UNIVERSITETET I OSLO

Like dokumenter
Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Quiz fra kapittel 4. Convection. Høsten 2016 GEF Klimasystemet

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgaver MAT2500. Fredrik Meyer. 10. september 2014

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Repetisjonsforelsening GEF2200

Oppgavesett nr.2 - GEF2200

TFY4102 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 12.

Strålingsintensitet: Retningsbestemt Energifluks i form av stråling. Benevning: Wm -2 sr - 1 nm -1

d) Poenget er å regne ut terskeltrykket til kappebergarten og omgjøre dette til en tilsvarende høyde av en oljekolonne i vann.

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

a) Bruk de Broglies relasjoner for energi og bevegelsesmengde til å vise at et relativistisk graviton har dispersjonsrelasjonen ω(k) = c λ g

UNIVERSITETET I OSLO

Permanentmagneter - av stål med konstant magnetisme. Elektromagneter- består av en spole som må tilkoples en spenning for å bli magnetiske.

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag nr.1 - GEF2200

Veiledning for montasje av målerarrangement i TrønderEnergi Nett AS sitt område

Kortfattet løsningsforslag / fasit

Oppgave 1: Blanda drops

Løsningsforslag nr.2 - GEF2200

Oppgavesett nr.5 - GEF2200

Løsningsforslag: Gamle eksamner i GEO1030

MEK Stabilitet og knekning av konstruksjoner. Høst Prosjektoppgave: Forslag til løsning (skisse)

3 BEREGNING AV FELTER I INDUKTORER

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 6

Figur 1. Skisse over initialprofilet av θ(z) før grenselagsblanding

Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Fysikkolympiaden Norsk finale 2012

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4210 Numerisk løsning av part. diff.lign. med differansemetoder Vår 2005

EKSAMEN. Emne: Fysikk og datateknikk

GEF2200 Atmosfærefysikk 2012

Kapittel 5 Skydannelse og Nedbør

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

Statikk og likevekt. Elastisitetsteori

Løsningsforslag: Oppgavesett kap. 4 (1 av 2) GEF2200

Undersøkelse blant ungdom år, april 2011 Solingsvaner og solariumsbruk

Løsningsforslag til øving 10

a. Hvordan endrer trykket seg med høyden i atmosfæren SVAR: Trykket avtar tilnærmet eksponentialt med høyden etter formelen:

JEMISI(-TEKNISKE FISKERIDIRE TORATETS FORSKNINGSINSTITUTT BERGEN. Analyser av fett og tørrstoff Sammenlikning av analyseresultater ved 7 laboratorier

Øving 11. Oppgave 1. E t0 = 2. Her er

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 7

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl

Quiz fra kapittel 1. Characteristics of the atmosphere. Høsten 2016 GEF Klimasystemet

Brukerundersøkelse for Aktivitetsskolen 2015/ 2016

For bedre visualisering tegner vi

UNIVERSITETET I OSLO

EKSTREMVÆR I NORGE HVA KAN VI VENTE OSS? Asgeir Sorteberg

a. Tegn en skisse over temperaturfordelingen med høyden i atmosfæren.

Chapter 2. The global energy balance

Løsningsforslag: oppgavesett kap. 9 (2 av 3) GEF2200

Varmeledning, Eks. 1 stort reservoar stort reservoar. Strøm i serie. Varmetransport (Y&F , L&H&L , H&S 13) I = I 1 = I 2!

Formel III over kan sammenliknes med Ohm`s lov for en elektrisk krets.

Kraftens moment er: Om A: r Om B: r' som har vektorene r. ' fra B. Det samlede kraftmomentet om A er da

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Fysikk 2 Lørdag 8. august 2005

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 3

Løsningsforslag til eksamen i klassisk mekanikk våren e N. R ρ m

Fysikkolympiaden Norsk finale 2014

12.4 HORISONTALE SKIVER Virkemåte Generelt Vindlastene i skivebygg overføres fra ytterveggene til dekkekonstruksjonene,

Varmeledning, Eks. 1. Strøm i serie. Varmetransport (Y&F , L&H&L , H&S 13) I = I 1 = I 2! I 2 I 1. Q=Q j =Q s!

