지구의 대기(대기의 구조)
01-9. 지구는 구성물질의 종류와 상태에 따라서 대기권, 수권, 암권, 내권 등으로 구분된다. 다음 물음에 답하시오. (총4점)
(1) 지표 부근의 대기권은 질소, 산소, 수증기, 아르곤 등으로 구성되어 있으나, 가장 높은 층에는 수소와 헬륨이 많다.
그 이유는 무엇인가?(1점)
(2) 대륙지각과 해양지각의 지질학적 특성을 비교하여 차이점을 2가지 쓰시오.(1점)
대륙지각 해양지각
예 화강암질 암석 현무암질 암석
1) 2)
(3) 지각의 평균밀도는 약 2.7g/㎤이나, 지구 전체의 평균 밀도는 약 5.5 g/㎤이다. 이러한 사실을 바탕으로 지구 내부의 특성과 그러한 구조가 만들어 질 수 있는 지구의 초기 상태를 추론 하시오. (2점)
95-38. [그림]은 고도에 따른 오존()량의 분포를 나타낸 것이다.
곡선 A와 같은 분포를 보이는 위도에서 가장 적당한 것은?
① 0°
② 23.5°N
③ 66.5°N
④ 75°N
지구의 대기(대기경계층)
18-A-7. 그림은 잘 혼합된 대기 경계층에서의 평균 온위()와 평균 풍속(), 평균 비습()의 연직 구조를 나타낸 모식도 이고, <자료>는 이에 대한 설명이다. <자료>의 ㉠과 ㉡에 해당 하는 용어(또는 수식)를 순서대로 쓰시오. [2점]
<자 료>
대기 경계층 내에는 온위과 풍속, 비습의 연직 변화가 거의 없는 혼합층이 존재하고, 이 층은 공기의 연직 혼합으로 생성된다. 공기의 연직 혼합은 통상적으로 열적 난류와 역학적 난류에 의하여 발생하며 열적 난류는 ( ㉠ )(으)로, 역학적(기계적) 난류는 ( ㉡ )(으)로 표현된다. 연직 혼합의 발생과 억제를 판단하기 위하여 두 난류의 상대적인 비율인 리차드슨 수(Richardson number)가 사용된다.
11-27. 표는 북반구 중위도 지역에서 관측한 고도에 따른 기온과 서풍의 속력을 나타낸 것이다.
고도 기온℃ 서풍의 속력
13 -58 30
11 -58 60
8 -30 25
5 -19 20
3 -3 18
2.5 1 9
2 2 8
1.6 0 5
0.2 13 5
0 18 0
표에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?
(단, 남북 방향 바람의 속력은 0이고, 자유대기에서 부는 바람은 지균풍이며, 대기 중에서 수증기는 없다고 가정한다.)
<보 기>
ㄱ. 고도 11∼13km 층에서 북쪽으로 갈수록 기온이 증가한다.
ㄴ. 고도 3∼5km 층은 정적으로 불안정하다.
ㄷ. 난류는 고도 0∼0.2km 층보다 고도 5∼8km 층에서 더 활발 하게 생성된다.
10-25. 그림은 평지에 있는 어떤 호수를 가로지르는 대기경계층의 수평바람을 일정한 높이에서 관측하여 화살표로 나타낸 것이다.
화살표의 방향과 길이는 각각 풍향과 풍속을 나타내며, A∼C는 수평바람이 지나는 일정한 높이의 세 지점이다.
대기경계층의 바람이 에크만 나선으로 나타난다고 할 때, 이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 코리올리 파라미터는 상수이고, 지표면과 호수면에서 풍속은 0이며, 자유대기 에서 지균풍의 방향과 속력은 일정하다고 가정한다.)
<보 기>
ㄱ. 전향력(코리올리힘)의 크기는 A보다 B에서 더 작다.
ㄴ. A를 포함하는 에크만 층의 높이는 B를 포함하는 에크만층의 높이보다 더 낮다.
ㄷ. C에서 수평바람이 수렴한다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
09-2차-2. 그림 (가)와 (나)는 어느 날 같은 시각의 지상 일기도와 상층 일기도(500hPa)를 각각 나타낸 것이고, 그림 (다)는 중립적 으로 성층화된 순압 대기에서 지균 저기압성 소용돌이도 ()에 대한 에크만 펌핑(pumping)의 연직 순환 모식도를 나타낸 것이다.
다음 물음에 답하시오. (단, 에크만층 내의 높이에 따른 밀도 변화는 무시하며, 는 에크만층의 두께를 나타낸다.)
2-1. 그림 (나)를 이용하여 그림(가)의 지상 저기압 (ㄱ)과 (ㄴ)의 발생 메커니즘을 각각 추론하여 설명하고, 그림 (다)에서의 에크만 펌핑 현상으로 에크만층 상부 자유 대기에 존재하는 의 소멸 과정을 설명하시오. 또한 해양에서 발생하는 에크만 펌핑 현상의 사례를 2가지 들고, 각 사례에서 에크만 펌핑이 일어나는 과정을 그림 (다)의 경우와 비교하여 설명하시오. [20점]
2-2. 지상 일기도에 나타난 고기압과 저기압의 개념을 중학생을 대상 으로 지도하려고 할 때, 오슈벨(Ausubel)의 유의미학습 이론에서 선행조직자, 포섭, 동화, 파지 등의 개념 중 필요한 것을 활용하여 다음에 주어진 형식에 맞춰 학습 지도 계획을 작성하시오. 이때 학습 지도의 각 단계에서 오슈벨의 학습 이론이 어떻게 적용되었는지 구체적으로 밝혀 기술하시오.[10점]
단계 교사활동 적용된 유의미 학습
이론에 대한 설명 도입
전개 정리
지구의 대기(대기복사)
19-A-6. 그림은 대기권 상단에서 일 평균 일사량의 월 변화를 나타낸 것이고, <자료>는 이를 분석한 결과이다. 괄호 안의
㉠, ㉡에 해당하는 용어를 순서대로 쓰시오. [2점]
<자 료>
6월 일사량은 적도보다 북극권에서 크게 나타나는데, 이는 극으로 갈수록 ( ㉠ )의 증가에 따른 효과가 태양의 남중 고도의 감소에 따른 효과보다 크기 때문이다. 그리고 연중 최대 일사량은 남극권에서 나타나는데, 이는 지구가 자전축이 기울어진 상태로 공전하면서 남반구의 여름에 공전 궤도상의 ( ㉡ )에 위치하기 때문이다.
복사평형과 열수지(복사평형)
20-B-8. 그림은 복사 평형 상태에 있는 지표면과 1층 판상 (plane parallel)대기층으로 구성된 지구 복사 평형 모형을 나타낸 것이다. 모형에서 태양 복사(단파 복사)에 대한 지구의 알베도()는 0.3이다. 태양복사에 대한 대기층의 흡수는 없으며, 지구 복사(장파 복사)에 대한 대기층의 방출율은
이다. 지표면은 모든 파장 영역에서 흑체로 간주한다. 이에 대해 <작성 방법>에 따라 서술하시오. (단, 지구 복사에 대해 대기층의 방출율은 모든 파장에서 같다고 가정한다.
≈ 이다.) [4점]
<작성 방법>
Ÿ 대기층과 지표면에서의 복사 평형식을 각각 제시할 것.
Ÿ =255K, =288K라고 할 때, 의 값을 소수점 둘째 자리까지 쓸 것.
Ÿ 이 복사 평형 모형에서 가 증가할 경우 , ,는 각각 어떻게 변하는지 제시할 것.
12-34 다음 정보를 이용해서 태양상수와 지구의 복사평형 온도를 계산하였다.
○ 태양 표면온도: , 태양반지름:
○ 지구 알베도:
○ 태양과 지구 사이의 거리 :
○ 복사에너지 강도
○ 태양과 지구는 흑체로 가정함.
