Examenes Meteo

7/25/2019 Examenes Meteo

1/57

Departament dAstronomia i Meteorologia

Facultat de Fsica

COGNOMS: NOM: GRUP:

QESTIONS 1-20 (0,3 punts/qesti.): Assenyaleu la resposta correcta, indicant breument la ra o contestant breumentLes explicacions incomplertes, incoherents o parcialment incorrectes no puntuaran al 100%.

1. A la tropopausa el gradient vertical de temperatura s:- > 0- < 0- = 0- el seu valor i signe depenen de si en superfcie hi ha una depressi o un anticicl.

Raonament:

2. Si dos columnes atmosfriques tenen la mateixa pressi a la base, per una cont aire clid i laltra cont aire fred, nivells verticals intermedis la fora brica est dirigida:

- de la columna freda a la columna clida- de la columna clida a la columna freda- la fora brica s nul.la

Raonament:

3. Lestrat atmosfric situat entre els 500 i els 300 hPa cont- el 50% de la massa de latmosfera- el 30% de la massa de latmosfera- el 20% de la massa de latmosfera- depn de la temperatura de lestrat

Raonament:

4. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Per qualsevol longitud dona, la radincia (intensitat) del cos negre s la unitat.- V- F

Raonament:

METEOROLOGIA I CLIMATOLOGIA. GRUCURS 2011-12. EXAMEN FINAL. TEORIA Data: 19 de juny de 2012


2/57

2

5. Un planeta t efecte hivernacle si:- latmosfera absorbeix radiaci solar- latmosfera absorbeix radiaci terrestre- latmosfera emet radiaci terrestre- labsortivitat de latmosfera en ona curta s inferior a labsortivitat en ona llarga

Raonament:

6. Si augmentem la concentraci de gasos hivernacle a latmosfera, lefecte instantani s:- augmentar la temperatura dequilibri del planeta- augmentar la temperatura de la superfcie del planeta- disminuir el flux de radiaci infraroja sortint- augmentar el flux de radiaci infraroja sortint

Raonament:

7. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Si es compleix lequaci hidrosttica, existeix un equilibri entre el pes duna bombodaire i la fora brica vertical que actua sobre la bombolla.

- V- F

Raonament:

8. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Per una bombolla daire saturada el ritme de disminuci de la temperatura a mesura qseleva es ms gran que per una bombolla no saturada.

- V- F

Raonament:

9. La proporci de mescla saturant de laire depn:- exclusivament de la temperatura- exclusivament de la pressi atmosfrica- de la temperatura i la pressi atmosfrica

Raonament:

10. En un dia de cel ras i amb fort vent, si la temperatura al nivell del mar s de 20C, a 1 km daltitud en la vertical vaproximadament:

- 13.5C


3/57

3

- 10C- 20C

Raonament:

11. Quan una bombolla ascendeix, la seva humitat relativa augmenta- V- F- Depn de si lascens s sec (no saturat) o humit (saturat)

Raonament:

12. El nivell convectiu de condensaci (NCC) duna bombolla amb propietats (p, T, Td) s el punt on intersequen ladiabtiseca que passa pel punt (T,p) i la equi-saturada que passa pel punt (T d, p)- V- F

Raonament:

13. Un nvol martim pot produir pluja ms rpidament que un nvol continental- V- F- Depn de si s un nvol clid o fred

Raonament:

14. En un nvol mixt a temperatura inferior a 0C:

- Les gotes del nvol tendeixen a crixer ms rpidament que els cristalls de gel- Els cristalls de gel tendeixen a crixer ms rpidament que les gotes daigua- Les gotes en subfusi (sobre-refredades) es congelen i formen grans de calamarsa.

Raonament:

15. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Per b que la causa del vent s el gradient de pressi, el vent geostrfic perpendicular al gradient horitzontal de pressi.

- V


4/57

4

- FRaonament:

16. El vent del gradient al voltant duna baixa pressi s:- super-geostrfic- sub-geostrfic- dirigit cap al centre de la baixaRaonament:

17. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Si el vent geostrfic augmenta dintensitat amb lalada, aix implica que es produir ucanvi de temperatura degut a advecci horitzontal de temperatura.- V- F

Raonament:

18. Pel que fa a la distribuci de vents climatolgics, el vent en superfcie a les latituds mitjanes s:- De lest en ambds hemisferis.- De loest en ambds hemisferis.- De lest a lhemisferi nord i de loest a lhemisferi sud.- De loest a lhemisferi nord i de lest a lhemisferi sud.

Raonament:

19. Una condici favorable per la formaci dun tornado s:

- fort cisallament vertical del vent, igual que per un hurac- fort cisallament vertical del vent, al contrari del que passa per un hurac- poc cisallament vertical del vent, igual que per un hurac- poc cisallament vertical del vent, al contrari del que passa per un hurac

Raonament:

20. El feedback del vapor daigua s:

- positiu- negatiu


5/57

5

- depn de si els nvols considerats sn alts o baixosRaonament:

Qesti21 (0,5 punts).Expliqueu clarament, amb lajuda dun diagrama (per explicant b el diagrama) el criteri destratificaci inestable en aihumit.

Qesti22 (0,5 punts). Justifiqueu ls del vent geostrfic com aproximaci al vent real i per qu a prop de lEquador shauria daplicar.


6/57

6


7/57

7


Facultat de Fsica

COGNOMS: NOM:

S REQUISIT OBLIGATORI:

a) plantejar i explicar els problemes (quina equaci feu servir, quines aproximacions utilitzeu,quin principi invoqueu, quin raonament feu, etc).b) resoldre algebraicament els problemes i donar una expressi algebraica per cada variabledemanada en termes de les variables de l'enunciatc) substituir valors numrics NOMS AL FINAL de cada apartatc) les unitats s'han de deduir i mostrar (no es poden posar simplement perqu sn les quetoquen).SI NO HO FEU AIX PERDREU MOLTS PUNTS !!!!!

Problema 1 (1 punt). Les dades dun observatori situat al nivell del mar indiquen una temperatura de T1=20C, una pressatmosfrica de p1=1030 hPa i una humitat relativa HR1del 60%. La temperatura varia linealment amb lalada fins una altitude Z2=2 km, on s deT2 = 10C. Calculeu la pressi atmosfrica p2i la humitat relativa HR2a aquesta altitud sabent que

proporci de mescla de lestrat ws constant.

