атм / EkzZadach10

Вопросы-задачи для экзаменационных билетов I курса по дисциплине «Метеорология и Климатология»

1.Какая оценка ближе всего к значению массы кислорода в 4 литрах воздуха при давлении 1000 гПа и температуре 15⁰С: 1 г, 10 г, 100 г, 1 кг?

Ответ: 1 г.

Давление p = 1000гПа=100000 Па, T = 273+15=288 K

Плотность воздуха при этих условиях

ρ = p/RT=100000/287*288=1,21 кг/м³

Найдем массу ВОЗДУХА в объеме V (1 л =0,001 м³):

m = ρV=1,21*0,004=4,84 г    (3).

Массовая доля кислорода (азота) по закону постоянства состава равна 21 (79) %, поэтому количество КИСЛОРОДА (азота) в объеме V вычисляем по формуле:

m _кислор.= 0,21*m = 1,0 г

2. Если давление 1000 гПа, температура 13⁰С, а относительная влажность 60%, то к какому значению ближе всего парциальное давление водяного пара: 90 Па, 900 Па, 9000 Па?

P=1000 гПа, t=13⁰C=286 K, f=0,6=60%

Насыщающее

E=6,11[гПА]·10^{[7,63*13/(242+13)]}15 гПа

e = f·E=0,6·15=9 гПа= 900 Па

Ответ : 900 Па

3. Выберите из приведенных значений (в Вт/М²) те, которые ближе всего к солнечной постоянной для планет Венеры и Земли: 200, 600, 1300, 1400, 2000?

На сферу, находящуюся на расстоянии R от Солнца приходит

4π a² σТ_☼⁴ = 4π R² I₀ (R- радиус орбиты в млн.км)

(I₀ - плотность потока излучения солнца на каждый 1 м² орбиты планеты – солнечная постоянная)

Тогда для :

Земли I₀ = (a/ R)² σТ_☼⁴ = (0.7/150)² (5900/64.8)⁴ ≈ 1400 вт/м²

Венеры I₀ = (a/ R)² σТ_☼⁴ = (0.7/108)² (5900/64.8)⁴ ≈ 2875 вт/м²

Для Земли: 1400

Для Венеры: 2000

4. Каково направление ветра, если слева от Вас находится центр антициклона, а сзади Северный полюс: С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З или СЗ?

Ветер будет Юго-восточного направления т.к по правилу Бейс-Балло

Если встать спиной к ветру, то слева окажется область

пониженного давления, а справа область повышенного давления.

Т.е если сзади находится Северный полюс, слева центр антициклона (область повышенного давления), это тоже самое, что если мы будем стоять спиной к Южному полюсу, а центр антициклона будет справа от нас, т.е ветер будет дуть с юга-ветер юго-восточного направления.

5. В каком случае барическая ступень будет самой большой: а) в антициклоне летом, б) в антициклоне зимой, в) в циклоне летом, г) в циклоне зимой?

В циклоне летом

h = RT/gp, т.к барическая ступень увеличивается при увеличении температуры и уменьшении давления.

6. Какой из газов атмосферного воздуха больше всего сильнее всего влияет на парниковый эффект атмосферы: О₂ , О₃, СО₂ , Н₂О, N₂ ?

Основным поглощающим земную радиацию газом является водяной пар.

7. Плотность сухого воздуха при р=1000 гПа и t = 25 ^оС равна 1,169 кг/м³. Какую плотность имеет воздух при той же температуре и давлении, если он насыщен водяным паром: а) 1,155 кг/м³; б) 1,169 кг/м³; в) 1,181 кг/м³?

Ответ: а

8. Выбрать наиболее правдоподобное значение массовой доли водяного пара при р=1000 гПа и t = 20 ^оС. Варианты: а) 0,6 ‰, б) 12 ‰, в) 25 ‰.

1,4%=14‰

Ответ: б

9. Какое давление характерно для антициклона: а) 990 гПа, б) 1000 гПа, в) 1010 гПа, г) 1020 гПа? Перевести его в мм. ртутного столба. Ответ: (г).