○ 태양과 지구 사이는 진공 상태로 가정함.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은
10-30. 그림 (가)∼(다)는 지표면에서 측정한 대기 가스 , ,
의 파장에 따른 복사 에너지의 흡수율을 순서 없이 나타낸 것이고, 그림 (라)는 이 가스들이 하나의 대기층을 이룬다고 가정하고 지표면과 대기층의 복사 평형을 모식적으로 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, (라)에서 대기층의 태양 복사 흡수율은 0.1, 지구 복사 흡수율은 1이라고 가정하며, 지표면은 모든 파장 영역에서 흑체로 간주한다.)
<보 기>
ㄱ. 소의 소화 과정을 통해 (가)의 가스가 발생한다.
ㄴ. 의 파장에 따른 복사 에너지의 흡수율을 보여주는 것은 (나)이다.
ㄷ. (라)에서 지표면의 복사 평형 온도는 대기층이 없는 경우 보다 배 높다.
① ㄴ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
복사평형과 열수지(온실효과)
09-32. 표는 온실 기체,,, 에 대한 물리 ․ 화학적 특성을 순서 없이 나타낸 것이다.
표에서 온실 기체 A∼D의 물리 ․ 화학적 특성과 관련한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. 기체 A는 해저의 저온 고압 조건에서 메탄 수화물(hydrate)로 존재한다.
ㄴ. 주어진 시간동안 기체 B는 같은 질량을 갖는 기체 C보다 대기 중에서 적외선의 복사 흡수 능력이 더 작다.
ㄷ. 기체 D가 해수에 다량 녹으면 해수의 pH는 낮아진다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄱ, ㄷ
94-27. 지구 온실 효과의 가장 주된 역할을 하는 물질은?
① 해수 ② 오존 ③ 수증기 ④ 이산화탄소
94-17. 지구 표면에서 관측한 표면 온도는 288K이다. 그러나 지구 표면의 복사평형 온도는 255K이다. 이들 온도가 차이나는 것은 무엇 때문인가?
① 해수 ② 대기 ③ 구름 ④ 오존층
복사평형과 열수지(대기의 열수지)
95-51. [그림]은 지표면과 대기의 열 수지를 나타낸 것이다. 에너지 평형 상태에 있는 지구에서 지구에 도달하는 태양에너지 E를 100이라고 할 때 (X)와 (Y)값으로 가장 적절한 것은?
X Y X Y
복사평형과 열수지(열수송)
95-41. [그림]은 대기의 열 수송량을 표시한 것이다. [그림]에서 곡선, A,B,C를 바르게 나타낸 것은?
(A) (B) (C)
① 전수송량 파동 자오면 순환
② 자오면순환 전수송량 파동
③ 전수송량 자오면 순환 파동
④ 파동 자오면 순환 전수송량
94-18. [그림]은 지구에서 열의 남북수송량의 위도분포이다. 분포 곡선의 내용 설명이 바른 것만으로 짝지어진 것은?
① A : 해양에 의한 열수송 C : 대기에 의한 열수송
② B : 잠열에 의한 열수송 D : 해양에 의한 열수송
③ B : 대기에 의한 열수송 C : 잠열에 의한 열수송
④ B : 대기에 의한 열수송 D : 잠열에 의한 열수송
정역학
20-A-4. 다음은 연안에서 발생하는 폭풍 해일에 대한 <자료>이다.
태풍 중심 기압이 주변의 기압에 비하여 40hPa 낮다고 할 때 밑줄 친 ㉠에서와 같이 태풍의 중심에서 기압차의 요인 으로만 상승하는 수면의 높이(m)를 쓰시오. 또한 밑줄 친 ㉡을 일으키는 원인을 1가지 쓰시오.(단, 중력 가속도는 , 해수의 밀도는 이다.) [2점]
<자 료>
태풍의 피해는 일반적으로 강한 바람과 많은 비에 의해 발생한다. 그림과 같이 ㉠태풍 저기압 중심부와 주변 해역 과의 기압차에 의해 물의 언덕이 만들어진다. 물의 언덕이 해안에 접근하면서 ㉡수위가 추가적으로 상승하고 해안이 침수되어 피해가 발생한다. 특히 태풍의 접근 시기가 사리의 만조와 겹치는 경우에 피해는 크게 증가한다.
12-39. 지표에서 평균 대기압이 1000hPa일 때, 지구 대기 전체의 질량을 계산한 것으로 가장 적절한 것은? (단, 지구 표면적은
× 이며, 평균 중력가속도는 이다.)[1.5점]
① × kg ② × kg ③ × kg
④ × kg ⑤ × kg
94-25. 어느 지점에서 해수면 기압의 수평경도가 4hPa/100km 이다. 이 지점에서 1000hPa면의 기울기는 몇 m/100km 인가?
(단, 공기의 밀도는 1.25이다.)
① ② × ③ × ④ ×
93-15. 바다에서 수심 10m인 곳의 압력이 1,980mb일 때, 해면 기압은?(단, 해수의 밀도는 , 중력가속도는 이다.)
① 967mb ② 980mb ③ 1,000mb ④ 1,013mb
열역학(열역학법칙)
12-35. 그림은 지면에서 기온이 20℃인 공기 덩어리가 산사면을 따라 단열상승하면서 비를 내린 후, A 지점을 넘어 단열하강하는 과정을 나타낸 것이다.
다음 정보를 사용해서 건조단열감율()과 습윤단열감률()을 계산하고, 그 결과를 적용하여 A 지점과 B 지점에서의 공기 덩어리 온도 TA와 TB를 구한 것으로 가장 적절한 것은? (단, 상승응결 고도는 1000m이다.)
· 공기 정압비열
· 중력가속도 g= 9.8m/s2
· = 5.0℃/km
TA TB
① -1.8℃ 35℃
② -1.4℃ 30℃
③ -1.4℃ 35℃
④ 0.6℃ 30℃
⑤ 0.6℃ 35℃
02-7. 연직 방향으로 상승 또는 하강하는 건조 공기 덩이에 적용 되는 열역학 제1법칙은 다음과 같다. 여기서 는 단위 질량의 열량, 는 정압 비열, 는 비부피, 는 온도, 그리고 는 기압을 표시한다. (총4점)
(1) 위의 식으로부터 건조 단열 감률을 유도하기 위해 필요한 가정과 필요한 방정식은 무엇인가? (2점)
① 가정(1점) :
② 방정식(1점) :
(2) 습윤 단열 감률은 건조 단열 감률보다 항상 작게 나타난다.
그 이유를 15자 이내로 설명하시오.(2점)
95-61. 찬 물과 더운 물을 혼합하면 다시는 원래 상태로 돌아가지 않는다. 이 사실을 가장 잘 설명해주는 법칙은?
① 열역학 제0법칙 ② 열역학 제1법칙
③ 열역학 제2법칙 ④ 열역학 제3법칙
95-52. 이상 기체에서 정압비열과 정적 비열 사이의 관계는?
① 크기가 같다. ② 일정하지 않다.
③ 정압비열이 크다. ④ 정적비열이 크다.
열역학(온위)
13-37. 그림은 지표면에서 불포화 공기 덩어리가 단열 상승하는 동안 고도에 따른 공기 덩어리의 온도와 주위 공기의 온도를 나타낸 것이다. 주위 공기의 기온 감률은 일정하다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
(단, 건조 단열 감률은 1℃/100m이고, 습윤 단열 감률은 0.5℃ /100m이다.)
<보 기>
ㄱ. 상승하는 공기덩어리의 온위는 A 구간에서 일정하다.
ㄴ. 자유대류고도는 B 구간에 위치한다.
ㄷ. C 구간은 A 구간보다 정적 안정도가 크다.
① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
13-36. 그림은 저기압이 발달한 어느 날 관측된 온위의 남북 연직 단면도이다. A, B, C는 1000hPa면의 각 지점을 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. A는 B보다 온도가 낮다.
