Tentamen Inleiding Atmosfeer 3 mei 2016
UITWERKINGEN TENTAMEN
INLEIDING ATMOSFEER 3 mei 2016, 13:30-16:30 uur
2 a.
Gebruik De barometrische hoogteformule: π(π§) = π0 π β(πππ π§βπ
βπ)
Punt A:
50 Γ 103 = 101 Γ 103 π β(9.81Γ28.964Γπ§β8314Γ273.15) geeft z=5619 m
Punt B:
50 Γ 103 = 101 Γ 103 π β(9.81Γ28.964Γπ§β8314Γ283.15) geeft z=5825 m
b.
De hoogte van het 50 kPa (500 hPa) vlak zal afnemen met toenemende geografische breedte omdat de gemiddelde temperatuur tussen 100 en 50 kPa afneemt richting het poolgebied.
c. In het centrum van het koude hogedrukgebied is de gemiddelde temperatuur van de troposfeer laag en neemt de druk snel met de hoogte af: de drukvlakken liggen dicht bij elkaar. Buiten het centrum, waar de temperatuur hoger is, daalt de druk minder sterk met de hoogte en liggen de drukvlakken verder uit elkaar. Het resultaat is dat een hogedrukgebied aan het aardoppervlak gepaard gaat met een lagedrukgebied op enige hoogte zoals uit de figuur blijkt. d.
De dikte van een luchtlaag (dit is: het hoogteverschil tussen de drukvlakken aan de onder- en de bovenkant van de luchtlaag) is recht evenredig met de gemiddelde temperatuur van die luchtlaag.
1
Tentamen Inleiding Atmosfeer 3 mei 2016
3
293.15
101.325
a.
Normalisatiefactor ππππ‘ππ = 273.15 Γ
b.
Massaconcentratie van ozon bij STP: πΆπ,π3 = 1.0767 Γ 120 = 129.2 ππ/π3
c.
Volume mengverhouding van ozon: πΆπ£,π3 = 60.3 πππ
d.
De number density ndO3 van ozon: πππ3 = 1.505 Γ 1018 ππππππ’πππ/π3
e.
In de ozonlaag: ππππππππ ππ‘ππππππ‘ππ = 273.15 Γ
101
= 1.0767
22.4 48
Γ 129.2 Γ 10β9 = 60.3 Γ 10β9 =
π΄π£ ππ3
220
π
βπ
=
6.022Γ1026 Γ101Γ103 Γ60.3Γ10β9
101.325 3.5
8314Γ293.15
=
= 23.317
Massaconcentratie: πΆπ,π3 = 23.317 Γ 120 = 2798 ππ/π3 Volume mengverhouding: πΆπ£,π3 =
22.4 48
Γ 2798 Γ 10β9 = 1.305 Γ 10β6 = 1.3 πππ
4
a.
Zie tekening
b.
Corioliskracht: πΉπππ = 2Ξ© sin(π)ππ = 2 Γ 7.292 Γ 10β5 Γ sin(52) Γ 1 Γ 18 = 2.07 Γ 10β3 π Centripetale kracht: πΉπ = ππ 2 βπ = 1 Γ 182 β650 Γ 103 = 5.0 Γ 10β4 π LuchtdrukgradiΓ«ntkracht: πΉπ = πΉπππ + πΉπ = (2.07 + 0.5) Γ 10β3 = 2.57 Γ 10β3 π
2
Tentamen Inleiding Atmosfeer 3 mei 2016
c.
Gebruik de definitie van de luchtdrukgradiΓ«ntkracht: πΉπ =
d.
π βπ βπ π 1.2 β = πΉπ = Γ 2.57 Γ 10β3 = 3.08 Γ 10β3 ππ/π π βπ βπ π 1
De druk in het centrum is βπ Γ 650 Γ 103 = 3.08 Γ 10β3 Γ 650 Γ 103 = 2003 ππ βπ lager.
e.
Als r kleiner is, dan is vanwege de gradiΓ«ntwind-vergelijking βππ π 2 π 2 π βπ β πππ = + + 2 4 π βπ ook Vgr kleiner.
