기상 기후 강의 노트

에러

Error while reading namelist domains

Namelist dfi_control not found in namelist.input. Using registry defaults for variables in dfi_control

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 Errors while reading one or more namelists from namelist.input.

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~

* 해결 *

&domain/time_step = 120 only. DO NOT ADD 60, 20 for other domains.make .

1. 관측과 측정

• 관찰보다 정확하게 이루어진다.
• 물리, 화학적 성질들을 확인할 수 있는 방법

4가지 기본적인 측정:  –길이, 질량, 시간, 에너지

• 길이(Length): 2개의 고정점 사이의 거리
• 질량(mass): 물질의 양을 재는 측정치. 무게는 물체 질량에 대한 중력의 이끌림을 측정하므로, 위치에 따라 달라진다.
• 시간(time): 전진적인 이동, 즉 2가지 사건 사이의 임의의 간격
• 에너지(energy):
  –물질 이동의 측정치. 열 또는 온도
  –물질의 전하로 측정됨. 양/음 전하

2. 차원

• 물리법칙을 표현하는 수식에 나타나는 변수는 순수한 수(數)가 아니라, 차원과 단위를 가진다.
• 자연을 지배하는 법칙들은 동일한 차원(dimension)으로 구성됨.
• 즉 자연법칙을 나타내는 방정식의 모든 항들은 동일한 물리 차원을 가져야 한다.

• 기본차원은 길이[L], 질량[M], 시간[T], 온도[K]
• 그외 차원은 기본차원의 조합으로 표현됨.

• 길이의 양이 [L]이면, 면적은 [L2], 체적은 [L3].
• 속도: L T-1
• 가속도: L T-2, 질량을 갖는 물체의 가속도: M L T-2
• 압력: M L-1 T-2 (단위면적당 힘)
• 길이 (L): m, cm, mm or feet, inch, 척, 촌(마디)
• 시간 (T): 연, 월, 일, 시, 초
• 질량(M): g, kg, ton,
• 온도: °C, °F, K

SI 단위 (or MKS, 국제공용):

   시간 second; 길이 meter; 질량 kg; 온도 K; 전력 A (암페어); 광도 candela;

   평면각의 단위 radian; 입체각의 단위 steradian

• steradian: 반지금 r인 구의 표면에서 r2인 면적에 해당하는 입체각

3. 국제단위계 (SI unit)

4. 물리량의 정확도와 유효숫자

추상개념의 수학세계와 달리 실존세계를 다루는데는 반드시 정밀함의 문제가 따른다. 즉, 오차와 유효숫자를 반드시 생각해야 한다.

예) 어떤 물리량 A의 오차가 a, 물리량 B의 오차가 b이면,  (A+B)의 오차는 (a+b)

예) a >> b이면, b는 고려할 필요가 없다.
     A=300 g, a=10g, B=2g 이면, a>B>b 이므로, a>>b이다.
     따라서, B의 오차 b는 a에 비해 무시할 수 있다.

예) (A+a)(B+b) = AB(1+a/A)(1+b/B) 경우, 상대적 오차 a/A, b/B가 중요.
     1>>a/A, 1>>b/B 이므로, AB(1+a/A)(1+b/B) ~> AB(1+a/A+b/B)이고,
     오차는 a/A, b/B 중 큰쪽으로 정해진다.

5. 과학 표기법

과학표기법(scienctific notation) = 지수표기법(exponential notation)

극단적으로 크거나 매우 작은 숫자들을 간단하게 표기하는 방법

데이터의 정밀도와 구하고자하는 물리량에 필요한 정밀도(유효숫자 자리)를 고려해서

10의 멱승 형식으로 표기:   N ×10^e

예) 4,500,000 = 4.5×10^6 ;      0.002 = 2.0 ×10^-3

• 유효숫자가 2자리인 경우 0.31 ×  10^3으로 표시.
• 수학에서는 0.31 ×  10^3 = 310 이지만, 물리의 경우 그 의미가 다르다.
   –   0.31 x 103 -> 정밀도 (0.31 +/- 0.005) x 10^3 이 명백함.
   –   310 -> 불확실도가 크다. (310 +/- 0.5)

6. 백분율 오차

백분율 오차(percent error) = 백분율 편차(deviation)

측정값과 실제값과의 차이로 측정하는 것으로, 얼마나 좋은 측정을 수행했는지를 판가름하는 척도.

인간오차, 측정기기오차 등

백분율 편차 = (실제값  - 측정값)/실제값 ×100

예. 측정자가 샘플의 질량 35g으로 결정하고, 실제값이 40g이라면,

     백분율 편차 = (40-35)/40 ×100 = 12.5%

예제

• 차원과 단위에 대해 각각 설명하시오
• 국제단위계의 구조에 대해 설명하시오
• 질량과 무게의 차이점은?
• 1인치는 몇 cm 인가?
• 1마일은 몇 km인가?
• 1oz(온스)는 몇 g인가?
• 지구와 태양과의 거리를 과학표기법으로 표시하시오.
• 아래 물리량들의 차원과 단위를 표시하시오

https://www.daleseo.com/python-enumerate/

아래의 물의 상태 변화 중 에너지를 흡수하는 과정 2개는?

