. (총 35점)

아래 그림은 대기와 지표면의 열수지(energy budget) 개념도를 나타낸 것이다. 여기서 \sigma는 슈테판－볼츠만 상수, \varepsilon은 대기의 복사방출률, T_{e}는 대기상단(TOA, Top of Atmosphere)에서의 복사평형온도, T \,는 대기의 온도, T_{s}는 지표면의 온도이다. 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
[그림]

다음은 구름방울 반경(r)에 따른 과포화도(S \,, supersaturation)를 표현한 쾰러(Köhler) 방정식을 나타낸 것이다.

여기서 a와 b는 각각 아래의 식으로 나타낼 수 있다.

a = \frac{{2 \, \sigma}}{{\, \rho_{{l}} \, R_{{v}} T}}, b = \frac{{3 i \, M_{{w}} m_{{s}}}}{{4 \pi \, \rho_{{l}} \, M_{{s}}}}
M_{{w}}:물의 분자량	\rho_{{l}}:물의 밀도	R_{{v}}:수증기 기체상수
M_{{s}}:용질의 분자량	m_{{s}}:용질의 질량	T \,:온도
i:반트호프 인자(Vant Hoff factor)		\sigma:구름방울의 표면장력

또한 아래 그림은 각기 다른 조건에서의 구름방울 반경에 따른 과포화도를 나타낸 것이다.
[그림]
위에서 주어진 쾰러 방정식과 그림으로부터 다음 물음에 답하시오. (총 35점)