METEOROLOGIA I CLIMATOLOGIA. GRCURS 2011-12. EXAMEN FINAL. PROBL(30%). Data: 19 de juny de 2012


8/57


9/57

9

Problema 3 (1 punt). Calculeu la variaci que experimentaria la temperatura global mitjana en la superfcie terrestre en cas de:

a) Un augment de la constant solar de 5 W m-2

, sense variaci de lalbedo planetarib) Un augment de lalbedo planetari del 2% sense variaci de la constant solar.


10/57


Facultat de Fsica

COGNOMS: NOM: GRUP: T1QESTIONS 1-20 (0,25 punts/qesti): Assenyaleu la resposta correcta, justificant-la breument i afegint un dibuix, si esc

1. Indica les unitats de:a. vorticitat : __________b. irradincia : ___________c. geopotencial : ________

d. advecci de temperatura: _________e. gradient de pressi: __________

2. Citeu un exemple de fenomen meteorolgic de cada escala, indicant tamb lescala espacial i temporal

~ macroescala/escala sinptica: ________________________, L = ___________, T = _______________

~ mesoscala: ________________________, L = ___________, T = _______________

~ microescala: _______________________, L = ___________, T = _______________

3. Compareu, donant valors aproximats, la magnitud del gradient vertical de temperatura des del nivell del mar fins la

tropopausa amb la del gradient horitzontal de temperatura a nivell del mar seguint un meridi terrestre.Raonament:

4. Considera una columna atmosfrica. Si laire per sota del nivell z es refreda, mentre que laire per sobre roman a lamateixa temperatura, la pressi al nivell z:~ augmentar~ disminuir~ no variar

Raonament:

5. Lluny de la superfcie, ladvecci de temperatura s nul.la quan les isotermes i les isbares sn ortogonals:~ V~ F

Raonament:

6. La pressi al nivell del mar s mxima a latituds polars:~ V~ F

Raonament:

METEOROLOGIA I CLIMATOLOGIA

CURS 2012-13. EXAMEN FINALData: 18 de juny de 2013


11/57

2

7. Veritable (V) o fals (F), raoneu: La irradincia terrestre emesa per la superfcie terrestre s ms petita que lairradincia solar rebuda a la superfcie terrestre.

~ V~ F

Raonament:

8. Obteniu (mostrant tots els passos i explicant cada terme!) una expressi per calcular la temperatura efectivademissi al cim de latmosfera terrestre.

Raonament:

9. Raoneu: La temperatura virtual de laire humit s sempre superior a la seva temperatura real.~ V~ F

Raonament:

10. Raoneu: En un estrat daire no saturat amb estratificaci estable, la temperatura potencial no varia amb lalada.~ V~ F

Raonament:

11. Barcelona t una temperatura de 25C i una temperatura de rosada de 15C. Madrid t una temperatura de 8C i una

temperatura de rosada de 6C. Quina d'aquestes frases s incorrecta i perqu ?~ Barcelona t major pressi de vapor~ Barcelona t major humitat relativa~ Barcelona t major pressi de vapor saturant

Raonament:


12/57

3

12. Veritable (V) o fals (F), raoneu: El ritme de refredament en un ascens adiabtic daire saturat s inferior acorresponent al de laire no saturat.~ V~ F

Raonament:

13. En un diagrama termodinmic, el nivell de condensaci per convecci a partir dun estat (po, wo, T) sobt:~ per la intersecci de ladiabtica seca que passa per (p 0, T0) i lequisaturada que passa per wo~ per la intersecci de la pseudoadiabtica que passa per (p 0, T0) i lequisaturada que passa per wo~ per la intersecci de lequisaturada que passa per w oi la corba destat.

Dibuix i raonament:

14. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Els nvols dascens forat es formen en condicions destratificaci estable~ V~ F

Raonament:

15. Quin daquests processos NO contribueix a generar inestabilitat a laire ?~ escalfament radiatiu solar en superfcie al migdia~ refredament radiatiu a la cima dels nvols~ refredament radiatiu en superfcie durant la nit

16. Veritable (V) o fals (F): A latmosfera, les gotes de nvol es formen quasi exclusivament per nucleaci homogniaRaonament:


13/57

4

17. Si en un camp de vents la curvatura s nul.la, la vorticitat tamb s nul.la.~ V~ F

Esquema i raonament:

18. En una cicl mesoescalar atmosfric (!!1 kg/m3) amb radi R=100 Km ubicat a 20N (f=0.5 x 10-4s-1) els vents snde lordre de U (30 m/s) i la diferncia de pressi entre la el centre del cicl i la perifria del cicl s "P (10 hPa) . Quinbalan dinmic s el correcte?

~ balan ciclostrfic~ balan geostrfic~ balan del vent del gradient


EXPLICA B I TREBALLA ALGEBRAICAMENTABANS DE SUBSTITUIR VALORS

19. Veritable (V) o fals (F), raoneu: A prop de lEquador el vent geostrfic no es pot considerar com una bonaaproximaci al vent real

~ V~ F

Raonament:

20. Veritable (V) o fals (F), raoneu: Quan la concentraci de gasos hivernacle augmenta, el desgel progressiu de leszones polars s una retroacci (feedback) negativa que contraresta laugment de la temperatura global del planeta

~ V~ F

Raonament:


14/57


15/57


16/57


17/57

3

Problema 2 (1,25 punts). Les dades dun observatori situat al nivell del mar indiquen una temperatura deTo=20C, una pressi atmosfrica de po= 1020 hPa i una humitat relativa RHo =50%. El perfil ambiental detemperatura mostra una variaci de -5 K/Km. Una bombolla de laire a prop del terra ascendeixadiabticament fins la pressi p1 de 900 hPa. Calculeu la temperatura, la proporci de mescla i la humitatrelativa de la bombolla al final de lascens. Indiqueu si es tracta dun ascens forat o dun ascens lliure.


18/57

4

Problema 3 (1,5 punts).