ㄴ. 지상에서 전선은 C 부근에 위치한다.
ㄷ. 대류권 계면의 고도는 C보다 A에서 높다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ ④ ㄱ, ㄴ ⑤ ㄴ, ㄷ
09-31. 그림은 북반구의 어느 경도에서 1월 평균 온도와 평균 풍속 분포의 남북 연직 단면도를 나타낸 것이다.
이 그림에서 추정한 온위에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. 1000hPa 면에서 온위는 극에서 적도로 갈수록 작아진다.
ㄴ. 30°N에서 고도가 높아질수록 온위는 증가한다.
ㄷ. 건조 단열 운동하는 공기 덩어리는 등온위면을 따라 이동한다.
ㄹ. 500hPa 면에서 남북 방향의 온위 경도(구배)는 40°N에서 가장 작게 나타난다.
① ㄴ ② ㄷ ③ ㄹ
④ ㄱ, ㄹ ⑤ ㄴ, ㄷ
99-17. 온위(potential temperature)는 다음과 같이 정의된다.
여기서 는 온위, T는 기온, P는 기압, R은 기체상수, 는 정압비열을 표시한다.
(1) 위의 식을 이용하여 건조단열감률 (Γd)이 가 됨을 보여라.
(2점)
(2) 정적 안정도는 건조단열감률과 실제기온감률과의 차로서 표현할 수 있다. 정적 안정도가 불안정할 때, 이를 강화시킬 수 있는 대기 조건들을 열거하라. (1점)
열역학(안정도)
12-36. 그림은 어떤 관측소에서 측정한 습윤공기의 고도별 기온을 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
(단, 모든 고도에서 비습은 일정하며 불포화 상태임을 가정한다.
와 는 각각 가온도와 기온을 나타낸다.)
<보 기>
ㄱ. A층의 정적안정도는 불안정이다.
ㄴ. 가온도 감률( ∂)은 A층이 B층보다 크다.
ㄷ. 고도가 증가할수록 가온도와 기온의 비()는 증가한다.
① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
10-26. 그림 (가)는 어느 대기의 연직 구조를 , 그림 (나)는 이 대기 일부에서 연직혼합이 발생한 후의 연직 구조를 모식적으로 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
(단, 부력진동수(buoyancy frequency)를 구할 때는 대기 중 수증기는 고려하지 않는다.)
<보 기>
ㄱ. 연직혼합은 층 a-b에서 발생했다.
ㄴ. 층 b-c의 평균 상대습도는 (가)보다 (나)에서 더 높다.
ㄷ. 층 c-d의 부력진동수는 (가)보다 (나)에서 더 크다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ
07-10. 다음은 대기의 연직기온을 관측한 자료이다.
기압(hPa) 기온(℃)
1013 12.0
900 6.0
850 4.0
800 6.0
위 자료에서 대기가 가장 안정된 기압 구간을 쓰고, 이 구간에서 안정층이 발달할 수 있는 가장 대표적인 경우를 2가지만 쓰시오.
[3점]
· 가장 안정된 기압 구간 :
· 안정층이 발달할 수 있는 경우:
①
②
강수와 기상현상(단열과정)
01-18. 아래 자료는 어느 지역의 대기 상태와 물리량을 나타낸 것이다.
다음 물음에 답하시오.
㉠ A지역 앞 바다 해수면에 있는 공기 덩어리의 현재 온도(T)는
℃, 이슬점 온도(Td)는℃이다.
㉡ 이 공기가 높이 1950m인 산을 넘어가다 정상 부근에서 계속 비와 눈을 내린다.
㉢ 공기의 건조 단열감률은 평균℃, 습윤 단열 감률은 평균
℃, 이슬점감률은 ℃이다.
· 상승 응결 고도를 구하는 공식을 유도하고, A지역 공기의 상승 응결 고도(h)를 구하시오. (2점)
- 상승 응결 고도 공식 :
- 상승 응결 고도 : h =
· A지역의 공기가 산을 넘어 해수면 근처에 도달했을 때, 공기의 온도를 구하시오. (1점)
92-18. [그림]과 같이 A에서 기온이 ℃, 이슬점 온도가 ℃인 공기가 높이 2km의 산을 넘을 때 산 정상에서의 이슬점 온도는?
(단, 건조단열 감률: ℃, 습윤단열감률: ℃, 이슬점 온도감률: ℃)
① 약 ℃
② 약 ℃
강수와 기상현상(습도-수증기압)
09-33. 그림은 어느 날 대기의 고도에 따른 기온 분포를, 표는 온도에 따른 포화수증기압을 나타낸 것이다. 그림에서 지표면의 공기 덩어리 A는 국지적인 가열로 인해 공기 덩어리 B가 되었다.
그림에서 지표면의 공기 덩어리 A와 B의 단열 변화와 정적 대기 안정도에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
(단, 그림에서 건조 단열 감률은 ℃, 습윤 단열 감률은 ℃
이슬점 감률은 ℃로 각각 일정한 값을 갖는다.)
<보 기>
ㄱ. 공기 덩어리 A가 강제 상승하여 고도 1000m에서 응결할 때 지표면과 1000m 사이 대기층은 안정하다.
ㄴ. 상승하는 공기 덩어리 B는 5℃에서 응결하기 시작한다.
ㄷ. 공기 덩어리 B는 고도 2000m까지 스스로 상승한다.
ㄹ. 상승하는 공기 덩어리 B는 고도 1250m에서 응결하기 시작한다.
① ㄱ, ㄷ ② ㄴ, ㄹ ③ ㄷ, ㄹ
④ ㄱ, ㄴ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ
93-20. <그림1>은 온대 지방 구름의 수직 단면이고 <그림2>는 포화수증기압의 온도에 따른 분포이다. <그림2>에서 <그림1>의 (나)층의 상태는?
① ㄱ
② ㄴ
③ ㄷ
④ ㄹ
강수와 기상현상(습도-혼합비, 비습)
11-28. 그림은 서로 다른 지역에서 온도가 ℃인 공기덩어리 A, B, C가 지표에서부터 단열 상승하여 각각 다른 고도에서 생성된 구름을 나타낸 것이다.
지표의 기압이 같을 때, 공기덩어리 A, B, C에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 그림의 구름 모양과 크기는 공기덩어리의 수증기량과 무관하며, 강수는 없었다. 이슬점 감률은 ℃이고, 건조 단열 감률은 ℃이다.)
<보 기>
ㄱ. 지표에서 A의 이슬점 온도는℃이다.
ㄴ. 지표에서 혼합비는 B가 C보다 크다.
ㄷ. h1∼h2구간을 상승하는 동안 공기덩어리의 온도 감률은 B가 C보다 크다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ
④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
10-27. 그림은 해면기압(1013 hPa)에서 온도 25℃의 건조 공기 1kg과 수증기 10g을 포함하고 있는 습윤 공기를 나타낸 것이고, 표는 이 기압에서 온도에 따른 포화 혼합비의 일부를 나타낸 것이다.
이 습윤 공기에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, <보기>의 수증기압은 소수 첫째 자리에서 반올림한 값이다.)
<보 기>
ㄱ. 비습(q)과 혼합비(w)의 관계는
이다.
ㄴ. 이슬점 온도는 10℃ 이다.
ㄷ. 수증기압은 20hPa 이다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ
02-16. 다음 내용은 어느 지역에서 영희가 관측한 오늘의 날씨를 기록한 것이다. (총3점)
아침은 흐리다가 오후에는 비가 내렸다. 바람은 북서풍이 초속 7.5m로 불었다. 최저 기온은 5℃이고, 최고 기온은 15℃였다.
(1) 위의 관측 내용 중 풍향과 풍속을 아래에 일기기호로 나타내시오.
