[기상직 7급 기상역학] 24년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

다음은 북반구에서 지상 바람($\vec{V}$)의 구조를 보여주는 모식도이다. 마찰효과에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

마찰계수의 증가로 마찰력이 증가하면 전향력이 감소한다.

마찰계수의 증가로 마찰력이 증가하면 전향력의 방향이 반시계방향으로 돈다.

마찰계수의 증가로 마찰력이 증가하면 지상 바람의 방향이 시계방향으로 돈다.

마찰력과 지상 바람의 방향은 항상 서로 반대 방향을 향한다.

다음은 관성중력파의 분산관계식이다. 남북방향 파수($l$)가 0이 되도록 좌표축을 선택했을 때, 군속도의 수평성분에 대한 연직 성분의 비($c_{gz}/c_{gx}$)의 절댓값으로 옳은 것은?
$\nu^2=f^2+N^2\frac{(k^2+l^2)}{m^2}$
$\nu$: 진동수, $f$: 코리올리 매개변수, $k$: 동서방향 파수,
$l$: 남북방향 파수, $m$: 연직방향 파수, $N$: 부력진동수

$m/k$

$k^2/m^2$

$(\nu^2-f^2)/N^2$

$\sqrt{(\nu^2-f^2)/N^2}$

다음 순압 소용돌이도 방정식을 만족하는 현상에 대한 특징으로 가장 옳지 않은 것은?
$\frac{\partial\zeta}{\partial t}=-(u\frac{\partial\zeta}{\partial x}+v\frac{\partial\zeta}{\partial y})-v\frac{\partial f}{\partial y}$
$\zeta$: 상대 소용돌이도, $f$: 행성 소용돌이도,
$u$: $x$(동서) 방향 기류 속도, $v$: $y$(남북) 방향 기류 속도

파장이 클수록 파동의 동진 속도가 빨라진다.

중위도 $\beta$-면에서 절대 소용돌이도를 보존하면서 전파한다.

일반적으로 6,000 ～ 10,000 km 종관규모에서 나타난다.

정체모드(위상속도가 0)일 때, 동서방향의 군속도는 동쪽 방향이다.

다음 온도풍 방정식과 이를 만족하는 상황에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
$\frac{\partial\overrightarrow{V_g}}{\partial\ln p}=-\frac{R}{f}\vec{k}\times\nabla_pT$
$\overrightarrow{V_g}$: 지균풍, $R$: 건조공기 기체상수, $f$: 코리올리 매개변수, $T$ : 온도

기압좌표계에서 정역학 평형과 지균 균형을 기반으로 유도된다.

남반구에서 북쪽방향으로 온도가 감소하는 경우 고도가 높아짐에 따라 동풍이 증가해야 한다.

북반구에서 동쪽방향으로 온도가 증가하는 경우 고도가 높아짐에 따라 북풍이 증가해야 한다.

북반구에서 북쪽방향으로 온도가 감소하는 경우 고도가 높아짐에 따라 서풍이 증가해야 한다.

다음 중 기압좌표계에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 연직 방향의 좌표 기준을 고도 대신 기압으로 사용하는 좌표계이다.
ㄴ. 연속방정식이 예단 방정식으로 바뀌어 질량 변화 예측이 가능하다.
ㄷ. 등압면에서 기압경도력을 지위의 경도로 대체할 수 있다.
ㄹ. 공기는 등압면을 따라서 이동하므로 물질 수송 추적에 용이하다.

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄹ

ㄱ, ㄷ, ㄹ

ㄴ, ㄷ

다음은 북반구 중위도 850 hPa의 지위고도(검은 실선, gpm)와 온도(회색 파선, K)의 분포이다. 지균풍에 의한 수평 온도이류의 값이 가장 큰 지역은?