Dos estacions meteorolgiques situades a prop de la latitud #, es troben a una distancia L una de l'altra. Unade les estacions (B) est situada exactament al NE de l'altra. En aquesta estaci (B) el vent a 500 hPa s del'est amb velocitat U i l'alada de geopotencial de la superfcie isobrica es ZB.

a) Fes un dibuix indicant la direcci del vent, les isohipses, la direcci del gradient dalada de geopotencial i

les forces que actuen al punt B.

b) Determina algebraicament l'alada de geopotencial a l'altra estaci A. El valor s consistent amb el teudibuix ?

c) Troba un valor numric si L=500 km, U=50 m/s, #=45, Zb=5000 m. La teva soluci s realista en magnitud isigne? Explica.

d) Sabent que a 800 hPa el vent t la mateixa intensitat que a 500 hPa, quina direcci ha de tenir el vent a 800hPa per tal de que, a lestaci B, entre 800 i 500 hPa hi hagi mxima advecci clida? Fes un altre dibuixcomplert indicant el vent a cada nivell i deixant ben clara ladvecci de temperatura i altra informaci queconsideris necessria pel teu raonament.Explica raonant i no amb equacions.

e) Dona una expressi algebraica i desprs calcula el canvi en la temperatura a 500 hPa al cap dun temps $t(1 h) assumint que la temperatura a 500 hPa varia igual que la temperatura mitjana. s realista en magnitud isigne?


19/57


20/57

2

6. La superfcie isobrica de 500 hPa als trpics est a ______________ que a les regions polars~ menor altitud~ aproximadament la mateixa altitud~ major altitud

Raonament:

7. Veritable (V) o fals (F), raoneu: La temperatura equivalent de cos negre (temperatura efectiva de radiaci) dun planetadepn noms de la distncia entre aquest planeta i el Sol.

~ V~ F

Raonament:

8. Resol la contradicci aparent: La llei de Kirchhoff estableix que si un cos absorbeix radiaci en ona curta tamb hademetre radiaci en aquesta ona. Tanmateix, la Terra noms emet radiaci terrestre.

Raonament:

9. Raoneu: Un m3daire humit pesa ms que 1 m3 daire sec (a la mateixa temperatura i pressi) ~ V~ F

Raonament:

10. Raoneu: En un estrat daire no saturat amb estratificaci inestable, la temperatura potencial augmenta amb lalada.~ V~ F

Raonament:


21/57

3

11. En un ascens adiabtic no saturat, la humitat relativa duna bombolla:~ augmenta~ disminueix~ s mant constant

Raonament:

12. Veritable (V) o fals (F), raoneu: En ascendir, una bombolla daire saturat es refreda molt ms rpidament als Trpicsque al Pols.~ V~ F

Raonament:

13. Quan una bombolla ascendeix fins al nivell de convecci lliure, la seva proporci de mescla en aquest nivell~ ser la proporci de mescla saturant a la temperatura inicial~ ser la proporci de mescla saturant a la temperatura de rosada inicial~ dependr del perfil de temperatura ambiental

Dibuix i raonament:

14. Quina daquestes condicions no s condici idnia per la formaci duna massa daire ?

~ superfcie amb composici uniforme~ vents forts~ terreny muntanys

15. Veritable (V) o fals (F): El principal mecanisme de creixement per gotes petites (radis inferiors a 10 m) s lacoalescncia.

~ V~ F

Raonament:


22/57

4

16. Raoneu: Les partcules aerosols solubles en aigua actuen millor com a nuclis de condensaci per a la formaci degotetes de nvol que les insolubles

~ V~ F

Raonament:

17. Raoneu: A lhemisferi Nord, lluny de la superfcie, el vent geostrfic bufa paral !lel a les isbares deixant els baixosvalors de pressi a la dreta.

~ V~ F


18. Raoneu: Lequilibriciclostrficsassoleix quan la fora brica s negligible~ V~ F


17. La component zonal (longitudinal) del vent trmic s nul!la quan :~ la temperatura no varia amb la longitud~ la temperatura no varia amb la latitud~ no hi ha advecci horitzontal de temperatura

20. Veritable (V) o fals (F), raoneu: En lescalfament global l feedback (retroacci) del vapor daigua t signe negatiu.~ V~ F

Raonament:


23/57

5

Qesti21 (1 punt). Explica en qu consisteix lefecte dhivernacle en un planeta amb atmosfera i la seva repercussisobre la temperatura en superfcie. En particular, explica quines condicions ha de complir latmosfera dun planeta per tade tenir efecte hivernacle i de qu depn la magnitud de lefecte hivernacle.


24/57

6

Qesti22 (1 punt). Explica el concepte de nivell de condensaci i cita els diferents tipus que es solendefinir segons el tipus de procs atmosfric. Afegeix un esquema d'obtenci i/o de clcul d'aquests

nivells.


25/57

7


Facultat de Fsica

Problemes.

Treballeu algebraicament, doneu una soluci complerta algebraica en termes (noms) de les variables delenunciat i substituu valors numrics noms al final.

Treballeu/comproveu les unitats i la plausibilitat dels valors numrics obtinguts.

Problema 1 (1 punt)Per una xemeneia duna indstria surt aire amb velocitat menyspreable, a una temperatura Ti(35C) i amb una humitarelativa del 30%. Calculeu lalada final, temperatura i humitat que assoleix espontniament una bombolla daire que surtper aquesta xemeneia suposant que no es barreja ni intercanvia matria o energia amb lambient. Suposa tamb que, enaquest ambient, la temperatura al nivell de la boca de la xemeneia s de 20C, la pressi s de 950 hPa, la humitamenyspreable i la temperatura de lambient disminueix verticalment a un ritme de 5C/km.


CURS 2012-13. EXAMEN REAVALUAC

Data: 3 de Setembre de 2013


26/57

8

Problema 2 (1 punt)A partir del balan global denergia en ona curta i ona llarga estimeu les temperatures mitjanes efectives en superfcie deplaneta Terra i del planeta Mercuri suposant les dades segents:1) La Terra: atmosfera amb temperatura mitjana de 255 K, albedo 0,3 i emissivitat atmosfrica mitjana de 0,6.2) Mercuri: distant del Sol 5,8x10

7km, estructura rocosa en superfcie i gaireb sense atmosfera. Albedo de 0,1.