(1점)
(2) 최저 기온이 나타나는 시각의 상대 습도는 90%이었고, 혼합비는 4.5g/kg으로 측정되었다. 이 시각의 포화 혼합비는 얼마인가? (2점)
① 계산 과정(1점):
② 답(1점) :
95-37. 표를 이용하여, 기압 1000hPa, 온도 20℃, 상대습도 50%인 공기의 혼합비로 가장 알맞은 것은? (단, 공기의 분자량은 28.96, 물의 분자량은 18.016이다.)
온도℃ 포화수증기압
(hPa) 포화수증기밀도
30
28 26 24 22 20 18 16 14 12
42.43 37.78 33.65 29.82 26.40 23.37 20.61 18.16 15.98 14.03
30.4 27.3 24.4 21.8 19.4 17.31 15.37 13.65 12.09 10.68
① 1.4×10-2 ② 1.5×10-3 ③ 3.7×10-3 ④ 7.3×10-3
강수와 기상현상(구름의 발달)
18-A-6. 그림 (가)와 (나)는 전나무 숲으로 이루어진 고도 500m 정도의 산기슭에서 안개가 발생한 2가지 경우를 나타낸 것이다. (가)와 같이 기온이 영상인 날에는 안개가 지면까지 자욱이 덮인 반면, (나)와 같이 영화 10℃의 추운 날에는 지면 부근 산책로의 안개가 사라져서 보이지 않았다. (나)에서 안개가 사라진[消散] 원인을 포화수증기압을 이용하여 제시 하시오. [2점]
06-15. 공기 중에 포함된 수증기는 응결핵을 중심으로 응결되어 구름 입자 크기로 성장한다. 상대 습도가 98% 정도인 공기 중에 큰 염핵 X와 작은 염핵 Y를 넣은 후 공기를 점점 냉각시켜 상대 습도를 N까지 이르게 할 때 염핵 X는 계속 성장하나 Y는 성장을 멈춘다. X의 성장 곡선을 다음 그림에 그리고, 성장 과정을 처음, 중간, 마지막 단계로 나누어 각 단계별로 성장하는 이유를 쓰시오. 또한 이로부터 알 수 있는 효과적인 응결핵의 조건을 쓰시오. [3점]
· 처음 단계 성장 이유:
· 중간 단계 성장 이유:
· 마지막 단계 성장 이유:
· 효과적인 응결핵의 조건:
97-18. 해양형의 강수 일변화를 보이는 지역에서의 강수는 기층이 불안정한 새벽이나 밤에 많이 내린다. 그 이유가 무엇인지 3줄 이내로 설명하시오.
97-17. 대류권에서 일어나는 응결과 빙결 과정에서, 응결핵은 충분하나 빙정핵은 부족하다고 추정하고 있다. 이렇게 추정할 수 있는 근거는 무엇인가?
96-34. [그림]은 강수의 발달 과정을 알아보기 위한 실험 장치이다.
중간의 칸막이로 공기가 분리되어 서로 통하지 않는 상태에서 왼쪽 칸은 -5℃인 과냉각수에 대하여 수증기가 포화되어 있고, 오른쪽 칸은 -5℃인 얼음에 대하여 수증기가 포화되어 있다.
중간의 칸막이에 구멍을 뚫어 공기가 통하게 하였을 때, 나타 나는 현상에 대한 설명이 잘못된 것은?
① 과냉각수는 계속 증발하여 줄어든다.
② 수증기는 얼음에서 과냉각수 쪽으로 이동한다.
③ 중위도와 고위도 지방의 강수 과정을 설명할 수 있다.
④ 과냉각 수적과 빙정이 공존하는 구름에서의 강수과정을 설명할 수 있다.
95-42. [그림]은 어느 날 고도에 따라 기온과 이슬점이 분포하는 모습을 나타낸 것이다. 기층이 가장 불안정한 구간(A)과 구름이 형성된 구간(B)을 바르게 나열한 것은?
(A) (B)
① 0∼200m 500∼700m
② 0∼200m 1100m 이상
③ 200∼500m 0∼200m
④ 200∼500m 900∼1100m
92-35. 공기가 상승하는 지역에서 층운형 구름이 형성되기에 가장 알맞은 온도곡선은?
강수와 기상현상(기상현상)
20-B-1 <자료>는 마이크로버스트에 대한 설명이다. 괄호 안의
㉠, ㉡, ㉢에 해당하는 용어를 순서대로 쓰시오. [2점]
<자 료>
그림은 대류 폭풍우 내에서 발달하는 마이크로버스트 (microburst)의 강한 하강 기류와 이 하강 기류가 지면에서 퍼져 나가는 강풍을 보여주는 모식도이다. 특히 항공기가 이러한 강한 하강 기류를 만날 때 큰 위험에 처하게 된다.
1980년대 미국의 어느 공항에서 발생한 항공기 사고의 원인이 바로 마이크로버스트였다. 또한 지면에서의 강풍은 45m/s를 초과하는 직선 바람을 유발하여 지상에서 큰 피해를 일으키기도 한다.
마이크로버스트의 강한 바람은 음의 부력에 의해 가속화된 하강 기류 때문에 발생한다. 이는 중간 대류권의 ( ㉠ )이/가 뇌우 내부로 유입됨에 따라 구름 하부에서 낙하하는 빗방울이 ( ㉡ )하여, 이로 인해 공기가 ( ㉢ )되어 음의 부력이 강화됨으로써 발생하는 것이다.
12-2차-3. 다음은 해무의 발생에 대한 수업에서 사용하기 위해 작성한 탐구활동지의 일부이다.[30점]
Ⅰ. 탐구과제 : 해무의 발생
Ⅱ. 탐구목표 : 해무가 발생한 날의 자료를 이용하여 안개의 종류를 판단하고 그 발생 원인을 이해한다.
Ⅲ.탐구과정
1) 기상청 홈페이지에서 위성 영상을 조사하여 서해 도서 주변 해상에서 안개가 발생한 사례를 찾고, 그 지역의 안개 발생 시간대 자료 및 지상일기도를 수집한다.
2) 수집한 자료를 이용하여 단열선도를 작성한다.
3) 안개 생성 지역으로 유입되고 있는 기류의 온도이류 특성을 파악한다.
4) 기류의 특성에 근거하여 안개 종류를 판단한다.
5) 해무의 발생에 유리한 해황을 조사한다.
Ⅳ. 탐구결과
1) 일기도와 단열선도
2) 해황 <생략>
Ⅴ. 결과 해석 및 토의
1) 서해 도서 인근 해역으로 유입된 기류의 성질을 파악해보자.
2) 위에서 탐구한 해무의 발생 원인은 무엇인가?
3) 하층 바람의 지속이 표층 해수에 미치는 영향을 파악해보자.
3-1. 그림 (가)와 (나)를 이용하여 서해 도서 인근 해역으로 유입된 하층 대기 기류의 성질, 이로 인한 해무의 발생 과정과 종류, 그리고 해수의 랭뮤어 순환(Langmuir sirculation)에 관해
<논의 항목>을 포함하여 각각 설명하시오. (단, 조석의 영향은 무시한다.)[20점]
<논의항목>
· 온도풍 관계
· 대기와 해수면 사이의 열 교환
· 하층 대기의 연직 온도 분포
· 해양과 육지의 부등가열 요인 4가지
· 랭뮤어 순환의 구조적 특징과 수렴선의 방향
3-2. 안개의 생성 원리를 주제로 비고츠키(L. Vygotsky)의 이론을 적용하여 수업을 하고자 한다. 냉각에 의한 안개의 원리는 알고 있지만 증발에 의한 안개의 원리는 모르는 학생에게 활용할 수 있는 적절한 비계(scaffolding)를 제시하고, 그 타당성을 근접발달영역 (ZPD: zone of proximal development) 및 안개 생성에 관련된 과학적 개념을 이용하여 설명하시오.[10점]
단열선도(기상요소)
18-A-14. 그림 (가)는 한파가 내습한 겨울철 어느 날 오후 3시에 인공위성이 촬영한 가시-적외 채널 합성영상이고, 그림 (나)는 같은 날 오전 9시에 관측한 광주광역시 지역에 대한 열역학 선도(단열선도)이다. (가)에서는 산둥반도로부터 우리나라 서해안과 남해안까지 나타난 운열과 우리나라 남서지역에서 나타난 구름을 볼 수 있다. 남서지역의 구름은 그 당시 남서 내륙 지역에서 수일 이상 지속된 강설과 연관된다. 서해 상 운열의 생성 원인과 남서내륙 지역 강설 현상의 원인을 <작성 방법>에 따라 각각 설명하시오. [4점]
<작성 방법>
◦ 낮은 구름인 운열이 생성되기 위한 상승운동의 발생 조건을 2가지 제시할 것.