• 증발 (evaporation)
• 승화 (sublimation)
• 응결 (condensation)
• 응고 (Freezing)
• 침적 (deposition)

혼합비란?

• 남은 건조공기의 단위 질량에 대한 수증기의 질량
• 전체 대기 조성 기체의 질량에 대한 수증기의 질량
• 총 용량에서 물이 차지하는 비율
• 주어진 공기의 부피에서 수증기의 질량
• 전체 기압에서 수증기가 기여하는 압력의 비

얼마나 많은 수증기를 공기가 포함할 수 있는지를 결정하는 가장 중요한 요소는?

상대습도 100%의 의미는?

다음 중 상대습도가 올라가는 경우는?

맑고 바람이 없는 날, 일출 부터 이른 오후까지 상대습도는 (       )하는 경향이다.

건구 온도와 습구 온도의 차이가 클 경우 날씨 상태는?

습윤 단열감률이 건조 단열감률과 다른 이유는?

• 상승하는 포화된 공기 덩이 속에서 잠열이 방출되기 때문
• 공기가 포화 되면 더 빨리 팽창하기 때문
• 포화된 공기는 항상 불안정하기 때문
• 불포화된 공기는 항상 불안정하기 때문

대기 중 구름이 형성되는 가장 중요한 이유는 _____에 의한 냉각이다.

해수면 근처에 있던 30℃의 공기가 산 경사면을 타고 상승하기 시작하고 이 공기의 이슬점 온도가 10 ℃ 이면 구름이 생성되는 고도는?

• 2000 m
• 2500 m
• 3000 m
• 3500 m

따뜻한 공기가 차가운 공기 위로 떠오르는 현상으로 유발되는 공기의 상승과정을 무엇이라 하는가?

• 전선성
• 지형성
• 대류성
• 수렴성

어떤 공기 층의 안정도는 그 층의 _____을 말한다.

• 원래 위치에서 머무를지 상승할지에 대한 경향성
• 수증기의 질량
• 기압
• 온도
• 밀도

대기의 안정도는 환경 기온감률이 어떨 경우 안정한가?

• 습윤 단열감률보다 작을 때
• 습윤 단열감률보다 크고 건조 단열감률보다 작을 때
• 건조 단열감률보다 클 때
• 습윤 단열감률과 건조 단열감률보다 클 때

고도가 증가함에 따라 기온이 (        )할 때 대기는 가장 불안정하다.

• 급격히 감소
• 일정
• 완만하게 증가
• 급격히 증가
• 완만하게 감소

다음 중 불안정이 증가하는 경우가 아닌 것은?

• 공기 기둥 안에서 일반적인 침강
• 대기 하층의 강한 태양가열
• 공기가 따뜻한 지표면을 지나가면서 아래쪽부터 가열될 경우
• 상승과정으로 공기가 상승하는 경우
• 구름 꼭대기의 복사 냉각

I: Storage

•    정상상태이면, 0

II: Adection

•    이류를 무시하면, 0

III: Buoyant production/consumption

Production

• (+) 값을 가지고, 높이에 따라 선형적으로 감소한다. 
• 지표면 근처에서는 크고 (+) 값임. 양의 의미는 ML에서의 thermal의 영향을 나타냄.
• 맑은 날에 크고, 흐린날에 작다.

Consumption

• 정적 안정인 경우, 부력이 억제됨으로 인해 (+)의 값을 가진다.

IV: Mechanical (Shear) Production

• 이 항이 (-)를 포함하고 있지만, 일반적으로 항 전체는 (+)값을 가진다. 왜냐하면 momentum flux는 shear와 반대 부호이기 때문. 
• 연직 분포는 지표에서 최대값을 가짐
• 바람 부는 날에 최대. 
• 밤에는 shear 만이 난류를 생성할 수 있음.

V: Turbulent Transport

•     난류 수송이 없다고 가정하면, 0 

VI: Pressure correlation

•    기압변화를 무시하면, 0

VII: Dissipation

• 주간: 지표 근처에서 가장 크고 높이에 따라 일정하다. ML 상단에서는 감소하여 거의 0가 된다. 
• 야간: 높이에 따라 TKE와 소산율 모두 급격하게 감소한다.

III, IV, VII 세 항만 고려하여 논의하면, 

• 주간: shear + buoyant 에 의해 난류 강도는 증가하고 따라서 소산율도 증가하다. 
• 야간: shear에 의해서만 난류가 생성되므로, 소산율은 낮다.

https://aeir.tistory.com/entry/5%EA%B8%89-%EA%B3%B5%EC%B1%84-%EB%AC%B8%EC%A0%9C-%EB%AF%B8%EA%B8%B0%EC%83%81%ED%95%99

출처: Stull (1988)

연습문제 (5급 공채 기출)