(가)

(나)

(다)

(라)

북반구에서 제트류 코어(jetstream core)가 동쪽으로 전파되는 원리를 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

제트류 코어의 입구와 출구에 나타나는 비지균풍의 방향이 서로 다른 것과 관련이 있다.

제트류 코어의 입구와 출구에 나타나는 연직 2차순환과 관련이 있다.

공기덩이의 단열 승온 및 단열 냉각으로 발생하는 층후의 변화와 관련이 있다.

제트류 코어 북쪽 영역의 기온이 상승하면서 지균풍이 가속된 것과 관련이 있다.

북극진동(arctic oscillation)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 일반적으로 음의 북극진동 시기에 북반구 한대 제트 기류가 남북으로 사행한다.
ㄴ. 일반적으로 양의 북극진동 시기에 북반구 중위도 겨울철의 온도는 평년보다 낮다.
ㄷ. 성층권 돌연승온이 발생했을 때 음의 북극진동이 나타나는 경향이 있다.

ㄱ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

경압불안정에 의한 저기압의 발달을 다루는 Eady 모델에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 준지균 잠재 소용돌이도 방정식과 준지균 열역학에너지 방정식을 활용하여 저기압이 발달하는 불안정 조건을 찾을 수 있다.
ㄴ. 가장 불안정한 Eady wave의 지위(또는 유선함수)는 고도의 증가에 따라 서쪽으로 기울어진 구조를 갖는다.
ㄷ. Eady 모델에서는 연직운동에 대한 정보를 얻기 어렵다.

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

로렌츠(Lorenz) 에너지 순환에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

동서 평균 가용 잠재 에너지는 열대지역 대기의 순 가열과 극지역 대기의 순 냉각에 의해 만들어진다.

경압 에디는 따뜻한 공기를 극 쪽으로, 찬 공기를 적도 쪽으로 수송하여 동서 평균 가용 잠재 에너지를 에디 가용 잠재 에너지로 바꾼다.

동서 평균 운동 에너지와 에디 운동 에너지는 지표면 및 대기 내부에서의 마찰에 의해 소산된다.

에디 가용 잠재 에너지는 경압 에디의 수평 운동을 통해 에디 운동 에너지로 전환된다.

순환(circulation)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 유체의 점성은 고려하지 않는다.)
ㄱ. 닫힌 선을 따라 선의 각 지점에서 접선 방향의 속도를 선적분한 값이다.
ㄴ. 순환은 수평회전(회전축이 연직방향과 평행한 회전)만을 나타낼 수 있다.
ㄷ. 회전계에서의 속도로 정의한 순환은 위도 변화의 영향을 받지 않는다.
ㄹ. 관성계에서의 속도로 정의한 순환은 순압대기에서 보존된다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄹ

ㄴ, ㄷ

ㄷ, ㄹ

반지름이 100 km인 원 둘레를 따라 $10\,\mathrm{m\,s^{-1}}$의 속도로 시계 방향으로 회전하는 대기의 운동을 가정할 때, 원 내부의 평균 상대 소용돌이도를 계산한 것으로 옳은 것은?

$-1\times10^{-4}\,\mathrm{s^{-1}}$

$+1\times10^{-4}\,\mathrm{s^{-1}}$

$-2\times10^{-4}\,\mathrm{s^{-1}}$

$+2\times10^{-4}\,\mathrm{s^{-1}}$

다음은 자연좌표계에서의 운동방정식이다. 북위 45도에서 이 식을 만족하는 균형류의 속력이 $10\,\mathrm{ms^{-1}}$, 기압경도력 값이 $+1.2\times10^{-3}\,\mathrm{ms^{-2}}$일 때, 곡률 반경 $R$의 값으로 옳은 것은? (단, 북위 45도에서 $f$는 $10^{-4}\,\mathrm{s^{-1}}$로 가정한다.)
$\frac{V^2}{R}+fV=-\frac{\partial\Phi}{\partial n}$
$V$ : 균형류의 속력, $f$: 코리올리 매개변수, $\Phi$: 지위,
$R$ : 곡률 반경, $n$: 운동방향의 왼쪽 수직 방향 변위