◦ 열역학선도(단열선도) 상에서 보이는 기상요소의 높이에 따른 분포를 활용할 것.
◦ 우리나라 남서내륙 지역에서 발생한 강설 현상의 원인을 서해와 비교하여 2가지 제시할 것.
17-B-5. 그림 (가)는 여름철 어느 날 저녁 9시의 지상 일기도이고, 그림(나)는 그 다음 날 새벽 6시까지의 9시간 누적 강우량을 나타낸 것으로 지리산 일대에는 200mm 이상의 집중 호우가 발생 했다. 그림(다)는 (가)와 같은 시각 제주도에서 관측한 상층 기상 자료를 이용하여 작성한 단열선도이다. 지리산에서 집중 호우가 발생한 원인을 일기도와 단열선도를 바탕으로 <작성 방법>에 따라 설명하시오. [4점]
<작성 방법>
◦ 저녁 9시 제주도의 대기 중 수증기량, 바람의 주된 특성을 제시할 것.
◦ 대류운 가능성/대류가용위치에너지(CAPE)를 지형과 관련 지을 것.
16-A-14. 그림은 어느 지역에서 1000 hPa(지상)로부터 높이에 따른 기온과 이슬점을 SkewT-logP 단열선도에 나타낸 것이다. 낮에 지표면 가열로 공기덩어리가 상승하여 구름을 생성하기 시작하는 대류응결고도를 찾아 쓰시오. 또한, 대류온도(℃)와 평형고도를 찾아 쓰시오. (단, 고도는 hPa 단위로 나타내시오.) [4점]
13-35. 그림은 우리나라의 어느 관측소에서 관측한 기온(T)과 이슬점 온도(Td)를 단열선도에 나타낸 것이다. 오른쪽의 기호는 각 등압면에서의 풍향과 풍속이다. (단, 단열선도에서 습윤 단열선과 포화 혼합비선은 생략하였다.)
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
[1.5점]
<보 기>
ㄱ. A층에는 한랭이류가 있다.
ㄴ. 평균 상대습도는 A층이 B층보다 높다.
ㄷ. B층은 A층보다 공기의 연직 혼합이 잘 일어난다.
① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ ④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
11-29. 그림 (가)와 (나)는 우리나라의 어느 관측소에서 12시간 간격으로 관측한 기온(T)와 이슬점 온도(Td)를 단열선도에 나타낸 것이다. (단, 단열선도에서 습윤단열선과 포화혼합비선은 생략하였다.)
이 자료에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. (가)에서 평균 상대습도는 A층이 B층보다 높다.
ㄴ. (나)는 (가)보다 대류권 계면의 고도가 높다.
ㄷ. 800 hPa 고도에 있는 공기의 온위는 (가)가 (나)보다 높다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
08-19. 그림은 어느 고층 기상관측소에서 얻은 기온과 이슬점(온도) 을 나타낸 단열선도이다.
이때, 1000hPa에서 상대습도(%)와 습구온도(℃)를 구하시오.
또한 1000hPa의 공기를 건조 단열과정으로 강제 상승시킬 때, 자유대류고도를 구하는 과정을 단열선도에 작도하고, 그 고도를 hPa 단위로 쓰시오. [4점]
· 1000hPa에서의 상대습도: %
· 1000hPa에서의 습구온도: ℃
· 자유대류고도: 약 hPa
06-14. 그림은 어느 날 한 관측소의 고층관측 결과를 단열선도에 나타낸 것이다. 1000hPa과 800hPa 사이의 공기층이 혼합되었을 때, 온도와 이슬점의 분포 및 구름이 형성되는 고도를 단열선도에 표시하고, 작도 방법을 설명하시오. [3점]
· 온도 분포를 그리는 방법 :
· 이슬점 분포를 그리는 방법 :
· 구름 형성 고도를 구하는 방법 :
05-22. 어느 날 지면의 기압은 1,000hPa, 기온은 20℃, 건구 온도와 습구 온도 차이는 10℃이었다. 아래의 단열선도를 이용하여 이슬점 온도를 구하려고 한다. 건구온도와 습구온도를 단열선도에 나타내고, 이슬점 온도를 구하는 경로와 함께 이슬점 온도를 표시하시오. (단, 건구온도를 ○표, 습구온도를 ●표, 이슬점 온도를 ◉표로 표기.) (3점)
03-18. 지표(1000hPa)에서 온도는 25℃이고, 12.0g/kg의 수증기를 가진 공기가 산을 타고 올라 700hPa(산의 정상)까지 상승했다가 다시 지표로 하강하였다. 상승하는 동안 응결된 수증기의 50%가 비가 되어 내렸다고 하자.
(1) 산을 넘기 전 지표에 있을 때 이 공기의 상대습도와 이슬점을 쓰시오. (1점)
· 상대습도 :
· 이 슬 점 :
(2) 산을 넘어 지표로 하강했을 때 이 공기의 상대습도와 온도를 쓰시오. (2점)
· 상대습도 :
· 온 도 :
(3) 이와 같이 산을 넘어 내려온 바람의 이름을 쓰고, 그 결과 공기의 성질이 어떻게 변했는지 쓰시오.(2점)
· 바람의 이름 :
· 공기 성질의 변화 :
94-29. [그림]은 어느 날 라디오존데(radiosonde)를 이용하여 관측한 고층기상 관측치를 Skew-T chart에 나타낸 것이다.
공기의 혼합비가 가장 큰 기층의 기압은?
94-19. [그림]은 930hPa 고도의 공기에 대한 여러 가지 물리량을 Skew-T chart에서 개략적으로 구하여 나타낸 것이다. 각 기호의 명칭이 맞게 짝지어진 것은? (단, P는 기온, R은 이슬점, 실선은 대기온도의 상태곡선이다.)
① A:습구온위 C:대류응결고도
② A:대류응결고도 D:온위
③ B:포화혼합비 C:습구온도
④ B:온위 D:대류응결고도
92-36. 다음 [그림]은 Skew T - log P 도표이다. 기압 1000mb, 기온 25℃, 이슬점 온도 20℃인 공기가 상승할 때, 응결이 일어나는 고도(L.C.L)의 기압은?
① 약 850mb
② 약 900mb
③ 약 930mb
④ 약 970mb
단열선도(안정도)
15-A-기입8. 그림은 어느 대기층(950~800 hPa 층)이 연직 상승할 때의 기온선 ′ ′ 과 이슬점 온도선(a-b)을 단열선도에 나타낸 것이다. 대기층의 상승 전 과 상승 후 ′ ′ 의 안정도를 판단하여 순서대로 쓰시오. 그리고 이 대기층이 상승하여 그림과 같은 상태가 되었을 때의 안정도를 무엇이라고 하는지 그 용어를 쓰시오. [2점]
93-19. 전선에 의해 형성된 기온 역전층은? (단, 실선은 기온선이고, 점선은 이슬점 온도선이다.)