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 14 1 LØSNING ØVING 14. ψ 210 z ψ 100 d 3 r a.

FYS1010 eksamen våren Løsningsforslag.

Papirprototyping. Opplegg for dagen. Hva er en prototyp (PT)

Oppgavesett kap. 4 (2 av 2) GEF2200

FYSIKK-OLYMPIADEN

Rekursjon og induksjon. MAT1030 Diskret matematikk. Induksjonsbevis. Induksjonsbevis. Eksempel (Fortsatt) Eksempel

GEO1030: Løsningsforslag kap. 5 og 6

Eksamen FY8104 Symmetri i fysikken Fredag 7. desember 2007 Løsninger

(θ,φ) er de sfæriske harmoniske. Her bruker vi sfæriske koordinater. x = rsinθcosφ, (2) y = rsinθsinφ, (3) z = rcosθ. (4)

Plan. MAT1030 Diskret matematikk. Eksamen 12/6-06 Oppgave 2. Noen tips til eksamen

Institutt for fysikk Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk. Løsningsforslag til eksamen i FY3403 PARTIKKELFYSIKK Torsdag 31.

Oppgavesettet har 10 punkter 1, 2ab, 3ab, 4ab, 5abc som teller likt ved bedømmelsen.

Hall effekt. 3. Mål sammenhørende verdier mellom magnetfeltet og Hall-spenningen for to ulike kontrollstrømmer (I = 25 og 50 ma).

MIDTVEISEKSAMEN I GEF 1000 KLIMASYSTEMET TORSDAG

EKSAMEN I FAG TEP 4140 STRØMNINGSLÆRE 2

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

Førsteordens lineære differensiallikninger

INTERN TOKTRAPPORT FISKERIDIREKTORATETS HAVFORSKNINGSINSTITUTT

MAT1030 Forelesning 16

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Tirsdag 9. desember 2003

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk august 2004

Fysikkolympiaden Norsk finale 2018 Løsningsforslag

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

Normalfordeling. Høgskolen i Gjøvik Avdeling for teknologi, økonomi og ledelse. Statistikk Ukeoppgaver uke 7

Kapittel 8. Varmestråling

Når en kraft angriper et stykke material fører det til påkjenninger som betegnes spenninger.

Konstruksjonskrus Eurokode 5. Innhold. Introduksjon til forbindelser EK5

Luft og luftforurensning

Transkript:

UNIVERSITETET I OSLO Side 1 Det matematis-naturvitensapeige fautet Esamen i: GE22 Esamensdag: 23. mars 21 Tid for esamen: 15.-17. Oppgavesettet er på 2 sider Vedegg: Sondediagram Tiatte hjepemider: Kauator Kontroer at oppgavesettet er ompett før du begynner å besvare spørsmåene. Oppgave 1 a. Potensie temperatur θ for en uftpae er gitt ved iningen θ = p T p R / c p orar hva variabene i iningen står for og under hvie forutsetninger θ er bevart ved vertia bevegese av uftpaen. θ: Potensie temperatur, dvs. temperaturen ti en uftpae når den heves eer senes adiabatis ti et referansetry p. p: Tryet ti uftpaen p : Referansetry, vanigvis brues 1 hpa T: Temperaturen ti uftpaen når den befinner seg ved tryet p R: Gassonstanten for tørr uft. c p : Varmeapasiteten for uft ved onstant try θ er bevart ved vertia bevegese av uftpaen når prosessen er tørradiabatis, dvs. at det ie tiføres eer avgis energi ti uftpaen under bevegesen, og at det ie foreommer ondensasjon eer fordampning av vann. b. Vis hvordan vi an utede denne sammenhengen. Se utedning på side 78 i Waace & Hobbs.