Explica el teu raonament i defineix b cada variable que utilitzars i interpreta fsicament la teva soluci


27/57


Facultat de Fsica

COGNOMS: NOM: GRUP: M1

GENERAL CHARACTERISTICS OF THE ATMOSPHERE (4)1. Indica les unitats de:

a. radincia monocromtica: __________

b. gruix de geopotencial: ___________

c. advecci de temperatura: ________

d. proporci de mescla de vapor: ____________

2. Vertader o Fals, raoneu: A latmosfera, la densitat de laire, al igual que la pressi, sempre decreix amb lalada

3. Considera dos columnes idntiques daire inicialment amb la mateixa pressi en superfcie. Si escalfem la columnaA i refredem la columna B, qu succeir? Explica amb detall (ignora els efectes de la rotaci).

o Reso A nivells superiors, laire es mour de A (clid) a B (fred); a nivells inferiors laire es mour en sentit contrario A nivells superiors, laire es mour de B (fred) a A (clid); a nivells inferiors laire es mour en sentit contrari

3. Si una capa estratosfrica de 20 hPa despessor cont 2 g doz per m2, la concentraci doz en (en massa) e

aquesta capa s: (MOSTRA EL TEU CLCUL)o 100 ppmo 10 ppmo 1 ppm

RADIATION (4)1. Obteniu una expressi per calcular la temperatura efectiva demissi al cim de latmosfera de La Terra (otemperatura dequilibri de la Terra). Explica tots els passos i defineix totes les variables.

2. Vertader o Fals, raoneu: Latmosfera s bon absorbent de la radiaci solar i de la radiaci terrestre

3.Suposem que canviem la concentraci de gasos hivernacle a latmosfera i deixem que el planeta retorni a unasituaci dequilibri. Qu haur canviat (en equilibri) comparat amb la situaci inicial dequilibri ?o la temperatura de la superfcieo la temperatura dequilibri del planetao el flux demissi entranto el flux demissi sortint

4. Assumirem que latmosfera de la Terra es pot aproximar com una capa prima amb absortivitat en ona llarga !absortivitat en ona curta a. Lalbedo de la superfcie s zero. Lalbedo planetari (al cim de latmosfera) s ". Ltemperatura de latmosfera es Tai la de la superfcie Ts. Escriu les tres equacions de balan radiatiu pel planeta (cima dlatmosfera), latmosfera i la superfcie.

THERMODYNAMICS (6)

1. Indiqueu un procs atmosfric aproximadament adiabtic i un clarament no-adiabtic. Descriu i explica.

2. Quin daquests lapse rates (gradients verticals de temperatura amb el signe menys) canviar definitivament si eclima sescalfa i com (augmentar o disminuir) ? Explica.

o el gradient adiabtic sec (coeficient de refredament adiabtic)o el gradient adiabtic saturat (coeficient de refredament adiabtic saturat)o el gradient ambiental mitj a la troposfera

3. Quina daquestes variables disminueixdurant un descens adiabtic sec (no saturat)?opressi de vapor saturanto temperaturao humitat relativao

proporci de mescla

4. Quina daquestes variables es conservadurant lascens adiabtic de laire saturat ?i d l t t


CURS 2013-14. EXAMEN FINALData: 10 de juny de 2014


28/57

5. Imagina una nit amb cel ras sense nvols i sense vents. La superfcie terrestre es refreda radiativament i laire a prode la superfcie tamb fins que aquest assoleix la temperatura de rosada. Que succeir a partir dara ?

o la temperatura de laire en superfcie continuar disminuint per ms rpidament que abanso la temperatura de laire en superfcie continuar disminuint per ms a poc a poc que abanso la temperatura de laire en superfcie es mantindr constant perqu la temperatura no pot disminuir ms enll d

la temperatura de rosada

6. Veritat/Fals. El nivell de convecci lliure pot estar a menor altura que el nivell de condensaci per elevaci:

CLOUDS (2)

1. Un nucli de condensaci de nvol ptim seriaouna partcula gran i insolubleouna partcula petita i solubleouna partcula gran i solubleouna partcula petita i insoluble

2. Si en un nvol hi ha gotes daigua i cristalls de gel:o els cristalls creixeran ms rpidament que les goteso les gotes creixeran ms rpidament que els cristallso tant les gotes com els cristalls creixeran si la temperatura s la del punt de rosada

DYNAMICS (3)

1. A lhemisferi nord (HN), el vent en superfcie en una zona amb altes pressions gira:o en sentit horari amb una petita component cap a les baixes pressionso en sentit antihorari amb una petita component cap a les baixes pressionso en sentit horari amb una petita component cap a les altes pressionso en sentit antihorari amb una petita component cap a les altes pressions

2. Un cicl a 45N (f ~ 10-4s-1)t radi R = 1000 km, vents de lordre de U (100 m/s) i la diferncia de pressi entrela perifria i el centre del cicl s !P (100 hPa). Quin balan dinmic s aplicable en aquesta situaci? MOSTRATOTES LES EQUACIONS I DERIVACIONS

o geostrfico ciclostrfico vent del gradiento cap

3. Si no existeix advecci de temperatura en una capa atmosfrica podem concloure que:o no hi ha vent en aquesta capao pot haver-hi vent per el seu mdul i direcci sn constants amb lalada.o pot haver-hi vent per el seu mdul s constant amb laladao pot haver-hi vent per la seva direcci s constant amb lalada

PART 2 : 2 ESSAY QUESTIONS (2 points per question):

1. Analitzeu els diferents tipus destabilitat esttica per aire sec i aire saturat.

2. Expliqueu les repercussions en el balan denergia en la superfcie dun planeta pel fet de tenir una atmosfera amgasos hivernacle, en comparaci dun altre planeta idntic per amb una atmosfera sense aquests gasos. (No nhi hprou amb escriure equacions. Tampoc calen equacions. Si feu servir equacions cal explicar-les i interpretar-les).