대기의 운동(기본 힘)
11-24. 그림은 어느 지역에서 구한 고도에 따른 대기의 연직속도
≡
분포를 모식적으로 나타낸 것이다. 200∼100 hPa층의 평균 수평발산∇ ∙ 은 × 이다. (단, 가 양(+)이면 하강운동,
가 음(-)이면 상승운동, 는 수평바람 벡터를 나타낸다.)1000∼800 hPa층의 평균 수평발산∇ ∙ 을 구한 것으로 옳은 것은?
① × ② × ③ ×
④ × ⑤ ×
99-14. 대기의 운동은 수평방향(바람)과 연직방향(기류)으로 나타난다.
이와 관련된 아래 물음에 대해서 답하시오.
(1) 수평 방향의 대기 운동(바람)을 일으키는 힘을 근본적인 힘 (fundamental force)과 겉보기 힘(apparent force)으로 구분하여 모두 제시하라. (1점)
· 근본적인 힘 :
· 겉보기 힘 :
(2) 상승기류를 일으키는 4가지 경우를 설명하라. (1점)
·
·
·
·
(3) 자연좌표계(natural coordinate)에서 법선 성분(normal component)의 운동방정식은
로 주어진다.각 항의 물리적 의미를 기술하고, 위의 식에 의해 이루어진 힘의 평형에 의해서 나타나는 바람을 무엇이라 하는가? (2점)
94-44. [그림]에서 위도 에 위치한 질량 m인 물체에 작용하는 원심가속도 C의 수평성분을 B라고 할 때 그 크기와 역할은?
① cos, 물체의 무게를 감소시킨다.
② sincos, 물체의 무게를 감소시킨다.
③ cos, 물체를 지구의 적도 방향으로 밀어낸다.
④ sincos, 물체를 지구의 적도 방향으로 밀어낸다.
94-41. <보기>의 물리량 중에서 고위도로 갈수록 작아지는 것은?
<보 기>
ㄱ. 중력 ㄴ. 만유인력
ㄷ. 대류권의 두께 ㄹ. 지구자전에 의한 원심력
① ㄱ, ㄴ ② ㄴ, ㄷ ③ ㄷ, ㄹ ④ ㄱ, ㄹ
93-13. 공기의 운동과 관계있는 힘 중 풍속의 변화에 의해서 그 크기가 변하지 않는 것은?
① 전향력 ② 마찰력 ③ 구심력 ④ 기압 경도력
92-19. 대기와 해수의 유체 역학적 공통점이 아닌 것은?
① 중력의 영향을 받는다. ② 지구 자전의 영향을 받는다.
③ 장소에 따라 밀도가 변한다. ④ 레이놀드 수가 비슷하다.
대기의 운동(지상풍)
05-24. 그림은 지표면의 기압분포도이다. 현재 A지점에서는 남풍이 등압선과 30°각을 이루고, 10m/s로 불고 있다. A지점과 B지점에 각각 기압경도력의 크기와 방향을 화살표로 표시하고, A지점에서 저기압으로 수렴하는 바람의 성분을 구하시오. 기압경도력의 크기는 A지점에서 1.5cm 정도가 되도록 그리시오. (단,
, 등압선의 검은 점은 A, B지점을 나타내며, 그림의 수치는 해면기압을 나타낸다.) (3점)
대기의 운동(지균풍)
14-A-기입13. 그림 (가)는 북반구 어느 지역에서 지상일기도의 등압선을, (나)는 이 지역 어느 등압면에서의 등고도선을 좌표축에 각각,간격으로 그린 것이다.
(가)와 (나)에서 두 등치선 사이의 좌표상 수평거리()가
일 때, A와 B 두 점에서의 지균풍 풍속 (m/s)를 각각 쓰시오.
(단, 공기밀도 이고, 코리올리 인자 이며, 중력가속도 으로 한다.)[2점]
12-37. 그림은 북반구에서 지균 평형을 만족하는 어떤 등고도면의 등압선과 등온선 일부를 나타낸 것이다. A는 기압경도와 기온 경도가 일정한 등고도면 상의 지점이고, B는 A의 연직 상방 100m에 위치한 지점이다. 등압선은 x축에, 등온선은 y축에 평행하다.
A와 B 사이 공기의 밀도(ρ)와 온도(TAB)가 각각 과 280K 으로 일정할 때, A의 지균풍
x성분과 B의 지균풍 y의 성분으로 가장 적절한 것은?
(단, 를
가정하고 코리올리 파라미터와 중력 가속도는 각각 × 과
이다.)[2.5점]
A 지점의 x 성분 (m/s) B지점의 y 성분(m/s)
① 12.5 1.0
② 12.5 0.5
③ 25.0 1.0
④ 25.0 0.5
⑤ 37.5 1.0
96-33. [그림]은 500hPa 등압면의 일기도이다. A지점에서 부는 바람에 작용하는 힘은?
① 전향력과 원심력 ② 마찰력과 원심력
③ 마찰력과 기압 경도력 ④ 전향력과 기압 경도력
대기의 운동(온도풍)
20-A-9. 그림은 20년간 12월~2월의 대상(동서) 평균한 동서풍 ()의 분포를 나타낸 것으로, 대류권 북반구와 남반구의 최고 풍속은 각각 42m/s와 31m/s이다. 동서풍의 분포를 이용하여 어느 위도에서 의 남북 간(y 방향) 기울기(
)를 구하려고 한다. <조건>을 고려하여 기울기의 절댓값이 가장 큰 곳의 위도를 쓰시오. 그리고 이 기울기를 구하기 위한 식과 계산 과정을 제시 하고, 이곳의 기울기를 100km당 기온의 변화량으로 환산하여 소수 둘째 자리까지 쓰시오. [4점]
<조 건>
Ÿ 대기는 정역학 평형과 지균 균형 상태에 있음.
Ÿ 대류권 계면은 200hPa에 위치함.
Ÿ 1000hPa에서 =0임.
Ÿ 코리올리 파라미터는 라고 가정함.
Ÿ 대기 기체 상수는 ∙ 로 가정함.
Ÿ ln ≈ ln ≈ ln ≈ ln ≈
17-A-5. 그림 (가)와 (나)는 어느 해 동지 때 동서 평균한 온도와 바람의 분포를 순서대로 나타낸 것으로, 온도의 남북 방향 경도는 바람의 연직 변화와 연관이 있다. 예를 들어 대류권 적도 상공에서 동일 고도를 따라 고위도로 갈수록 온도가 감소하는 것은 지균풍이 높이에 따라 증가하는 것으로 확인된다. 이와 같은 수평 온도 경도와 바람 사이에 나타나는 평형/균형 관계를 무엇이라 하는지 용어를 쓰고, (가)에서 적도 상공 A 영역의 온도가 동일 고도의 주위 온도보다 낮은 이유를 쓰시오. [2점]
11-25. 그림은 어느 날 북반구에서 관측된 500 hPa 면의 등고선(실선)과 등온선(점선)을 나타낸 것이다. L은 같은 시간에 전선을 동반하고 발달 중인 지상 저기압의 위치를 나타낸다. 등고선의 단위는 m이고, 등온선의 단위는℃이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 수평 바람은 지균풍으로 가정하고, 는 수평바람 벡터를, T는 기온을, A∼D는 500 hPa 면에 위치한 관측점을 나타낸다.)
<보 기>
ㄱ. A에서 지면과 500 hPa 면 사이에 부는 수평바람은 고도가 높아지면서 반전(backing)한다.
ㄴ. 온도이류의 절댓값 ∙ ∇ 은 B보다 C에서 더 크다.
ㄷ. 상대 소용돌이도(와도)는 B보다 D에서 더 작다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
03-17. 다음 그림은 850hPa등고선( )과 500hPa면 등고선( ), 그리고 등압면 사이의 층후(두께)를 나타낸 등층후선(----)을 그린 것이다. 850hPa면의 지균풍속 Vg ms 이고, 500hPa면의 지균풍속 Vg ms이다.