c. Statis stabiitet for umettet uft an assifiseres ut fra vertiaprofien av θ. Sett opp riteriene for stabi, nøytra og instabi sjitning ved hjep av dette. Du trenger ie å utede disse riteriene. = < Stabit (potensie temp. øer med høyden) Nøytrat Instabit I oppgavene under (d-g) an du brue sondediagrammet for å finne de verdiene det spørres om. d. En uftpae befinner seg i nivå med havoverfaten (p=1 hpa) med en temperatur på 15 C. Duggpuntstemperaturen er T d =7 C. Hva er bandingsforhodet av vanndamp i uftpaen? Luftpaen heves over et fje, hva bir ondensasjonsnivået ved heving (tryet når ondensasjonen starter)? ra sondediagrammet finner man at metningsbandingsforhodet av vanndamp ved duggpuntstemperaturen (T d =7 C) og tryet (p=1 hpa) er w s =6g/g. Ved å føge tørradiabaten (gugrønn urve) fra p=1 hpa ti den sjærer w s =6g/g finner vi ondensasjonsnivået ved heving p LCL =89hPa e. Ved toppen av fjeet er tryet i uftpaen sunet ti p=65 hpa. Hvis vi ie har hatt noe nedbør, hva er bandingsforhodet av vann i ondensert fase ved toppen av fjeet? Over p LCL vi uftpaen være mettet og vi sa da føge futigadiabaten (hetruen grønn urve) opp ti 65 hpa. Her er metningsbandingsforhodet av vanndamp w s =2.7g/g og dvs. at forsjeen (6-2.7 =3.3 g/g) har ondensert. Siden vi ie har hatt noe nedbør, er bandingsforhodet av vann i ondensert fase ved toppen av fjeet 3.3 g/g. f. Vi antar at 6% av vannet som er i ondensert fase fjernes ved nedbør, og at uftpaen deretter syner ned på esiden av fjeet ti tryet er tibae ti 1 hpa. Hva er temperaturen i uftpaen nå? Hva aer vi dette fenomenet? 6% av 3.3 g/g (=1.98 2 g/g) fees ut med som nedbør totat vanninnhod i uftpaen etter nedbør er 6-2 = 4g/g. Under nedsynningen vi temperaturen stige og vannet i ondensert fase fordampe het ti w s =4g/g. øger da futigadiabaten ned ti den

sjærer injen for w s =4g/g dvs. ved p=74hpa, og derfra ned ti 1 hpa føges tørradiabaten. inner da at temperaturen ved p=1 hpa er 22 C. Temperaturen når uftpaen er tibae ved p=1hpa er 7 C høyere enn da den startet hevingen pga. frigjøring av atent varme under ondensasjonen. Dette fenomenet aes öhn vind. g. Vi ser nå på en uftsøye, der uftpaen definert i oppgave d. befinner seg nederst. Over denne igger en annen uftpae ved p=9 hpa der T=12 C, og T d = -2 C. Søyen gjennomgår den samme hevingen som besrevet i oppgave d. Disuter den statise stabiiteten meom disse uftpaene før hevingen starter. Ved toppen av fjeet antar vi at den øverste uftpaen befinner seg ved p=55hpa, disuter stabiiteten nå. Vi ser nå på en uftsøye og sa disutere stabiiteten i denne søyen. I utgangspuntet har den nye (øverste) uftpaen en høyere potensie temperatur enn den nederste uftpaen dvs. at /> og sjitingen i søyen er stabi ordi den nye uftpaen er vedig tørr (T d er av) vi denne være umettet under (nesten) hee hevingen opp ti 55 hpa, dvs. at den føger tørradiabaten og temperaturen faer derfor mye rasere i den øverste uftpaen enn i den nederste. Ved 55 hpa vi θ ti den øverste uftpaen være avere enn θ for den nederste uftpaen / < og sjitningen er absoutt instabi. Dette fenomenet aes onvetiv instabiitet. Oppgave 2 a. orar sammenhengen meom stråingsintensitet (I) og fustetthet (). Stråingsintensitet (I) er definert som stråingsenergi gjennom en areaenhet for en gitt retning (Wm -2 sr -1 ), mens fustetthet () er definert som tota stråingsenergi pr. areaenhet gjennom en pan fate (Wm -2 ). Vi finner ut fra I(θ,φ) ved 2ππ / 2 = 2 π I cosθ dω = I cosθ sinθ b. Hva betyr det at stråingen er isotrop? Hvordan er den matematise sammenhengen meom I og for isotrop stråing? dϕ Isotrop stråing er stråing som er ie ster i ae retninger Når I er uavhengig av θ og φ, an I settes utenfor integraet og integraet an reativt enet øses: 2ππ / 2 = I cos θ sinθ dϕ = π I