29/57


Facultat de Fsica

COGNOMS: NOM: GRUP:

PART I: TEORIA: Senyaleu la resposta correcta, indicant breument la ra o contesteu breument.AVALUACI NICA: qestions 1-20: 0,25 pts/qest.; qestions 21-22: 1 pts/qest.). Cal respondre a totes les qestions.AVALUACI CONTINUADA: qestions 1-20: 0,333 pts/qest.; qestions 21-22: 1 pts/qest. Cal escollir 15 de les qestions 1-20 i respondre ales qestions 21 i 22.

A) ESTRUCTURA DE LATMOSFERA1. Indica les unitats de:

a. radiancia monocromtica: __________b. altura geopotencial: ___________c. advecci de temperatura: ________d. proporci de mescla: ____________

2. Vertader o Fals, raoneu: A latmosfera, la densitat de laire i la pressi sempre decreixen amb lalturao Vo F

Raonament:

3. Si una capa estratosfrica de 20 hPa despessor cont 2 g doz per m2, la concentraci doz en aquesta capa s:

o 100 ppmmo 10 ppmmo 1 ppmm

Esquema de clcul:

B) RADIACI4. Vertader o Fals, raoneu: Latmosfera terrestre s bon absorbent de la radiaci solar i terrestre

o Vo FRaonament:

5. El color blau del cel es degut a:o labsorci selectiva de laire per als colors blaus de la llum solar.o la dispersi de la llum solar per les molcules de laire.o la dispersi de la llum solar per les partcules aerosolsRaonament:


CURS 2013-14. EXAMEN FINAL


30/57

6. Esquematitzeu en una grfica levoluci de la irradincia neta en la superfcie terrestre per a un dia (0-24 h) destiuamb cel ser.

Raonament:

7. Obteniu una expressi per calcular la temperatura efectiva demissi al cim de latmosfera de La Terra.

C) TERMO

8. Indiqueu 1 procs atmosfric aproximadament adiabtic i un clarament diabtic:A:D:Raonament:

9. Imaginem una nit amb cel ser i sense vent, amb una disminuci progressiva de la temperatura fins la temperaturade rosada. Indiqueu que passar a partir daquest moment:o la temperatura seguir disminuint per menys rpidament que abans.o la temperatura seguir disminuint per ms rpidament que abans.o la temperatura es mantindr constant perqu no pot disminuir ms que la de rosada.

Raonament

10. Quina daquestes variables disminueixdurant lascens adiabtic no saturat?opressi de vapor saturanto humitat relativao temperaturaoproporci de mescla

Raonament

11. Quina daquestes variables es conservadurant lascens adiabtic de laire saturat ?oproporci de mescla saturanto temperatura potencialo massa total daigua

Raonament


31/57

12. El nivell de convecci lliure pot estar a menor altura que el nivell de condensaci per elevaci:o Vertadero Fals

Raonament

C) F. NVOLS13. El nucli de condensaci ptim s:

o Una partcula gran i soluble en aiguao Una partcula gran i insoluble en aiguao Una partcula petita i soluble en aiguao Una partcula petita i insoluble en aigua

14. Si en un nvol hi ha gotes daigua i cristalls de gel:o els cristalls creixeran ms rpidament que les goteso les gotes creixeran ms rpidament que els cristallso tant les gotes com els cristalls creixeran si la temperatura s la del punt de rosada

Raonament

D) DINMICA14. A lhemisferi nord el vent en superfcie duna zona amb anticicl gira:

o en sentit horari amb una petita component cap a les baixes pressionso en sentit antihorari amb una petita component cap a les baixes pressionso en sentit horari amb una petita component cap a les altes pressionso en sentit antihorari amb una petita component cap a les altes pressions

Raonament

15. En una certa regi de latmosfera el gradient de pressi est dirigit cap el nord quina ser la direcci del ventgeostrfic?Raonament


32/57

16. Quina s la millor aproximaci al vent real en una depressi sinptica de latituds mitjanes?:o el vent geostrfico el vent del gradiento el vent ciclostrfic

Raonament

17. Definiu breument el qu sentn per vent trmic

D) DINMICA DEL CLIMA18. Representeu esquemticament en un tall vertical equador-pol la circulaci general de latmsfera.

19. Lefecte directe dincrement de gasos hivernacle samplifica per retroaccions positives en el sistema climtic. Indiquequ consisteix la retroacci gel-albedo.

20. Quina daquestes causes NO influeix en laugment del nivell del mar degut a lescalfament global:o la fusi de les glaceres continentals.o la fusi dels blocs de gel en flotaci als oceans (icebergs).o la dilataci trmica dels oceans.

Raonament


33/57

QESTIONS DE DESENVOLUPAMENT (1 pt./qest.)21. Expliqueu el concepte destabilitat destratificaci. Analitzeu els diferents tipus destabilitat per aire sec i aire saturat.


34/57

22. Expliqueu breument les repercussions en el balan denergia en la superficie dun planeta que t una atmosferaamb gasos hivernacle en comparaci amb el dun altre planeta amb una atmosfera sense aquests gasos.


35/57


Facultat de Fsica

COGNOMS: NOM: GRUP: T1PART II: PROBLEMES (1 pt./prob.). Sha de lliurar el formulari amb lexamen.AVALUACI NICA: cal resoldre els 4 problemes.AVALUACI CONTINUADA: cal escollir 3 problemes.

Problema 1. Un estrat atmosfric t un gruix d'1 km i una pressi en la seva base de 1000 hPa. La temperatura de labase s, inicialment, de 15C. Si per la base de l'estrat entra una irradincia neta de 200 Wm

-2i pel seu cim surt amb

un valor de 400 Wm-2

calculeu la variaci de temperatura mitjana de l'estrat desprs d'una hora, suposant que s'hanmantingut aquests fluxos de radiaci, en el dos casos segents: a) lestrat s isoterm; b) la temperatura dins lestratdisminueix a ra de 1C/hm.


CURS 2013-14. EXAMEN FINAL


36/57

Problema 2. Suposeu un dia de fort vent i gran turbulncia atmosfrica. Se sap que aquestes situacions tendeixen adonar una estabilitat atmosfrica indiferent (neutra) i proporci de mescla constant amb lalada fins que laire no arribia la saturaci. Calculeu la temperatura, pressi i humitat relativa al cim duna muntanya de 1500 m situada a prop de lalnia de la costa sabent que al nivell del mar la temperatura s de 20C, la pressi 1020 hPa i la humitat relativa 50%.Estimeu lalada on es situaria la base dels possibles nvols de turbulncia formats en aquesta situaci.


