[기상직 7급 물리기상학] 24년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

다음은 어떤 온실기체에 대한 설명이다. 설명에 해당하는 온실기체의 100년 지구온난화 지수(GWP100)와 가장 가까운 값은?
이 온실기체의 전체 배출량 중 상당 부분이 농업 활동을 통해 발생되며, 그 중 질소질 비료 사용에 의해 주로 배출된다. 대기 중 체류시간이 110여 년 정도이며, 주로 성층권에서 제거된다.

1

27

273

6,300

상온에 있는 공기덩이의 포화단열과정(saturated adiabatic process)에서 보존되는 물리량으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 얼음은 생성되지 않는다고 가정한다.)
ㄱ. 습구온위(wet-bulb potential temperature)
ㄴ. 상당온위(equivalent potential temperature)
ㄷ. 가온위(virtual potential temperature)

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

한랭구름(cold cloud)에서 강수 입자의 성장을 설명하는 과정으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 상고대화(riming) 과정
ㄴ. 베르게론-핀다이젠(Bergeron-Findeisen) 과정
ㄷ. 부착(aggregation) 과정

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 대기 중 기체 분자에 의한 산란에 대한 설명 중 일부이다. (가) ～ (다)에 들어갈 말을 바르게 연결한 것은?
일출과 일몰 시 하늘이 붉게 보이는 이유는 태양 빛이 대기를 더 (가) 통과하면서 (나) 의 빛은 대부분 산란되어 지표에 도달하지 못하고, (다) 의 붉은 빛이 우세하게 도달하기 때문이다.

(가) 길게, (나) 짧은 파장, (다) 긴 파장

(가) 길게, (나) 긴 파장, (다) 짧은 파장

(가) 짧게, (나) 짧은 파장, (다) 긴 파장

(가) 짧게, (나) 긴 파장, (다) 짧은 파장

등온과정에서 공기덩이의 부피가 $V_1$에서 $V_2$로 변할 때, 공기덩이가 외부에 한 일($W$)로 옳은 것은? (단, 공기덩이는 이상기체라고 가정하며, $P$는 압력, $V$는 부피, $R$은 보편 기체상수, $T$는 온도, $n$은 몰 수이다.)

$W=nRT\ln(\frac{V_1}{V_2})$

$W=nRT\ln(\frac{V_2}{V_1})$

$W=\frac{nR}{T}\ln(\frac{V_1}{V_2})$

$W=\frac{nR}{T}\ln(\frac{V_2}{V_1})$

규모고도(scale height)가 10 km인 대기의 조성이 균질한 등온대기에서, 지표의 공기 밀도는 1 kg m-3이고 특정 파장의 질량흡수계수(mass absorption coefficient)는 10-5 m2 kg-1으로 일정할 때, 이 파장에서 연직 방향의 대기 전체 흡수율은 얼마인가? (단, 복사는 지표면에 수직으로 입사하고 대기에 의한 반사와 산란은 무시한다.)

$e^{-0.1}$

$e^{-0.01}$

$1-e^{-0.1}$

$1-e^{-0.01}$

복사와 관련된 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 1차 무지개(primary rainbow)는 빛이 수적에서 총 2번의 굴절과 1번의 반사를 거쳐 생성된다.
ㄴ. 지구복사에너지가 주로 방출되는 파장은 가시광선 영역에 위치한다.
ㄷ. 자외선 C(UV-C)는 지구대기를 투과하여 대부분 지표에 도달한다.
ㄹ. 어느 파장에서 에어로졸의 단일산란알베도 값이 0.6이면, 그 파장에서 에어로졸의 산란계수는 흡수계수의 1.5배이다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄱ, ㄹ

ㄷ, ㄹ

다음은 대기경계층 연직구조 중 일부에 대한 설명이다. 해당하는 층으로 옳은 것은?
일반적으로 맑은 날 야간에 나타나며 다음 날 일출 후 파괴되는 층이다. 안정도는 중립 상태이며, 대기오염물질이 이 층 안에 남아 있는 경우 일출 후 지표 부근 오염물질의 농도에 급격한 변화를 줄 수 있다.

안정경계층(stable boundary layer)

자유대기(free atmosphere)

잔류층(residual layer)

대류혼합층(convective mixed layer)

단열과정에서 기체의 압력($P$)과 기체의 온도($T$) 사이의 관계로 옳은 것은? (단, $\gamma=\frac{c_p}{c_v}$ 이고 $c_p$는 정압비열, $c_v$는 정적비열이며 이상기체를 가정한다.)