1020 гПа=765 мм рт.ст

10. Какое давление характерно для циклона: а) 990 гПа, б) 1000 гПа, в) 1010 гПа, г) 1020 гПа? Перевести его в мм. ртутного столба. Ответ: (а)

990 гПа= 742,5 мм рт.ст приблиз 743 мм рт.ст

11. Вычислить и выбрать примерное значение барической ступени при нормальных условиях у земной поверхности : а) 1м, б) 10 м, в) 100 м, г) 1000 м?.

h = RT/gp

Нормальные условия: P=1013 гПа, T=273.15 K, g=9.8 м/с², R=287 Дж/(кГ^OK)

H=(287*273.15)/(9/8*1013)=7.89 м≈8 м

Ответ:б

12. Чему равна масса атмосферы при давлении 1000 гПа, ускорении сводного падения 10 м/с² и площади земной поверхности 5·10¹⁴м²: а) 5·10¹⁸ кг, б) 5·10¹⁹ кг, в) 5·10²⁰ кг, в) 5·10²¹ кг?

М_атм= (100000 Па *5*10¹⁴м²)/(10м/с)²= 5*10¹⁸ кг

Ответ: а

13. На сколько градусов можно нагреть 1 кг сухого воздуха, при нормальном давлении, если затратить на это 2010 Дж энергии: 5 ^оС, 4 ^оС,3 ^оС, 2 ^оС,1 ^оС?

Ответ:2

14. Если частица воздуха при подъеме на 1 км охладилась на 5 ^оС, то что это значит: а) она поднималась адиабатически, б) в нее поступало тепло, в) она отдавала тепло?

При адиабатическом процессе подъем частицы ведет к ее охлаждению только на 6°С, а не на 5°С.

Ответ:в

15. Частица влажного воздуха с температурой 25^оС адиабатически поднимается на 1,5 км и на этой высоте начинает образовываться облако. Если частица поднимется еще на 1 км влажно адиабатически, то какой будет ее температура: а) 0 ^оС, б) больше 0^оС, в) меньше 0 ^оС?.

При подъеме на 1.5 км температура упала до 16 °С (т.к. температура падала с высотой на 6°С) затем при подъеме еще на 1км стала 10°С (больше 0°С).

Ответ: б

16. Градиент температуры поднимающихся воздушных частиц в облаке равен влажноадиабатическому. Каков он по сравнению со средним градиентом температуры в атмосфере: а) больше, б) меньше, в) примерно равен?.

Влажноадиабатический градиент зависит от влажности и в нижних слоях воздуха гораздо меньше сухоадиабатического (в теплом воздухе, где насыщающая влажность велика) (около 5 С/км). И естественно он меньше среднего градиента температуры в атмосфере, который равен 6°С/км.

Ответ: б

17. Какова термическая стратификация пограничного слоя атмосферы в ясный солнечный день: а) устойчива, б) неустойчива, в) устойчива или безразличная, г) неустойчива или безразличная?.

Когда температура воздуха во всем пограничном слое достигает самых больших значений, он весь охвачен конвективными движениями. В этот период наблюдаются самые мощные кучевые облака, но дождь еще из не выпадает.

• Максимальна конвекция

• Генерируются Cu med и Cu cong

• Развитая конвекция усиливает ветер и механическую турбулентность

• Максиму дневного бриза

• Пограничный слой охватывает 1- 1.5 км

• Воздух в ПС очень хорошо перемешан

• Термический градиент близок к сухоадиабатическому

Развивается неустойчивая или безразличная стратификация.

Ответ: г

18. Какова термическая стратификация пограничного слоя атмосферы в ясную ночь: а) устойчива, б) неустойчива, в) устойчива или безразличная, г) неустойчива или безразличная?

В ночное время в результате охлаждения деятельного слоя почвы самые нижние слои воздуха охлаждаются, и развивается устойчивая стратификация. Устойчивость заставляет уменьшаться турбулентный теплообмен, поэтому нижний слой воздуха охлаждается сильнее, чем вышележащие. Это еще более усиливает устойчивость и приводит к развитию инверсий. Такой процесс идет всю ночь, поэтому самые мощные инверсии за счет радиационного выхолаживания развиваются к рассвету.

Ответ: а

19. Выберите правильную характеристику термического градиента в приземном слое в ясный летний день из следующих: а) больше 0,2 ⁰С/м, б) меньше -0,2 ⁰С/м, в) больше 0,01 ⁰С /м, г) меньше -0,01 ⁰С /м.

Ответ: а

20. Выберите правильную характеристику термического градиента в ночных приземных инверсиях из следующих: а) больше 0,1 ⁰С /м, б) меньше -0,1 ⁰С /м, в) больше 0,01 ⁰С /м, г) меньше -0,01 ⁰С /м.