c. Definer optis dybde, hvien benevning har optis dybde? Optis dybde (τ) er et må for hvor rast stråingen svees med høyden. Stråingen an svees pga. absorpsjon eer spredning. Optis dybde i høyden z for stråing med bøgeengde λ som ommer inn på toppen av atmosfæren defineres som: τ λ = z λ ρ r Der λ er en masseestinsjonsoeffesient (inuderer effeten av både absorpsjon og spredning), ρ er tettheten ti uft, og r er massebandingsforhodet av den spredende/absorberende omponenten. Optis dybde er ubenevnt, men har ingen øvre grense (NB. Ligger ie meom og 1) d. Vi tener oss føgende estremt forenede besriveser av vertiaprofiet av hhv. netto fustetthet av ortbøget stråing og netto fustetthet angbøget stråing (høyden z er gitt i m, er nu ved baen og positiv retning er oppover). Kortbøget stråing: ( z ) = Langbøget stråing: ( z ) = z / H e ).2.8], +, 1 z / H [ e ] Vi antar at, =, (begge er positive), at H =15m og at H =5m I hvie høyder vi vi ha netto oppvarming pga. stråing ved disse antagesene? Utgangspuntet for denne oppgaven er avsnitt 4.5.4 i boa, ining 4.52, og obig 1. Lining 4.52: ρ c p dt dt = d Totafusen er her summen av ortbøget (z) og angbøget (z) stråing. Dersom d d(, z / H z / H e ).2 +.8] + [ 1 e ] Vi dt/dt være positiv og vi har oppvarming. Derivasjonen over er ene å utføre og vi får:, )

z / H z / H e ).2 +.8] + [ 1 e ]) d(, 1, H 1 z / H 1 [ e.2] e H H n( H (.2 H )) z > 1 1 H H z / H [ e.2] z / H +,, 1 H e z / H Setter vi inn verdiene for H og H får vi at for z>2.3 m er det netto oppvarming. e. iguren under viser stråingsintensiteten si den bir observert fra sateitt som en funsjon av bøgeta for det raftige absorpsjonsbåndet ti CO 2 rundt 15 μm. orar hvordan disse observasjonene an brues ti å estimere et temperaturprofi i atmosfæren. iguren viser stråingsintensiteten i den angbøgete deen av speteret fra atmosfæren. Utstråingen er sterest fra et høydenivå der den optise dybden er 1 (se side 135 og oppgave 4.44 i boa). ordi bandingsforhodet av CO2 i atmosfæren er tinærmet onstant over ortere tidsrom (øning på 5-1% over 1 år) an vi estimere godt hvor dette nivået igger i atmosfæren. Høydenivå der den optise dybden er 1 varierer raftig med bøgeengden fordi CO2 absorberer/emitterer i gitte absorpsjonsbånd. I senteret ev båndet er absorpsjonen spesiet ster og høydenivå der den optise dybden er 1 igger høyt oppe i atmosfæren (i nedre stratosfære i dette tifeet). Intensiteten i stråingen er temperaturavhengig (jfr. Pancs ov), og intensiteten på stråingen er derfor et må på temperaturen i atmosfæren i et område rundt det høydenivået der den optise dybden er 1. Øt stråingstemperatur sentrat i båndet (1 i figuren) viser at vi har en temperaturinversjon (tropopausen).