37/57

Problema 3. Una partcula daire de volum 100 m3 a la temperatura de 20 0C i pressi 1000 hPa es mouhoritzontalment de nord a sud, a una latitud de 41

0N, amb velocitat de 10 m/s i sense fregament important. El gradien

horitzontal de pressi est dirigit cap a loest i val 1.2 hPa/100km. Calculeu les forces que actuen sobre la partcula.


38/57

Problema4. Suposeu una regi d'un nvol calent on la pressi val 500 hPa i la temperatura s de 5C que t unapoblaci de 10

9m

-3gotetes d'aigua en equilibri amb el vapor. El contingut lquid en aquesta regi del nvol s de 1

g/m3. Calculeu la variaci de la humitat relativa, del radi de les gotes i del contingut lquid si artificialment es multiplica

per 100 el nombre de nuclis de condensaci.


39/57


Facultat de Fsica

NAME: LAST NAME: GROUP:

PART 1: 20 SHORT QUESTIONS (1 point/question):Indicate the correct answer and justify it as completely as possible using a few (3-4) sentences. You mayneed to justify the choice you select as well as the choices you reject.

Include a sketch when appropriate.If you are not sure of the answer say so and why, and indicate what you are sure of.

AVALUACI NICA: ANSWER ALL QUESTIONS.AVALUACI CONTINUADA: ANSWER 15 OUT OF 20 QUESTIONS. SKIP ONE QUESTION PER SECTION A-E)

A) GENERAL CHARACTERISTICS OF THE ATMOSPHERE (4Q YOU MAY SKIP ONE)

1. Indicate the units of:

monochromatic radiance: ______________

geopotential thickness: ________________

temperature advection: _________________

water vapor mixing ratio: _______________

2. Atmospheric density, like pressure, always decreases with height:o trueo false

3. Consider two identical columns of air initially with the same surface pressure. If the air in column A is heated whilethe air in column B is cooled what will happen ? Explain in detail. Ignore rotational effects.

o Nothingo At upper levels air will flow from A (warm) to B (cold) while at low levels air will flow in the opposite directiono At upper levels air will flow from B (cold) to A (warm) while at low levels air will flow in the opposite direction

4. A stratospheric layer 20 hPa thick contains 2 g of ozone per unit area. The concentration (in mass) of ozone in thislayer is thus: ( SHOW YOUR WORK)o 100 ppm o 10 ppm o 1 ppm

METEOROLOGY AND CLIMATOLOGYCOURSE 2013-14. FINAL EXAMAVALUACI CONTINUADA/NICADate: June 10 2014PART A: THEORY. 19/24 POINTS. 70% / 6


40/57

2

B) RADIATION (4Q - YOU MAY SKIP ONE)

1. Derive an expression for the effective emission (or equilibrium) temperature of the Earth. Explain allyour steps anddefine allyour variables.

2. The Earths atmosphere is a good absorber of both solar and terrestrial radiation.o trueo false

3. Suppose we change the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and then allow the system to return toequilibrium. Which of these will be changed in the new equilibrium situation compared to the original equilibrium ?o the equilibrium temperature of the planeto

the surface temperatureo the incoming flux of radiationo the outgoing flux of radiation

4. Assume the Earths atmosphere can be crudely approximated as one thin layer with long-wave absorptivity !, shortwave absorptivity a and temperature Ta. There is no surface albedo. The planetary albedo (at the top of the atmosphereis ". The surface temperature is Ts. Write down the three energy balance equations for the top of the atmosphere, theatmospheric layer and the surface.


41/57

3

C) THERMODYNAMICS (6Q - YOU MAY SKIP ONE)

1. Name and describean atmospheric process that may be considered adiabatic and one that is clearly non-adiabatic.Explain. o Adiabatic: _________________

o Non-adiabatic: ____________________

2. Which of these three lapse rates will definitively changein a warmer climate and how? (increase or decrease). Explaino the dry adiabatic lapse rateo the moist saturated lapse rateo the mean tropospheric environmental lapse rate

3. Which of these variables decreasesduring a dry adiabaticdescent?o saturation vapor pressureo temperatureo relative humidityo water vapor mixing ratio

4. Which of these variables is conservedduring a saturated adiabaticascent ?o saturation mixing ratioopotential temperatureo dew-point temperatureo total mass of water


42/57

4

5. Imagine a clear windless night. The surface cools by radiation and so does the air above it, until the surface aitemperature reaches the dew point temperature. What will happen now ?

o the surface air temperature will continue to decrease but at a faster rateo the surface air temperature will continue to decrease but at a slower rateo the surface air temperature will remain constant because temperature cannot cool beyond the dew point

6. The level of free convection (LFC) may be lower (at a lower height) than the lifting condensation level (LCL):o trueo falseo it depends

D) CLOUDS (2Q - YOU MAY SKIP ONE)

1. The optimal cloud condensation nucleus would be:o a large insoluble particleo a small soluble particleo a large soluble particleo a small insoluble particle

2. If water droplets and ice crystals are both present in the same mixed cloud:o the ice crystals will grow more rapidly than water dropletso the water droplets will grow more rapidly than the ice crystalsoboth will grow if the temperature is at the dew point


43/57

5

E) DYNAMICS (3Q - YOU MAY SKIP ONE)

1) In the NH, surface winds around a high-pressure system rotate:o clockwise with a small component towards low pressureso anti-clockwise with a small component towards low pressureso clockwise with a small component towards high pressureso anti-clockwise with a small component towards high pressures

Your sketch should include the resulting force balance (but include an explanation also).