$P^{1-\gamma}T^{\gamma}$ = 일정

$P^{\gamma}T^{\gamma-1}$ = 일정

$P^{1-\gamma}T$ = 일정

$P\,T^{\gamma}$ = 일정

S밴드 이중편파레이더에서 산출되는 변수에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 변수를 활용하여 대기 수상체의 크기와 모양을 추정할 수 있다.
ㄴ. 일반적으로 낙하하는 빗방울(raindrop)이 클수록 차등반사도($Z_{DR}$) 값이 작다.
ㄷ. 교차상관계수($\rho_{hv}$)를 활용하여 비강수에코를 탐지할 수 있다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음은 포화된 공기덩이가 상승하면서 주변의 불포화 공기가 유입(entrainment)될 때 공기덩이의 온도감률을 나타낸 식이다. 식에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면? (단, 프라임 기호(′)는 공기덩이를 의미하고, 아래첨자 $e$는 주변 공기를 의미한다.)
$-\frac{dT'}{dz}=\underbrace{\frac{g}{c_{pd}}}_{\text{(가)}}+\underbrace{\frac{L_v}{c_{pd}}\frac{dq'}{dz}}_{\text{(나)}}+\underbrace{\varepsilon\left[(T'-T_e)+\frac{L_v}{c_{pd}}(q'-q_e)\right]}_{\text{(다)}}$
$T$ : 온도, $q$: 혼합비, $c_{pd}$: 건조공기의 정압비열,
$L_v$ : 수증기의 잠열, $\varepsilon$: 유입률, $g$: 중력가속도
ㄱ. (가)항은 건조단열감률을 나타낸다.
ㄴ. (나)항은 포화단열감률을 나타낸다.
ㄷ. 공기덩이의 온도와 주변 공기의 온도가 같을 때, 유입은 공기덩이의 온도감률을 증가시킬 수 있다.

ㄱ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

단색복사조도(spectral irradiance)의 정의로 옳은 것은?

단위 시간 동안 단위 입체각으로 단위 면적에 입사하는 복사에너지

단위 시간 동안 단위 면적에 입사하는 복사에너지

단위 시간 동안 단위 입체각으로 단위 면적에 입사하는 단위 파장의 복사에너지

단위 시간 동안 단위 면적에 입사하는 단위 파장의 복사에너지

다음은 정적불안정 상태의 대기에서 연직열플럭스의 부호를 구하는 과정이다. (가) ～ (다)에 들어갈 말을 바르게 연결한 것은? (단, 공기덩이는 주위의 기온과 공기덩이의 온도 차이에 의해서만 연직운동을 한다.)
정적불안정 상태의 대기에서 단열적으로 상승하는 공기덩이의 온위는 주변보다 상대적으로 (가) . 따라서 연직속도 섭동이 양수일 때, 온위 섭동은 (나) 이며, 연직열플럭스는 (다) 이다.

(가) 높다, (나) 양수, (다) 양수

(가) 높다, (나) 음수, (다) 음수

(가) 낮다, (나) 음수, (다) 음수

(가) 낮다, (나) 양수, (다) 양수

평평한 지표면 위 중립대기의 지표층에서 연직 방향으로 수평 풍속이 대수(logarithmic) 분포를 따른다고 가정하자. 높이 1 m에서의 수평 풍속이 2 m s-1, 8 m에서의 수평 풍속이 5 m s-1일 때, 지표면에서의 마찰속도와 수평마찰응력은? (단, 폰 카르만 상수는 0.4, 공기 밀도는 1.0 kg m-3이라 가정하며, ln8은 2로 근사한다.)

마찰속도 0.4 m s-1, 수평마찰응력 0.8 Pa

마찰속도 0.4 m s-1, 수평마찰응력 0.4 Pa

마찰속도 0.6 m s-1, 수평마찰응력 0.6 Pa

마찰속도 0.6 m s-1, 수평마찰응력 0.36 Pa

플랑크 함수($B(\lambda, T)$)에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. $B(\lambda, T)$ 를 파장에 대해 미분하여 스테판-볼츠만 법칙을 구할 수 있다.
ㄴ. 파장이 매우 길 때, $B(\lambda, T)$ 가 온도에 비례하는 근사법칙을 구할 수 있다.
ㄷ. $B(\lambda, T)$ 를 파장에 대해 적분하여 빈의 변위법칙을 구할 수 있다.
ㄹ. $B(\lambda, T)$ 의 최댓값이 나타나는 파장은 물체의 온도가 높아질수록 짧아진다.

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄹ

ㄱ, ㄷ, ㄹ

ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ

비균질 핵생성 과정에서 곡률 효과(curvature effect)와 용질 효과(solute effect)에 대한 설명으로 옳은 것은?

곡률효과는 용액방울의 크기와 무관하다.

곡률효과는 용액방울의 반경이 작을수록 용질효과보다 상대적으로 우세해진다.

곡률효과로 인해 작은 용액방울이 큰 용액방울보다 더 빨리 증발한다.

용질효과는 용액방울이 커질수록 그 영향력이 더 커진다.