Ответ: б

21. В каких слоях атмосферы температура падает с высотой: а) в ионосфере и тропосфере, б) мезосфере и ионосфере, в) мезосфере и тропосфере, г) стратосфере и ионосфере, д) стратосфере и мезосфере?

Температура падает с высотой в тропосфере в среднем на 0,60°С/100м и в мезосфере(иногда до -110°С в ее верхней части).

Ответ: в

22.Какую часть атмосферы охватывают суточные колебания температуры: а) всю тропосферу, б) только приземный слой, в) весь пограничный слой, г) большую часть приземного слоя, д) большую часть пограничного слоя, е) большую часть атмосферы?

Большие значения коэффициента турбулентной температуропроводности приводят к тому, что суточные колебания температуры распространяются в атмосфере на слой высотой до 1,5 км. Этот слой, в котором четко проявляется взаимодействие атмосферы и подстилающей поверхности, называется пограничным слоем атмосферы. Суточный ход температуры распространяется во всем пограничном слое днем до 1,5 км, а ночью до 200-300м.

Ответ: в

23. К какому спектральному диапазону принадлежит световая электромагнитная волна длиной 0,5 мкм: а) ультрафиолетовому, б) видимому, в) инфракрасному?

0.5 мкм= 500 нм, такая длина ЭМВ соответствует видимому спектральному диапазону, длины волн которого находятся в пределах от 380 нм до 780 нм.

Ответ: б

24. Какой из волновых диапазонов видимого света рассеивается сильней: а) красный, б) желтый, в) зеленый?

Самые короткие световые волны рассеиваются сильнее всего. Самые коротковолновый из диапазонов представленных здесь - зеленый с длиной волны 500-565 нм.

Ответ: в

25. Чем в уравнении теплового баланса уравновешивается радиационный баланс в пустынях: а) затратами тепла на испарения, б) турбулентным потоком тепла в атмосферу, в) потоком тепла в почву?

От поверхностного слоя непрерывно идет поток тепла (G)в более глубокие слои подстилающей пов-ти. Ветер над подстилающей поверхностью создает значительный поток тепла (З) из воздуха к подстилающей пов-ти (ночью) или в противоположном направлении (днем).

Ответ: б

26. Чем в уравнении теплового баланса уравновешивается радиационный баланс поверхности болота: а) затратами тепла на испарения, б) турбулентным потоком тепла в атмосферу, в) потоком тепла вглубь воды?

Изменение внутренней энергии поверхностного слоя земли толщиной d , имеющего теплоемкость C и плотность ρ, можно записать в виде ρСdδT/δt. Оно происходит не только за счет радиационных процессов. Из поверхностного слоя в ненасыщенный воздух постоянно испаряется вода. Умножив изменение количества содержащейся в поверхностном слое воды (скорость испарения E) на скрытую теплоту испарения L, можно оценить затрату тепла на испарение (LE).

Ответ: а

27. В какое время почва на глубине 10 см бывает самой холодной: а) за 2 ч до восхода солнца, б) на восходе солнца, в) через 2 ч после восхода солнца?

В суточном ходе на поверхности минимум температуры наступает на восходе солнца, а на глубине 20 см время минимума температуры близко к полудню., т.е. минимум на глубине 10см наступает приблизительно через 2 ч после восхода солнца.

Ответ: в

28. Какова амплитуда суточного хода температуры поверхности воды в океанах: а) 0,1^оС, б) 1^оС, в) 5^оС, г) 10^оС?

У поверхности воды из решения уравнения теплопроводности, градиенты температуры малы, а с глубиной они возрастают. δT/δt=λ(δ²T/δz²)

Из-за влияния ветра и зависимости коэффициента турбулентности от стратификации теплообмен вблизи пов-ти воды выше и градиент температуры от этого доп. Уменьш., создавая квазиоднородное вертикальное распределение температуры. С глубиной влияние ветра ослабевает, коэффициент турбулентности уменьшается, и градиент температуры растет. Вследствие высокой теплоемкости воды годовой ход температуры воды в водоемах по амплитуде гораздо меньше, чем годовой ход температуры почвы берегов этих водоемов на той же широте. Суточный ход температуры воды совсем незначителен.