+500 km

-500 km

+2,000 km

-2,000 km

다음 준지균 $\omega$ 방정식에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
$\underbrace{\left(\nabla^2+\frac{f_0^2}{\sigma}\frac{\partial^2}{\partial p^2}\right)\omega}_{\text{(가)}}=\underbrace{\frac{f_0}{\sigma}\frac{\partial}{\partial p}\left[\overrightarrow{V_g}\cdot\nabla\left(\frac{1}{f_0}\nabla^2\Phi+f\right)\right]}_{\text{(나)}}+\underbrace{\frac{1}{\sigma}\nabla^2\left[\overrightarrow{V_g}\cdot\nabla\left(-\frac{\partial\Phi}{\partial p}\right)\right]}_{\text{(다)}}\underbrace{-\frac{\kappa}{\sigma p}\nabla^2J}_{\text{(라)}}$
ㄱ. (가)항이 양수이면 상승기류로 해석될 수 있다.
ㄴ. (나)항은 저기압성 순환의 수평 이류가 연직으로 일정한 지역에서 상승기류가 발생함을 의미한다.
ㄷ. (다)항은 수평 온난이류가 있는 지역에서 상승기류가 발생함을 의미한다.
ㄹ. (라)항은 내부 점성력에 의한 마찰이 수렴에 의한 상승기류를 유도함을 의미한다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄷ, ㄹ

국지적인 양의 준지균 잠재 소용돌이도 섭동이 북반구 중위도 대류권 중층에 더해졌을 때의 설명으로 가장 옳지 않은 것은? (단, 섭동은 구 형태로 경계 및 내부에서 일정한 잠재 소용돌이도 값을 갖는다.)

준지균 잠재 소용돌이도 섭동 주위로 반시계 방향의 수평 회전류를 유도한다.

준지균 잠재 소용돌이도 섭동은 고도에 따른 기압변화를 유도하지 않는다.

준지균 잠재 소용돌이도 섭동 내에서 정적 안정도는 증가한다.

준지균 잠재 소용돌이도 섭동은 대류권계면 접힘 현상을 설명할 수 있다.

다음은 두 종류의 적도파와 연관된 수평 속도 섭동(화살표)과 지위고도 섭동(실선)의 구조를 나타낸 그림이다. (가)와 (나)에 해당하는 적도파를 옳게 연결한 것은?

(가) 동진 중력파, (나) 켈빈파

(가) 켈빈파, (나) 동진 중력파

(가) 켈빈파, (나) 로스비-중력파

(가) 로스비-중력파, (나) 켈빈파

분산파에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

위상속도는 파수에 따라 변하는 특징을 갖는다.

시간에 따라 파군(wave group)의 형태가 변한다.

분산파의 군속도(group velocity) 방향은 에너지의 전파 방향을 나타낸다.

내부중력파, 관성중력파, 켈빈파는 분산파에 해당한다.

다음 남반구 중위도에서 관측한 700 hPa (위)과 1000 hPa (아래)의 수평 바람 중 온도풍 관계를 활용하여 온도이류를 파악할 때 두 층 사이에서 온난이류가 나타날 수 있는 경우로 옳은 것은? (단, 바람장의 방위는 주어진 방위표와 같다.)