(총3점)
(1) 그림의 점(●)을 기준으로 두 지균풍(Vg, Vg)과 온도풍(VT)을 화살표로 나타내고, 각각의 기호를 표시하시오. (1점)
94-20. [그림]은 1000hPa과 500hPa면의 등고선이다. 온도풍의 방향을 맞게 나타낸 것은?
① V
② V
③ V
④ V
대기의 운동(경도풍)
16-A-6. 그림 (가)와 (나)는 동일 지역, 같은 시각의 500hPa 면과 850hPa면의 등고선도를 각각 나타낸 것이다. (가)에서 기압골 전․후방의 풍속을 비교하여 쓰시오. 또한 (나)에서 한랭전선 후면의 중층에서 역전층이 형성되었다면, 그 이유를 쓰시오. [2점]
07-8. 다음은 북반구에서 500hPa면의 등고선을 나타낸 것이다.
A와 B 각 지점에서 지균풍과 경도풍의 풍속을 비교할 때, A와 B 중에서
05-23. 지표면에서 대규모로 움직이는 공기는 직선으로 흐르다가 흐름의 방향을 왼쪽 또는 오른쪽으로 바꾸기도 한다. 그림에서 화살표 (가)는 직선 흐름, (나)는 왼쪽으로 흐름, (다)는 오른쪽 으로 흐름을 나타낸다. 북반구에서 풍속을 비교하여 큰 것부터 차례대로 쓰고, 그 이유를 3줄 이내로 기술하시오. (단, 어느 경우에나 공기에 실제로 작용하는 힘은 같으며 위도 변화는 무시한다.) (3점)
· 풍속의 크기 순서
· 이유
93-17. 경도풍의 풍속이 가장 강한 곳은? (단, 등압선 간격은 같다.)
위도 기압배치 위도 기압배치
① 30N 저기압 ② 30N 고기압
③ 60N 저기압 ④ 60N 고기압
기단, 전선 및 중위도저기압(기단)
94-24. [그림]은 Skew-T chart 여러 기단의 상태곡선(온도분포선)을 나타낸 것이다. 오호츠크해기단의 성질에 가장 가까운 것은?
(단, 숫자는 혼합비이다.)
① A ② B ③ C ④ D
94-22. 다음 중 겨울철 시베리아 고기압의 연직구조를 나타내는 것은? (단, 실선은 등압면이다.)
기단, 전선 및 중위도저기압(전선)
10-2차-3. 김교사는 태풍과 관련하여 다음과 같이 <탐구활동>을 실시하였다.
<탐구활동>
Ⅰ. 탐구 과제: 태풍의 이동 경로를 추적하고 그 영향을 파악한다.
Ⅱ. 탐구 목표: (생략)
Ⅲ. 탐구 과정
1) 기상청 홈페이지(www.kma.go.kr)에서 어느 해에 발생한 태풍 A, B의 시간별 위도와 경도, 중심 최대풍속 및 중심 기압 등의 자료와 이와 관련된 일기도, 수온, 파고 등의 정보를 수집한다.
2) 수집한 자료를 이용하여 주어진 지도에 두 태풍의 위치를 3시간 간격으로 표시한다.
3) 두 태풍에 영향을 주는 우리나라 주변 기단의 이동경로를 추적한다.
4) 두 태풍의 이동 경로에 따른 피해 유형을 예상하고, 실제 피해를 조사하여 예상과 비교한다.
5) 지난 7년 동안 태풍으로 인한 피해와 태풍 예보를 조사하고, 태풍 예보의 정확도와 피해 정도를 비교한다.
Ⅳ. 결과 1) 이동경로
2) (생략)
Ⅴ. 해석 및 정리
1) 두 태풍의 이동 경로에 영향을 주는 요인은 무엇인가?
2) 두 태풍의 이동 경로에 따른 피해 유형의 차이는 무엇인가?
3) 태풍 예보 기술의 발달이 우리 생활에 미치는 영향을 글로 정리 하여 보자.
3-1. 그림 (가)와 (나)를 이용하여 태풍의 발생 과정과 이동 경로 및 영향, 기단의 발원지 추적에 대해 <논의 항목>의 내용을 포함하여 순서대로 논하시오. (단, 그림 (나)에서 기단의 이동은 외부와의 열교환 없이 일어난다고 가정한다.). [20점]
<보 기>
· 태풍의 발생 조건 3가지
· 태풍의 이동 경로에 영향을 주는 요인 3가지
· 태풍 A와 B가 각각 우리나라에 미칠 수 있는 피해 유형
· 태풍 해역에서 성장하는 풍파의 발달 요소 3가지와 풍파가 태풍 해역을 벗어나 너울로 변하면서 전파되는 과정
· C와 D로부터 기단의 발원지를 추적하기 위해 적합한 기상 요소의 정의
3-2. 김 교사는 위의 <탐구 활동>을 평가하기 위해 다음과 같은
<평가표>를 개발하였다. <탐구 활동>에서 생략된 탐구 목표를 고려하여 각 영역에 주어진 개수만큼의 평가 내용과 이에 따른 평가 준거를 구체적으로 작성하시오.[10점]
10-24. 그림은 A∼D지점 사이에 어떤 전선이 있을 때, 이들 지점 에서 관측한 높이에 따른 기온(℃) 분포를 나타낸 것이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은? (단, 대기 중 수증기는 고려하지 않으며, 지표면 기압은 네 지점 모두 1000 hPa이라 가정한다.)
<보 기>
ㄱ. 지표면에 나타나는 전선은 A∼B 사이에 위치한다.
ㄴ. ⓐ와 ⓑ에 위치하는 각 공기의 온위는 같다.
ㄷ. 1000 - 850 hPa 사이의 층후(층두께)는 A보다 D에서 더 두껍다.
ㄹ. 높이 1km에서 기압은 B보다 D에서 더 높다.
① ㄱ, ㄴ ② ㄴ, ㄹ ③ ㄷ, ㄹ
④ ㄱ, ㄷ, ㄹ ⑤ ㄴ, ㄷ, ㄹ
06-13. 그림은 발달하고 있는 온대 저기압에 동반된 지표면에서의 공기 흐름(실선)과 온도 분포(점선)를 나타낸 것이다. A 지점 과 B 지점 부근에 발달하는 전선과 흐름의 장의 이름을 쓰고, 이러한 흐름의 장에서 전선이 발달할 조건을 쓰시오. [3점]
· 전선의 이름 A : B :
· 흐름의 장의 이름 :
95-43. 공기 운동의 여러 가지 기본 형태 중에서 [그림]이 나타내는 것은?
① 변형운동
② 회전운동
③ 전이운동
④ 발산운동
기단, 전선 및 중위도저기압(온대저기압)
02-12. 그림은 북반구의 어느 지역의 기압 배치를 나타낸 지상 일기도 이다. (총4점)
(온대저기압 그림)
(1) a지점과 b 지점에서 풍속의 차이가 나타나는 주된 이유는 무엇 인가? (1점)
(2) 일기도 상에서 보면, 바람은 등압선과 경사져 분다. 그 이유는 무엇인가? (1점)
(3) c지점에서 온난 전선과 한랭 전선이 겹쳐져 만들어지는 전선은 무엇이고, 이 전선이 생기는 이유는 무엇인가? (2점)
① 전선명(1점):
② 이유 (1점):
01-17. 아래 그림은 미완성 일기도이다. 다음 물음에 답하시오. (총4점)
· 일기도의 일기 기호를 참고하여, 온난전선과 한랭전선을 일기도 위에 그려 넣으시오. (2점)
· 일기도에서 제주도 지역의 풍향, 풍속, 강수 등 현재의 대기 상태를 쓰시오. (2점)
- 풍향 : - 풍속 : - 강수 :
97-16. 열대 저기압과 온대 저기압의 특성을 (1)등압선 형식, (2)기온 분포, (3) 전선 유무로 비교 설명하시오.