2) A cyclone located at 45N (f ~ 10-4

s-1

)has a radius of R = 1000 km, winds on the order of U (100 m/s) and the

pressure difference between the center and the periphery of the cyclone is !P (100 hPa). What dynamical balance, ifany, applies? SHOW ALL YOUR EQUATIONS AND ALL YOUR WORK

o geostrophico cyclostrophic

o gradient windo none

3) If there is NO temperature advection within an atmospheric layer, we may safely conclude:o there is no wind in that layero there may be wind but its magnitude and direction are constant with heighto there may be wind but its magnitude is constant with heighto

there may be wind but its direction is constant with height

SECTION 6: GLOBAL WARMING (1Q CANNOT BE SKIPPED)

The direct effect of increasing the concentration of greenhouse gases is amplified by positive feedbacks within the climatesystem, the most important of them being:

o the ice-albedo feedbacko the water-vapor feedbacko the CO2feedback


44/57

6

PART 2 : 2 ESSAY QUESTIONS (2 points per question):

1) Explain the different types of static stability for dry air and for saturated air

2) Explain the differences in the surface radiative balance of a planet whose atmosphere contains greenhouse gasescompared with a planet with no greenhouse gases but otherwise identical. (It is not enough to write down the equationsYou need to interpret them and explain them).


45/57


Facultat de Fsica

NAME: LAST NAME: GROUP:

AVALUACI NICA: DO ALL FOUR PROBLEMSAVALUACI CONTINUADA: YOU MAY SKIP ONE OF THE TWO THERMODYNAMIC PROBLEMS

FOR MAXIMUM MARKS: EXPLAIN YOUR REASONING !!!! PROVIDE AN ALGEBRAIC SOLUTION TO ALL QUESTIONS (SEVERE PENALTIES OTHERWISE) EXPLICITLY CHECK THE UNITS OF THE SOLUTION.

PROBLEM 1: RADIATIONAn atmospheric layer of thickness D(in m) has a pressure at the base of ps. The average temperature of the layerinitially, Ti. The incoming irradiance at the base is RBand the outgoing irradiance at the top is RT. Compute change in the mean temperature of the layer after a time !tassuming the radiative fluxes remain constant in the tfollowing situations:

a) the layer is isothermal

b) the temperature in the layer decreases at a rate of 1K per hm.

Valors: D= 1 km, ps= 1020 hPa, Ti=15C, RB= 200 Wm-2

, RT= 400 Wm-2

, !t = 1h

PROBLEM 2: THERMODYNAMICS (1)Consider a very windy day with lots of atmospheric turbulence/mixing (vertical motion). These type of situatioare characterized by neutral static stability and constant mixing ratio (as long as the air does not becosaturated). Compute the temperature, pressure and relative humidity at the top of a mountain of height Hlocanear the sea, knowing that the pressure at sea level is ps, the temperature is Ts and the relative humidity is RHsEstimatethe base of the clouds that might form due to vertical mixing in this particular situation.

Data: H=1.5 km, Ts=20C, ps=1020 hPa, RH=44%

PROBLEM 3: THERMODYNAMICS (2).

A meteorological station located at sea level measures values for temperature Tsand atmospheric pressureThe temperature sounding (profile) show that, up to height H temperature increases at a rate of 5 K/kAssuming the air is dry, compute the pressure at this level H, the potential temperature gradient in that layer, a

the restoring force acting on a parcel of volume Vinitially located near the surface that ascends a distanceDescribe the trajectory or motion of the parcel as it evolves in this environment.Interpret your results.

Dades: Ts= 20C, ps=1020 hPa, H=1 km, V=100 m3, !z=100 m.

PROBLEM 4: DYNAMICSAt po=1000 hPa, over a certain region, the isoplets of geopotential height are equidistant and oriented in themeridional (north-south) direction, increasing towards the west. The distance between consecutive isoplets is L

a) Draw a complete sketch (including the x-y axis) of the geopotential height and resulting wind. Clearly stateyour assumptions and explain.

b) If the magnitudeof the wind is given by W, what is the difference in geopotential height between consecutivisoplets ?

c) Now suppose that at p1= 900 hPa the geostrophic wind has the same magnitude W but unknown direction. Ithe mean temperature in the 1000-900 hPa layer is increasing, what can you infer about the wind at 900 hPaIn which situation would you expect the strongest temperature change? Draw a complete sketch of thisparticular situationand explain in detail.

d) In the above situation, if the temperature at 1000 hPa is increasing at a rate R, compute the temperatu

difference between two cities located at the same longitude but at a distanceY. Indicate which is the warmcity. Clearly state all your assumptions.

a) Provide numerical answers for (b) and (d) in the case W=10 m/s,L=100 km,Y=500 km, "=45N, R = 1K/hr

METEOROLOGY AND CLIMATOLOGYCOURSE 2013-14. FINAL EXAMAVALUACI CONTINUADA/NICADate: June 10 2014PART B: PROBLEMS. 30% / 40%


46/57

2

e)

PROBLEMA 1: RADIACI

Un estrat atmosfric t un gruixD(en m) i una pressi a la seva base de ps. La temperatura mitjana de l'estrat inicialment, Ti. Si per la base de l'estrat entra una irradincia neta de RBi pel seu cim surt una irradincia amb valor de RT, calculeu la variaci de temperatura mitjana de l'estrat desprs dun temps !t suposant que s'hmantingut aquests fluxos de radiaci, en els segents casos:

c) lestrat s isotrmicd) la temperatura de lestrat disminueix a un ritme 1K per hm.

Valors: D= 1 km, ps= 1020 hPa, Ti=15C, RB= 200 Wm-2

, RT= 400 Wm-2, !t = 1h

PROBLEMA 2: TERMODINMICA (1)

Suposeu un dia de fort vent i gran turbulncia atmosfrica. Se sap que aquestes situacions tendeixen a do

una estabilitat atmosfrica indiferent (neutra) i proporci de mescla constant amb lalada fins que laire no ar

a la saturaci. Calculeu la temperatura, pressi i humitat relativa al cim duna muntanya dalada H situadaprop de la lnia de la costa sabent que al nivell del mar la temperatura s de T, la pressi p si la humitat relat

RH. A quina alada aproximada es situaria la base dels possibles nvols de turbulncia formats en aque

situaci?