5 In figuur 2 staat de moessonstroming gegeven van ZO-AziΓ« in de zomer (JJA).
Figuur 2. De Aziatische zomermoesson (JJA). Pijlen: heersende windrichting, cirkels: convergentiezones.
3
Tentamen Inleiding Atmosfeer 3 mei 2016
a.
In het noorden van AustraliΓ« is JJA de droge tijd omdat de stroming op alle niveauβs vanuit het droge continent is. Oorzaken van deze stroming zijn: - Op het NH is het zomer: moessonstroming in het algemeen van Z naar N - AustraliΓ« ligt onder de uitbreiding van het subtropische hogedrukgebied.
b.
Het zuiden van AustraliΓ« heeft geen moessonklimaat omdat het tΓ© zuidelijk ligt en onder invloed staat van de depressies van de gematigde breedten van het ZH.
c.
Luchtstromingen die over de evenaar gaan krijgen altijd een verandering van richting door de omkering van de richting van de Corioliskracht. De ligging van continenten en/of bergen kan eveneens een lokale oorzaak zijn..
d.
De westkust van India ontvangt tijdens de zomermoesson veel meer regen dan de oostkust omdat bij de westkust de stroming vanaf de Indische Oceaan afkomstig is (warme en vochtige lucht) en aan de oostkust vanuit het relatief droge continent.
e.
De lucht stroomt bijna zonder uitzondering van het zuidelijk naar het noordelijk halfrond in dit deel van de wereld in JJA omdat de moesson een land-zee effect is op continentale schaal en omdat de meeste landmassa ten noorden van de evenaar zich bevindt in dit deel van de wereld.
f.
Er valt hier toch maar relatief weinig regen omdat de stroming van beide kanten over relatief droge gebieden gaat en de lucht weinig vochtigheid meer bevat.
6
Figuur 3. Schematische weergave van een deels door de zon beschenen straat. De zenithsafstand is aangegeven en bedraagt in dit geval ο‘ = 48Β°.
a.
Het is onmogelijk om de diffuse straling loodrecht op de zonnestraling te meten omdat de diffuse straling vanuit alle richtingen komt.
4
Tentamen Inleiding Atmosfeer 3 mei 2016
b.
Directe zonnestraling op het horizontale vlak via: πΎ β = π Γ cos πΌ = 900 Γ cos 48Β° = 900 Γ 0.669 = 602 π/π2
c.
Langgolvige stralingsfluxen (i) door de zon beschenen oppervlakken: π = πππ 4 = 1 Γ 5.67 Γ 10β8 Γ (273.15 + 50)4 = 618 π/π2 (ii) de beschaduwde oppervlakken: π = πππ 4 = 1 Γ 5.67 Γ 10β8 Γ (273.15 + 25)4 = 448 π/π2
d.
In situatie A is: Kboven kleiner is dan de gemeten diffuse straling van 100 W/m 2 omdat slechts een deel van de hemelbol zichtbaar is (de sky view factor) Konder = 0 omdat er geen kortgolvige straling door het ondervlak omhoog kan komen Llinks kleiner is dan Lrechts omdat links voornamelijk straling van koele oppervlakken wordt ontvangen en rechts ook straling van hete oppervlakken.
e.
De mean radiant temperature (Tmrt) in situatie A: 4 πππππ‘ = 0.06 Γ (0.7 Γ 75 + 750) + 0.22 Γ 0.7 Γ (50 + 3 Γ 75) + 0.22 Γ (450 + 500 + 450 + 450) = 497.5
geeft: ππππ‘ = 306 πΎ = 33β f.
De directe zonnestraling door het vlak βlinksβ π = π cos(90 β 48) = 900 Γ cos 42Β° = 669 π/π2 Er wordt iets meer gemeten (720 W/m2) dan uit de berekening omdat er ook nog diffuse kortgolvige straling door het linkervlak gaat.
g.
De mean radiant temperature (Tmrt) in situatie B. 4 πππππ‘ = 0.06 Γ (0.7 Γ 675 + 1000) + 0.22 Γ 0.7 Γ (720 + 335 + 200) + 0.22 Γ (450 + 3 Γ 600) = 776.62
geeft: ππππ‘ = 342 πΎ = 69β dit is 69-33=36Β°C meer dan aan de schaduwzijde van de straat.
-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-0-
5