건조공기로 이루어진 정역학 평형상태인 등온대기에서 1000 hPa과 500 hPa 사이의 기온이 27 ℃라 할 때, 1000 hPa과 500 hPa 사이의 대기층 두께와 가장 가까운 값은? (단, 이상기체이고, 기체상수 $R$ = 287 J K-1 kg-1, 중력가속도 $g$ = 10 m s-2이며, ln2는 0.7로 근사한다.)

6,000 m

6,027 m

6,049 m

6,063 m

구름 없이 맑은 날 지구대기 상한으로 들어오는 태양복사에너지가 240 W m-2이고, 태양복사에 대한 지구대기의 흡수율을 0.1, 지표면에서 방출하는 지구복사에 대한 지구대기의 흡수율을 0.8이라고 할 때, 지표면이 방출하는 복사에너지의 값은? (단, 지표면은 흑체이며 지구대기에 의한 산란과 반사는 무시한다. 또한 지구는 복사평형을 이루고 있으며 지구대기는 단일층으로 구성되어 있다고 가정한다.)

370 W m-2

380 W m-2

390 W m-2

400 W m-2

뇌전 현상에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 번개는 온난구름(warm cloud)에서 발생하기 어렵다.
ㄴ. 낙뢰에서 방출되는 전자기파가 3개 이상의 관측지점에 도달하는 시간 차이를 이용한 도달시간차방식(time of arrival, TOA)을 통하여 낙뢰의 위치를 추정할 수 있다.
ㄷ. 낙뢰는 대체로 구름의 상층부에 위치한 양전하가 지면으로 방전될 때 발생한다.

ㄱ

ㄱ, ㄴ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

다음 식은 수증기의 응결에 의한 수적 형성 과정의 깁스에너지 변화 $\Delta G(r)$을 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
$\Delta G(r)=4\pi r^2\sigma-\frac{4}{3}\pi r^3\rho_l R_v T\ln S$
$r$: 수적의 반지름, $\sigma$: 물의 표면장력, $\rho_l$: 물의 밀도,
$R_v$ : 수증기 기체상수, $T$ : 온도, $S$ : 평면의 물에 대한 포화비
ㄱ. 우변의 첫 번째 항은 표면 항(surface term), 두 번째 항은 부피 항(volume term)을 나타낸다.
ㄴ. 과포화 상태의 공기에서 $\Delta G(r)$이 최댓값일 때의 수적의 반지름을 임계반경(critical radius)이라고 한다.
ㄷ. 과포화 상태의 공기에서 수적의 반지름이 임계반경을 초과하여 증가할 때, $\Delta G(r)$이 감소하므로 수적이 자발적으로 성장한다.
ㄹ. 과포화 상태의 공기에서 $S$가 커질수록 임계반경도 커진다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄹ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

ㄴ, ㄷ, ㄹ

대기경계층에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 자유대기(free atmosphere)에서는 기온의 일변화가 작게 나타난다.
ㄴ. 전선(front) 근처에서는 대기경계층을 뚜렷하게 정의하기 어렵다.
ㄷ. 주간에 지면으로부터 대기로 방출되는 잠열플럭스(latent heat flux)와 현열플럭스(sensible heat flux)는 흐린 날보다 맑은 날에 더 큰 경향이 있다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

난류운동에너지(turbulent kinetic energy) 방정식에서 난류운동에너지를 생성 또는 제거하지 않는 것은?

난류수송(turbulent transport)

난류소산(turbulent dissipation)

부력생성(buoyant production)

시어생성(shear production)

기상레이더에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 현재 기상청에서 현업 운영 중인 S밴드 레이더는 총 10대이다.
ㄴ. 레이돔이 집중호우, 태풍 등 강한 강수로 젖어있는 경우 강우강도의 과대 추정 요인이 되기도 한다.
ㄷ. 대류운의 발달 정도를 판단하는 데 CMAX 영상을 활용할 수 있다.

ㄱ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄷ

ㄱ, ㄴ, ㄷ

지상에 위치한 공기덩이의 혼합비가 증가함에 따라 그 공기덩이의 포화단열감률 값은 어떻게 변화하는가? (단, 공기덩이의 위치는 변하지 않는다.)

증가

감소

일정

증가하다 일정

온난구름(warm cloud)에서의 수적 성장에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고르면?
ㄱ. 확률채집(stochastic collection)모델이 연속채집(continuous collection)모델보다 수적크기분포(droplet size distribution)를 더 넓게 모의한다.
ㄴ. 유입된 건조공기의 비균질 혼합은 수적크기분포를 넓게 만들 수 있다.
ㄷ. 충돌효율(collision efficiency)은 1보다 클 수 없다.
ㄹ. 두 수적의 크기 차이가 커질수록 충돌효율은 항상 증가한다.

ㄱ, ㄴ

ㄱ, ㄷ

ㄴ, ㄹ

ㄷ, ㄹ