2023 기상직 7급 물리기상학 문제 정답 (2차) - 2023.9.23.

 

물리기상학정답(2024-06-12 / 638.7KB / 28회)

 

 2023년도 기상직 7급 공채 제2차 시험 가형 13 쪽 물리기상학 문 1. 무차원수(dimensionless number)가 아닌 것은? ① 레이놀즈수(Reynolds number) ② 모닌-오부코프 길이(Monin-Obukhov length) ③ 리처드슨수(Richardson number) ④ 광학두께(optical depth) 문 2. 대기복사에서 사용되는 단위로 옳지 않은 것은? ① 스테판-볼츠만상수(Stefan-Boltzmann constant)의 단위는 W m -2 K -4이다. ② 복사속(radiant flux)의 단위는 J s -1이다. ③ 복사조도(irradiance)의 단위는 W m -2 sr-1 μm -1이다. ④ 복사휘도(radiance)의 단위는 Wm -2 sr-1이다. 문 3. 열역학 법칙에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 열역학 제1법칙에 의하면 계의 내부에너지 변화는 계에 가해진 열에서 계가 주변에 한 일을 뺀 것과 같다. ② 등압과정일 때 계에 출입하는 열량의 변화는 내부에너지의 변화량과 같다. ③ 등온과정일 때 계에 출입하는 열량은 모두 일을 하는데 사용된다. ④ 가역과정일 때 엔트로피가 일정한 과정은 온위가 보존된다. 문 4. 그림은 지구의 에너지 수지를 나타낸 것이다. 이로부터 계산한 물리량으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 지구의 알베도: 0.3 ㄴ. 입사하는 태양복사가 대기(구름 포함)에 의해 소산(extinction) 되는 비율: 0.49 ㄷ. 보웬비(Bowen ratio): 약 0.3 ① ㄱ, ㄴ, ㄷ ② ㄱ, ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ 문 5. 습윤공기와 관련된 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 비습(specific humidity)은 건조공기의 총질량에 대한 수증기 질량의 비율로 정의한다. ㄴ. 이슬점온도(dew point temperature)는 주어진 공기 덩이가 현재의 수증기압에서 등압과정을 따라 냉각될 때 물에 대해 포화상태에 이르는 온도이다. ㄷ. 상당온도(equivalent temperature)는 습구온도(wet-bulb temperature)보다 항상 낮다. ㄹ. 상당온위(equivalent potential temperature)는 건조단열 과정과 위단열과정 모두에 대해서 보존된다. ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄴ, ㄹ 문 6. 임의의 변수 A와 B에 대하여 레이놀즈 분리를 적용하여 구한 A와 B의 곱의 시간 평균 ∙ 로 옳은 것은? (단, 각 변수는 평균장과 섭동으로 나누어질 수 있으며, 상단바( )는 평균장, 프라임(′)은 섭동을 의미한다.) ①    ′ ′ ②      ′ ′    ③  ′   ′  ④   ′    ′ 문 7. 정적비열과 정압비열에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 건조공기의 정적비열은 1004 J K -1 kg-1이다. ㄴ. 수증기의 정적비열은 건조공기 정적비열의 약 두배이다. ㄷ. 정압비열은 정적비열과 해당 기체의 비기체상수(specific gas constant)의 합이다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ 문 8. 온난구름(warm cloud)에서 구름수적의 충돌병합 과정을 설명한 것으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 구름 내부가 낮은 레이놀즈수를 갖는 스토크스 영역 (Stokes regime)일 때, 구름수적의 종단낙하속도는 구름 수적 반경에 선형적으로 비례한다. ㄴ. 구름 내에서 수적이 효과적으로 성장하려면 수적크기분포 (droplet size distribution)의 폭이 넓을수록 유리하다. ㄷ. 구름수적 채집효율(collection efficiency)은 충돌효율(collision efficiency)과 병합효율(coalescence efficiency)의 곱이다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ 2023년도 기상직 7급 공채 제2차 시험 가형 14 쪽 문 9. 어떤 지표면으로 입사하는 태양복사에너지가 900 W m –2이고, 지표 알베도는 0.4이다. 지표면으로 입사하는 장파복사에너지와 지표면에서 방출하는 장파복사에너지는 같고, 지표면은 에너지 평형을 이루고 있다고 가정하자. 보웬비가 0.5일 때 지표면에서 방출하는 잠열플럭스는? (단, 지중과 지표면 사이의 에너지 흐름은 없다.) ① 120 W m –2 ② 180 W m –2 ③ 240 W m –2 ④ 360 W m –2 문 10. 