Ответ: а

29. Какое примерно количество тепла теряет 1 м² водной поверхности за 1 с при испарении 2 мм воды за сутки (L ≈ 2500 кДж/кг): а) 0,05 кДж/м², б) 0,5 кДж/м², в) 5 кДж/м², г) 50 кДж/м², д) 0,05 кВт/м², е) 0,5 кВт/м², ж) 5 кВт/м², з) 50 кВт/м²?

Ответ: а

30. Где при одинаковых метеорологических условиях можно ожидать наибольшей испаряемости и где наибольшего испарения: а) на Красном море, б) в пустыне Сахара, в) на полях по берегу Нила? Ответ: наибольшая испаряемость в Сахаре (б)

Е =kU(Е-e)= kU(1-f) Е(Т)

f- относительная влажность

Е – парц.давл. Насыщенного пара

При равных условиях ветра

• Есахары=kU (1-0.4)Е(40С)

• ЕберегНила= kU (1-0.8)Е(40С)

• Екр.моря=kU (1-0.8)Е(25С)

Над Сахарой испаряемость очень велика вследствие огромного дефицита, но испарение ничтожно, так как подстилающая пов-ть практически не увлажнена.

наибольшее испарение на полях на берегу Нила (в)

Т.к запас влаги здесь неограничен. Максимально возможное испарение происходит с пов-ти водоема или мокрой почвы.

31. Если считать, что плотность воздуха равна 1,3 кг/м³ и барический градиент равен 1,3 гПа/100 км, то чему равна сила барического градиента: а) 10 м/с², б) 10^-1 м/с², в) 10^-2 м/с², г) 10^-3 м/с², д) 10^-4 м/с²?

PGF= 1,3 гПа/100 км* (1/1,3 кг/м³⁾= 130 Н/м²/(100000м *1,3 кг/м³⁾= 130/130000= 0,001= 10^-3 м/с²

Ответ: г

32. Какой угол с вектором ветра составляет сила Кориолиса в северном полушарии (угол отсчитывать влево): 0^о, 30^о,160^о, 90^о, 120^о, 180^о, 225^о, 270^о, 315^о?

На тело, движущееся относительно Земли, действует сила, направленная перпендикулярно вектору скорости вправо от него. Это и есть сила Кориолиса. В Южном полушарии сила Кориолиса будет действовать на движущееся тело также под углом 90° к направлению движения, но отклоняя его влево. Если угол отсчитывать влево, то это будет то же самое что 270°

Ответ: 270°

33. Укажите, куда и на какой высоте полетит воздушный шар, уравновешенный в струйном течении: а) на север, б) на запад, в) на юг, г) на восток?

Струйное течение представляет собой полосу быстро движущегося воздуха, опоясывающую земной шар почти под самой тропопаузой. Воздух в нем вращается в восточном направлении, по мере перемещения его от экватора к полюсам (уменьшается радиус от оси вращения).

Струйное течение – это быстрая река воздуха в верхней тропосфере ( под тропопаузой на высоте около 8 км. Шар полетит со скоростью 20м/с.

Ответ: г

34. Куда в любой сезон перемещаются парусные корабли под влиянием пассата в широтной зоне 20 ‑ 40^о: а) на юг, б) на восток, в) на север, г) на запад?

Горизонтальный термический градиент направлен от экватора к полюсам, поэтому термический ветер поворачивает с высотой все ветра в области умеренных широт в западном направлении. Особенно силен эффект термического ветра в широтных поясах 30-40°, где ячейка Гадлея граничит с ячейкой Френкеля, что приводит к существованию в этой зоне очень большого горизонтального термического градиента.

Ответ: г

35. Для какой части циклона характерна пасмурная погода с возможным слабым, моросящим дождем или туманом: а) передняя часть, б) теплый сектор, в) тыл циклона?

Если наблюдатель находится в южной половине циклона, то погода будет определяться последовательным прохождением сначала теплого фронта (обложные дожди), а несколько позже холодного (ливни, грозы, град, шквал). Между ними некоторое время будет теплая и влажная погода (туманы, моросящие дожди), характерная для теплого сектора циклона.

Ответ: б

36. Если в течение 2-3 недель стоит жаркая и сухая погода летом, то какой тип циркуляции господствует в данном регионе: а) зональный, б) меридиональный?

При меридиональном типе циркуляции вне тропиков бок о бок располагаются малоподвижные циклоны и блокирующие антициклоны, которые являются причиной очень устойчивой, жаркой и сухой погоды.

Ответ: б