Dades: H=1.5 km, Ts=20C, ps=1020 hPa, RH=44%

PROBLEMA 3: TERMODINMICA (2)Les dades dun observatori situat al nivell del mar indiquen una temperatura Tsi una pressi atmosfrica deLa corba destat mostra que, fins a lalada H, la temperatura augmenta a ra de 5 K/km. Calculeu (suposant asec) la pressi atmosfrica en aquest nivell H, el gradient de temperatura potencial en aquesta capa i la forecuperadora que actua sobre una bombolla daire de volum Vinicialment situada a la superfcie que ascenduna distncia !z. Descriviu el tipus de moviment que realitza la bombolla en la seva interacci amb lambient.Expliqueu lesquema de clcul i interpreteu els resultats.

Dades: Ts= 20C, ps=1020 hPa, H=1 km, V=100 m3, !z=100 m.

PROBLEM4 4: DINMICA

A po=1000 hPa, en una regi determinada, les isopletes dalada de geopotencial sn equidistants i orientadeen direcci meridional (nord-sud), augmentant cap a loest. La distancia entre isopletes consecutives s L.

b) Dibuixa un esquema complet (incloent els eixos x-y) del camp dalada de geopotencial i el vent resultant.

Deixa ben clares les teves assumpcions i explica.

c) Si el mdul del vent s W, quina s la diferencia dalada de geopotencial entre isopletes consecutives ?d) Suposem ara que a p1= 900 hPa el vent geostrfic t el mateix mdul W per direcci desconeguda. Si la

temperatura de la capa 1000-900 hPa est augmentant, qu pots inferir sobre el vent a 900 hPa. En quina

situaci esperaries el canvi ms fort de temperatura ? Fes un esquema complert daquesta darrerasituaci i explica.

e) Si la temperatura a 1000 hPa est augmentant a un ritmeR, calcula la diferncia de temperatura entre dciutats ubicades a la mateixa longitud per a una distncia Y. Indica quina s la ciutat ms clida. Deixa b

clares les teves assumpcions.f) Donavalors numrics per (b) i (d) en el cas W=10 m/s,L=100 km,Y=500 km, "=45N, R = 1K/hr

Nota: el valor de R es pot calcular directament de lapartat (d).El valor donat s independent per tal de que es pugui resoldre lapartat (f) sense (d).


47/57

Departament dAstronomia i MeteorologiaFACULTAT DE FSICA

COGNOMS: NOM:

PART I: QESTIONS (0,5 punts/qest.)

1. Indiqueu la composici aproximada de latmosfera terrestre i senyaleu alguna diferncia amb altres atmosferesplanetries del sistema solar. Citeu els principals gasos atmosfrics defecte hivernacle.

2. Expliqueu breument com varia a grans trets la pressi atmosfrica amb lalada. Raoneu si a latmosfera unasuperfcie isobrica s paral!lela a la superfcie terrestre.


CURS 2013-14. EXAMEN REAVALUACI

Data: 2 de setembre de 2014


48/57

2

3. Expliqueu breument el comportament de latmosfera des del punt de vista radiatiu.

4. En valor mitj, la irradincia emesa per la superfcie terrestre supera en gaireb un 15% a la irradincia solar rebuda alcim de latmosfera. Indiqueu les causes i la seva relaci amb la temperatura a la superfcie terrestre.


49/57

3

5. Veritable o fals, raoneu: Un estrat atmosfric ben barrejat tendeix a transformar-se en un estrat isoterm

.... V

... F

6.Qu significa que en una capa atmosfrica lestratificaci sigui estable?. Poseu exemples quan es tracta daire seco daire humit.


50/57

4

7. Expliqueu breument el concepte de temperatura de rosada. Cm la calculareu analticament o mitjanant undiagrama termodinmic.?

8. Expliqueu breument el concepte de nivell de condensaci i els diferents tipus que es defineixen segons el procsconsiderat (3 en total). Feu els esquemes corresponents en un dibuix dun diagrama termodinmic.


51/57

5

9. Expliqueu la classificaci dels principals tipus de nvols, indicant les caracterstiques principals, com ara quinssolen donar pluja, etc .

10.Expliqueu totes les etapes de la formaci duna gota de pluja. Comenceu assumint que es produeix movimentascendent de laire humit.


52/57

6

11.Definiu lanomenat vent geostrfic i senyaleu les restriccions del seu s com aproximaci al vent real.

12.El vent a 850 hPa s de loest i de 15 m/s, quin ser el valor del vent a 700 hPa si el vent trmic, en aquest estrat,s tamb de loest i de 5 m/s?


53/57

7

13.Dibuixeu un diagrama de les forces que actuen sobre una partcula daire dun flux bric i ciclnic. Es tracta dunmoviment al voltant dun centre de baixa o dalta pressi?

14.Expliqueu breument com variaria la temperatura de laire a prop del terra sota cada un dels diferents escenaris:a) Una disminuci de la constant solar.b) Un increment de la concentraci de CO2.c) Un increment significatiu dels aerosols atmosfrics.d) Una fusi completa de les capes de gel de la superfcie terrestre.


54/57

8


55/57

9

COGNOMS: NOM: .

PART II: PROBLEMES (1 punt/prob.) Redacteu els problemes interpretant les solucions.

Problema 1Per una xemeneia surt aire amb velocitat menyspreable, a una temperatura de 40C i amb una humitat relativa de 30%.Calculeu lalada, temperatura i humitat que assoleix una bombolla daire que surt per aquesta xemeneia suposant queno es barreja ni intercanvia matria o energia amb lambient i que en aquest ambient la temperatura al nivell de la bocade la xemeneia s de 25C, la pressi s de 1000 hPa i la temperatura disminueix verticalment 3C/km.

Departament dAstronomia iMeteorologia

FACULTAT DE FSICA


CURS 2013-14. EXAMEN REAVALUACI

Data: 2 de setembre de 2014


56/57


57/57

Problema 3Calculeu el valor aproximat de la velocitat del vent i el valor de la fora de Coriolis per un vent que gira a unadistncia de 500 km del centre duna depressi sinptica a una latitud de 400N, sabent que les isbares al mapa desuperfcie estan dibuixades cada 5 hPa i la distncia que les separa s de 120 km. Assumeix que la pressi mitjana sde lordre del 1000 hPa i la temperatura mitjana de lordre dels 20C.

Examenes Meteo

Documents

Transcript of Examenes Meteo