다음은 베르게론-핀다이젠 과정(Bergeron-Findeisen process)에 대한 설명 중 일부이다. (가)～(다)에 들어갈 말을 바르게 연결한 것은? 0 ℃ 이하에서 과냉각수적 표면의 포화수증기압이 빙정 표면의 포화수증기압보다 (가) 때문에, (나) 표면의 수증기가 (다) 표면으로 이동하여 (다) 이 성장한다. (가) (나) (다) ① 크기 과냉각수적 빙정 ② 크기 빙정 과냉각수적 ③ 작기 과냉각수적 빙정 ④ 작기 빙정 과냉각수적 문 11. 복사전달모델에 이용되는 변수 중 하나인 비대칭인자(asymmetry parameter, )에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 전방산란과 후방산란의 강도가 같으면   이다. ②   이면 완전한 후방산란을 의미한다. ③ 의 값의 범위는  ≤  ≤ 이다. ④ 산란위상함수(scattering phase function)와 밀접하게 관련 되어 있다. 문 12. S밴드 기상레이더( = 10 cm)에 대한 설명으로 옳지 않은 것 을 모두 고르면? ㄱ. 부피 1 m 3에 포함된 직경 3 mm 수적 1개에 의한 레이더 반사도( )는 동일 부피에 포함된 직경 1 mm 수적 729개에 의한 레이더 반사도와 같다. ㄴ. 대기가 표준대기보다 상대적으로 안정되어 레이더 빔이 과대굴절되는 경우, 표준굴절될 때보다 더 높은 고도의 강수가 탐지된다. ㄷ. 펄스반복주파수(pulse repetition frequency) 1000 Hz로 강수를 관측할 때, 최대관측거리(max)와 최대관측속도(max)는 각각 150 km와 25ms -1이다. (단, 빛의 속도는 3×108 ms -1이다.) ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄷ 문 13. 그림은 입자의 반경()과 입사하는 복사의 파장()을 통해 구해진 크기파라미터(size parameter, )와 그에 따른 산란의 종류를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 공기분자에 의해 적색광(0.7 ㎛)이 산란될 때, 는 약 1이다. ㄴ. X밴드 레이더파가 이슬비(drizzle)에 산란되면 레일리 산란이 발생한다. ㄷ. 전자기파가 입자에 입사하여 미산란(Mie scattering)이 발생하면 산란 전후에 전자기파의 파장은 변하지 않는다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ ④ ㄴ, ㄷ 문 14. 강수가 없는 온난구름(warm cloud) 내의 과포화에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① 과포화는 대기중의 상대습도가 100 %를 초과하는 상태를 의미한다. ② 과포화도는 구름 내에서 고도가 증가할수록 선형적으로 증가한다. ③ 구름 내 과포화도를 감소시키는 요인 중 하나는 수증기 응결에 의한 구름수적 개수의 증가이다. ④ 구름 내 과포화도를 증가시키는 요인 중 하나는 단열상승 운동에 의한 온도 하강이다. 문 15. 성층권 오존에 관한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 성층권 오존의 생성은 다음 반응식을 통해 설명할 수 있다.    →  ,     →    ㄴ. 오존구멍(ozone hole)이 생기는 이유는 오존이 프레온가스와의 직접적인 화학반응에 의해 소멸되기 때문이다. ㄷ. 수소불화탄소(HFCs)는 염소(Cl)를 포함하기 때문에 오존층을 파괴하는 물질 중 하나이다. ㄹ. 남반구 극지방의 오존구멍은 남반구 가을철에 주로 발생한다. ① ㄱ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄱ, ㄴ, ㄷ ④ ㄴ, ㄷ, ㄹ 2023년도 기상직 7급 공채 제2차 시험 가형 15 쪽 문 16. 다음은 수증기 확산에 의한 순수한 수적의 응결성장방정식을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 곡률효과와 용액효과는 무시한다.)       : 포화비, : 수적반경, : 0이 아닌 상수 ㄱ.   일 때, 수적반경이 클수록 응결성장률(  )이 커진다. ㄴ. 주어진 온도에서 포화비가 일정할 때, 초기(  ) 수적의 반경을 라고 가정하면       이다. (단,      ) ㄷ.   일 때, 초기 반경이 서로 다른 수적들이 시간에 따라 성장하면서 수적크기분포의 폭이 좁아진다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ ④ ㄴ, ㄷ 문 17. 도시가 대기경계층에 미치는 영향과 가장 거리가 먼 것은? ① 나대지(bare soil)가 도시로 바뀌면 거칠기 길이는 일반적 으로 감소한다. ② 도시에서 방출되는 인공열로 인해 대기경계층의 두께가 더 두꺼워진다. ③ 도시에서 방출되는 인공열로 인해 도시 바깥에서 도시로 수렴하는 형태의 순환이 형성될 수 있다. ④ 맨 토양이 아스팔트로 포장되면 낮 동안 일반적으로 현열 플럭스가 증가한다. 