[그림]

[그림]

[그림]

[그림]

선형 섭동 이론(linear perturbation theory)에서 파동 해(wave solution)를 구하기 위해 사용하는 방법에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 각 변수를 평균장과 평균장에 대한 섭동으로 나누어 지배 방정식을 선형화한다.
ㄴ. 평균장이 변하지 않는다고 가정한다.
ㄷ. 분산관계를 얻어 파동의 특징을 분석한다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음 준지균 지위경향 방정식을 고려할 때, 북반구 중위도 850 hPa을 중심으로 한랭이류가 발생하는 주변 상황변화에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
$\left[\nabla^2+\frac{\partial}{\partial p}\left(\frac{f_0^2}{\sigma}\frac{\partial}{\partial p}\right)\right]\chi=-f_0\overrightarrow{V_g}\cdot\nabla\left(\frac{1}{f_0}\nabla^2\Phi+f\right)-\frac{\partial}{\partial p}\left[-\frac{f_0^2}{\sigma}\overrightarrow{V_g}\cdot\nabla\left(-\frac{\partial\Phi}{\partial p}\right)\right]$
ㄱ. 한랭이류는 850 ～ 500 hPa에서의 지위를 감소시킨다.
ㄴ. 한랭이류는 1000 ～ 850 hPa에서의 지위를 감소시킨다.
ㄷ. 한랭이류가 500 hPa 기압골 아래 위치하면 500 hPa 기압골이 더 깊어진다.

ㄱ

ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

북반구에서 에크만(Ekman) 층에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 층 내에서의 운동은 지균 균형과 정역학 평형에 의해 유도된다.
ㄴ. 에크만 펌핑은 점성확산보다 소용돌이도 소멸에 효과적이다.
ㄷ. 저기압에서 발생하는 하층 수렴을 설명할 수 있다.
ㄹ. 층 내부의 바람 방향은 일반적으로 고도가 증가할수록 반시계 방향으로 변한다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄷ, ㄹ

해면 기압이 1000 hPa인 등온대기에서 100 hPa의 고도가 16 km일 때, 동일한 대기에서 1 hPa 고도와 100 hPa 고도의 차이로 옳은 것은?

16 km

32 km

48 km

60 km

다음은 엘니뇨-남방진동(ENSO)의 발달에 대한 지연 진동자(delayed oscillator) 모델에서의 동태평양 해수면 온도 편차식이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
$\frac{dT}{dt}=\underbrace{bT(t)}_{\text{(가)}}\;\underbrace{-cT(t-\tau)}_{\text{(나)}}$
$T$: 해수면 온도 편차, $b, c$: 양의 상수
$t$: 시간, $\tau$: 조절 시간에 의해 결정되는 지연시간
ㄱ. (가)항은 무역풍의 약화와 해수면 온도의 증가 사이의 양의 되먹임을 의미한다.
ㄴ. (나)항은 해수면 온도 조절과 적도파의 전파 사이에서 나타나는 음의 되먹임을 의미한다.
ㄷ. 이 모델을 이용하여 다양한 주기의 엘니뇨-남방진동을 예측할 수 있다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 북반구 1월에 관측된 300 hPa 고도의 등풍속선과 제트류 평균 중심축(굵은 화살표)을 나타낸 것이다. 이와 관련된 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 제트류의 분포는 시간에 따라 변하지 않는다.)
ㄱ. A 지점의 북쪽 지역에서는 수렴이 발생하여 연직으로 하강 운동이 발생한다.
ㄴ. B 지점에서 C 지점까지 지균풍의 가속이 일어난다.
ㄷ. C 지점 주변에서 발생하는 연직 2차순환은 열적 간접순환이다.

ㄱ

ㄴ

ㄷ

ㄴ, ㄷ

대류권 내에서 기후민감도(climate sensitivity)에 영향을 미치는 되먹임에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

수증기는 강력한 온실기체로 상대습도가 변하지 않는다면 수증기 되먹임은 온난화 과정에서 항상 양의 되먹임으로 작용한다.

얼음-알베도 되먹임으로 인해 온난화가 가속될 수 있다.

구름 되먹임은 불확실한 되먹임으로 온난화 과정에서 상층운과 하층운의 변화로 복잡한 양상을 보인다.

열대지역에서 기온 감률(lapse rate) 되먹임은 온난화 과정에서 기온 감률의 증가를 통해 양의 되먹임으로 작용한다.