UNIVERSITETET I OSLO

Transkript

1 UNIVERSITETET I OSLO HJEMMEEKSAMEN: GEO 1030 Vind, strøm og klima Atmosfæredelen Basert på undervisningen etter utvalgte deler av Aguado & Burt: Weather and Climate, 7th edition UTDELES: 26. oktober 2016, kl 13:00 på kursets hjemmeside BESVARELSEN LEVERES SENEST: 5. oktober 2016, innen kl. 23:59 (absolutt siste frist) på fronter (GEO1030). Besvarelsen skal lastes opp som en pdf-fil og merkes med navn og fødselsdato. DENNE ESAMENEN ER INDIVIDUELL. VANLIGE REGLER FOR FUSK OG KILDEBRUK GJELDER. Det er 5 sider med til sammen 13 oppgaver. Alle oppgaver skal besvares. Karakteren på besvarelsen teller 15-20% av totalvurderingen. Eksamen må bestås. Maksimal lengde på besvarelsen: 10 maskinskrevne sider med 12 pkt skrift. Illustrasjoner kan komme i tillegg. Det er ønskelig at besvarelsen skives på maskin. Oppgavenes ordlyd skal ikke gjentas, men identifiseres med sitt nummer (1a, 1b, osv.) OPPGAVE 1: Permanente og variable gasser: a) Forklar forskjellen på permanente og variable gasser i atmosfæren. Legg vekt på atmosfærisk oppholdstid i din forklaring. b) Nevn de viktigste permanente og variable gassene i jordas atmosfære. OPPGAVE 2: a) Utslipp fra bruk av fossile brensler er en kilde til CO 2. Hvert år bidrar utslipp fra fossilt brensel med ca 8 Gt karbon til atmosfæren. Til sammenlikning slipper havet ut 90 Gt karbon og respirasjon bidrar med 60 Gt karbon per år. Hvorfor er våre utslipp fra brenning 1

2 av fossilt brennstoff likevel viktige, på tross av at de er så små sammenliknet med de naturlige utslippene? b) Hvorfor og hvordan varierer CO 2 konsentrasjonen i atmosfæren i løpet av et år? OPPGAVE 3: a) Forklar hva som gjør at et gult hus er gult og hva som gjør at flammene i peisen er gule. Hva er likhetene og forskjellene mellom de to tilfellene? Forklar utfra det du kan om elektromagnetisk stråling. b) Hva endrer strålingsintensiteten til en et grått legeme med temperatur 4 C mest, å varme objektet opp 5 grader eller å øke emissiviteten med 10%? Hva hvis legemet har en temperatur på -70 C? OPPGAVE 4: Forestill deg at alle planetene i solsystemet var perfekte sorte legemer. Regn ut følgende for Venus, Mars og Uranus. a) Hva er solarkonstanten til planetene? Du kan bruke følgende verdier for avstanden mellom sola og planetene: Planet Venus Mars Uranus Avstand til sola km km km b) Hva er den effektive strålingstemperaturen til planetene dersom vi antar at de er sorte legemer? OPPGAVE 5: Forklar jordas strålingsbalanse med utgangspunkt i at jorda mottar 100 enheter energi av solstråling ved atmosfærens yttergrense. Forklar hvor mye som reflekteres/spres og absorberes av jordoverflaten og atmosfæren. OPPGAVE 6: Figur 1 viser gjennomsnittlig temperatur per måned for to steder, et sted i innlandet og et sted ved havet. Avgjør hvilken graf som hører til et innlandsklima og hvilken som hører til et maritimt klima. Forklar hvorfor. 2

3 Figur 1 OPPGAVE 7: Vi betrakter to trykkflater (Figur 2), dvs. flater der trykket er konstant. Vi antar at lufta mellom trykkflatene er 10 C overalt på tidspunkt 1. Det er en avstand Δz mellom trykkflatene. Vi antar videre at til tidspunkt 2 vokser avstanden mellom trykkflatene med 10%. Bruk tilstandslikningen og den hydrostatiske likningen til å regne ut hva temperaturen er nå. Figur 2 3

4 OPPGAVE 8: a) Forklar Bergeron-prosessen. Hvordan spiller metningstrykket til forhold til is og til flytende vann inn her? b) En luftpakke på 1 kg er mettet ved 30 ᵒC. Temperaturen senkes så til 10 ᵒC: hvor mye vann har kondensert? (Hint: bruk kurven for metningstrykket som funksjon av temperaturen. Denne finner du i kapittel 5 i boka.) OPPGAVE 9: I en luftmasse er ELR (environmental lapse rate) 0.7 ᵒC /100 meter. a) Er luftmassen stabil eller instabil? b) Temperaturen ved bakken er 15ᵒC og duggpunkttemperaturen er 13ᵒC. Hvor høyt oppe er kondensasjonsnivået ved heving (lifting condensation level, LCL)? c) Hvor høyt oppe er nivået for fri konveksjon (level of free convection, LFC)? Hva karakteriserer dette nivået? I denne oppgaven kan du regne med at tørradiabatisk temperaturgradient (dry adiabatic lapse rate, DALR) er 1ᵒC /100m, fuktigadiabatisk temperarurgradient (saturated adiabatic lapse rate, SALR) er 0.5ᵒC /100m og temperaturgradienten (lapseraten) til duggpunktet er 0.2ᵒC /100m. OPPGAVE 10: a) Forklar hvorfor vi ofte kan få regn heller enn snø på tross av at vi har kalde skyer (cold clouds). b) Hvorfor ser hagl og snøkrystaller så ulike ut? Forklar dette utfra hvordan de dannes. OPPGAVE 11: a) Forklar forskjellen på éncelle- og trecellemodellen for generell sirkulasjon i atmosfæren. Hvorfor er trecellemodellen mer realistisk? b) Hva er likheter og hva er forskjeller mellom monsuner og land-sjøbris? c) Hva er dal- og fjellvind (valley and mountain breezes)? På hvilken side (sør/øst/ nord/vest) vil dal- og fjellvinden være sterkest? Angi svaret både for den nordlige og den sørlige halvkule. 4

5 OPPGAVE 12: Figur 3 viser isobarene rundt et høytrykk og et lavtrykk. Tegn inn vindene slik de vil være på sørlig halvkule: a. ved bakken b. i den frie atmosfæren Forklar hvilke krefter som virker på luftstrømmen i de to tilfellene. Figur 3 OPPGAVE 13: Figur 4 viser et frontsystem på sørlige halvkule. Tegn inn vindene. Figur 4 5