문 18. 파장이 인 태양복사가 질량흡수계수(mass absorption coefficient) = 0.03 m 2 kg-1이고 밀도가 = 0.2 kg m -3인 구름층을 연직으로 통과하고 있다. 구름층의 두께가 10 m일 때 구름층을 통과하면서 흡수되는 태양복사의 비율은 약 몇 %인가? (단, e -0.03= 0.97, e -0.06= 0.94, e -1.97= 0.14, e -2.0= 0.135 이고 구름에 의한 태양복사의 반사와 산란은 무시한다.) ① 3 % ② 6 % ③ 14 % ④ 86.5 % 문 19. 흑체의 복사휘도(  )를 나타낸 플랑크함수에 대한 설명 으로 옳지 않은 것은? (단, 는 임의의 변수이다.) ①  는 진동수(frequency, )의 세제곱에 비례한다. ②   는 파장(wavelength, )의 다섯제곱에 반비례한다. ③    는 파수(wave number, )의 제곱에 비례한다. ④ 플랑크함수를 통해 주어진 온도에서 최대에너지가 방출되는 파장을 구할 수 있다. 문 20. 다음은 용액방울 표면에서의 포화비(S)를 나타내는 쾰러곡선 방정식을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?          ㄱ. 는 곡률항 (curvature term)이고 ,  는 용액항 (solution term)이다. ㄴ. 쾰러곡선 방정식에서 수적의 반경이 작을수록 용액효과보다 곡률효과가 상대적으로 우세해진다. ㄷ. 위의 식에서 구해지는 용액방울의 임계반경(critical radius, )은     이다. ㄹ. 보다 큰 용액방울의 경우, 수적의 반경이 커질수록 포화비가 1로 수렴한다. ① ㄱ, ㄴ ② ㄱ, ㄹ ③ ㄱ, ㄷ, ㄹ ④ ㄴ, ㄷ, ㄹ 문 21. 단일산란알베도(single scattering albedo)의 정의로 옳은 것은? ① 소산계수(extinction coefficient)에 대한 흡수계수의 비율 ② 소산계수에 대한 산란계수의 비율 ③ 산란계수에 대한 흡수계수의 비율 ④ 알베도에 대한 방출률 문 22. 다음은 난류운동에너지() 방정식을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?         ′ ′  ′ ′      ′     ′′  (1) (2) (3) (4) (5)  : 평균  ′: 섭동  : 가온위 : 크로너커델타(Kronecker delta) ① (1)항은 낮 동안 가열된 지표면 부근에서 양의 값을 가진다. ② (2)항은 평균운동에너지로부터 난류운동에너지로의 전환을 나타낸다. ③ (3)항은 난류수송, (4)항은 기압수송을 나타내며 를 생성 또는 소멸시킨다. ④ 은 분자점성에 의한 난류소산을 의미하며, 항상 양의 값을 가진다. 문 23. 레이놀즈수와 난류에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? ① 레이놀즈수는 (특성길이)×(유체의 평균속도)÷(유체의 동점성 계수)로 정의된다. ② 레이놀즈수는 점성력에 대한 관성력의 비를 나타낸다. ③ 레이놀즈수는 어떤 유체 흐름이 층류인지 난류인지를 판별하는데 사용될 수 있다. ④ 임계 레이놀즈수는 유체 흐름이 층류에서 난류로 전이되는 지점에서의 레이놀즈수이며, 대략 1 정도로 알려져 있다. 2023년도 기상직 7급 공채 제2차 시험 가형 16 쪽 문 24. 그림은 물과 얼음의 복소굴절률(complex index of refraction) 중 허수 부분을 나타낸 것이다. 이로부터 알 수 있는 구름입자와 복사의 상호작용에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? ㄱ. 물과 얼음의 복소굴절률의 허수 부분은 산란율을 나타낸다. ㄴ. 물과 얼음의 8.7 ㎛ , 10.8 ㎛ 파장에서의 복소굴절률 허수 부분은 위성을 통해 구름입자의 상을 구분하는데 사용 될 수 있다. ㄷ. 위성을 통해 야간에 빙정으로만 구성된 반투과성 권운을 관측할 때, 3.9 ㎛와 10.8 ㎛ 파장의 밝기온도 차이 (   )는 양수이다. ① ㄱ ② ㄴ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄴ, ㄷ 문 25. 그림은 강수가 있는 난층운에 대한 전형적인 레이더반사도의 연직 프로파일이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것을 모두 고르면? ㄱ. PPI(Plan Position Indicator) 영상은 특정한 방향에 위치한 기상현상의 연직단면을 관측하는데 이용된다. ㄴ. A 지점에서는 과냉각수적이 거의 존재하지 않는다. ㄷ. B 지점에서는 두 개의 빙정이 충돌하여 더 큰 빙정을 형성하는 결착(riming)이 발생할 수 있다. ㄹ. 이중편파레이더로 관측할 때, C 지점의 교차상관계수 (cross-correlation coefficient, )는 D 지점의 교차상관계수 보다 큰 값을 가진다. ① ㄱ ② ㄱ, ㄷ ③ ㄴ, ㄷ ④ ㄱ, ㄷ, ㄹ