열대저기압(태풍)
18-B-5. 그림 (가)는 지구 표면상의 위도 에 정지하고 있던 질량 m의 물체(공기 덩어리)가 모양이 변하지 않으면서 북쪽 방향으로 위도 까지 움직이는 상황을 보여준다. 위도 에 도달한 물체의 동서 방향 속력(u)과 방향(풍향)을 구하시오.
또한 이 개념을 이용하여 그림 (나)의 열대저기압 눈벽(eye wall)을 향하여 수렴하는 공기가 점점 빨라지는 이유를 수식을 이용하여 설명하시오. (단, 지구의 자적 각속도는 이고, 지구 반지름은 이다. 열대저기압 중심으로 회전하며 수렴하는 공기 덩어리는 열대저기압 중심으로부터 만큼 떨어져 있을 때 속력
로 회전한다. (가)와 (나) 모두 마찰에 의한 효과는 무시 한다.) [4점]
17-A-13. 그림 (가)와 (나)는 500hPa 면에서의 지위고도 (geopotential height)와 기온을 나타낸 일기도이다. (가)와 (나)에서 우리나라의 날씨에 영향을 주는 저기압의 생성과 발달 과정을 <작성 방법>에 따라 순서대로 설명하시오. [4점]
<작성 방법>
◦ 저기압의 명칭을 제시할 것
◦ 저기압의 생성을 파동과 관련지어 설명할 것.
◦ 저기압의 발달 과정에 관여하는 에너지원을 설명할 것.
15-B-서술2. 다음은 연직 이동 하고 있는 어떤 공기덩어리에 작용 하는 연직 가속도와 종관규모 대기에서의 절대소용돌이도 (vorticity) 방정식을 소개한 것이다.
◦밀도′, 기압 ′, 기온 ′인 어떤 공기 덩어리가 정역학적 평형상태에 있는 주위 공기 내에서 단열적으로 연직이동 하고 있다. 이때 이동하는 공기덩어리는 주위공기와 평형상태가 아니므로 연직가속도가 발생한다. 연직가속도는 뉴턴의 제2법칙에 따라 다음과 같이 근사식으로 표현된다.
′ ′
··· (1) 여기서 ′은 이동하는 공기 덩어리의 연직속도,는 시간,는 중력가속도,
는 고도이다. 이때 공기 덩어리의 기압(′)과 주위 공기의 기압()은 같다고 가정한다.◦종관 규모 대기에서 수평 운동 방향의 절대소용돌이도 방정식은 다음과 같이 근사적으로 표현된다.
··· (2) 여기서는 상대 소용돌이도,는 행성 소용돌이도, 는 동서 방향 풍속과 남북 방향 풍속, x,y는 동서방향과 남북 방향의 수평거리를 각각 나타낸다.
북태평양 무역풍대에서 발생한 열대성 요란은 서진 또는 북서진 하면서 성장하여 열대성 저기압 또는 태풍으로 발달하기도 한다.
식 (1)을 이용하여 공기덩어리의 연직가속도와 부력과의 관계식을 유도하여 제시하고, 이 관계식과 관련지어 열대성요란의 에너지원이 부력을 발생시키는 과정을 설명하시오. 또한 균질 비압축성 대기를 가정할 때, 카테시안(Cartesian) 좌표계에서 식(2)를 이용하여 열대성요란이 열대성 저기압 또는 태풍으로 발달하기 위한 조건 3가지를 제시하여 설명하시오. 그리고 북태평양 무역풍대에서 태풍이 서진 또는 북서진하는 이유를 바람 및 수온의 분포와 관련지어 논술 하시오. [10점]
13-34. 그림 (가)는 북반구 중위도에서 관측되는 편서풍 파동을, (나)는 북반구 무역풍대에서 관측되는 편동풍 파동을 모식적으로 나타낸 것이다. (가)에서 실선은 500hPa면의 등고선이고, (나)에서 화살표는 하층 대기의 바람의 흐름이다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?
[2.5점]
<보 기>
ㄱ. (가)의 A에서 부는 바람은 기압 경도력이 전향력보다 크다.
ㄴ. (나)의 기압골 서쪽에서는 공기의 상승 운동이 주로 나타난다.
ㄷ. (가)는 (나)보다 경압성이 강하다.
① ㄴ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ ④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄴ, ㄷ
11-30. 그림은 북반구에서 발생한 태풍의 연직 단면도를 모식적으로 나타낸 것이다. 화살표(→)는 공기의 흐름을, 빗금 친 부분은 강수를 나타낸다.
이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고른 것은?
(단, C→D는 한 공기덩어리가 C에서 D로 이동하는 경로를 나타낸 것이다.)[1.5점]
<보 기>
ㄱ. 태풍은 중위도 지역에서 발생하는 저기압보다 경압성이 강하다.
ㄴ. A지점의 온도는 B지점보다 낮다.
ㄷ. 공기덩어리가 C에서 D로 상승하는 동안 온위는 일정하다.
① ㄱ ② ㄴ ③ ㄷ
④ ㄱ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ
10-2차-3. 김교사는 태풍과 관련하여 다음과 같이 <탐구활동>을 실시 하였다.
<탐구활동>
Ⅰ. 탐구 과제: 태풍의 이동 경로를 추적하고 그 영향을 파악한다.
Ⅱ. 탐구 목표: (생략)
Ⅲ. 탐구 과정
1) 기상청 홈페이지(www.kma.go.kr)에서 어느 해에 발생한 태풍 A, B의 시간별 위도와 경도, 중심 최대풍속 및 중심 기압 등의 자료와 이와 관련된 일기도, 수온, 파고 등의 정보를 수집한다.
2) 수집한 자료를 이용하여 주어진 지도에 두 태풍의 위치를 3시간 간격으로 표시한다.
3) 두 태풍에 영향을 주는 우리나라 주변 기단의 이동경로를 추적한다.
4) 두 태풍의 이동 경로에 따른 피해 유형을 예상하고, 실제 피해를 조사하여 예상과 비교한다.
5) 지난 7년 동안 태풍으로 인한 피해와 태풍 예보를 조사하고, 태풍 예보의 정확도와 피해 정도를 비교한다.
Ⅳ. 결과 1) 이동경로
2) (생략)
Ⅴ. 해석 및 정리
1) 두 태풍의 이동 경로에 영향을 주는 요인은 무엇인가?
2) 두 태풍의 이동 경로에 따른 피해 유형의 차이는 무엇인가?
3) 태풍 예보 기술의 발달이 우리 생활에 미치는 영향을 글로 정리 하여 보자.
3-1. 그림 (가)와 (나)를 이용하여 태풍의 발생 과정과 이동 경로 및 영향, 기단의 발원지 추적에 대해 <논의 항목>의 내용을 포함하여 순서대로 논하시오. (단, 그림 (나)에서 기단의 이동은 외부와의 열교환 없이 일어난다고 가정한다.). [20점]
<보 기>
· 태풍의 발생 조건 3가지
· 태풍의 이동 경로에 영향을 주는 요인 3가지
· 태풍 A와 B가 각각 우리나라에 미칠 수 있는 피해 유형
· 태풍 해역에서 성장하는 풍파의 발달 요소 3가지와 풍파가 태풍 해역을 벗어나 너울로 변하면서 전파되는 과정
· C와 D로부터 기단의 발원지를 추적하기 위해 적합한 기상 요소의 정의
3-2. 김 교사는 위의 <탐구 활동>을 평가하기 위해 다음과 같은
<평가표>를 개발하였다. <탐구 활동>에서 생략된 탐구 목표를 고려하여 각 영역에 주어진 개수만큼의 평가 내용과 이에 따른 평가 준거를 구체적으로 작성하시오.[10점]
<평가표>
07-12. 2006년 7월 9일 마라도 해역을 통과한 태풍 에위니아는 우리나라에 많은 피해를 주었다. 다음은 7월 9일 전후 마라도 해역의 표층 해수의 수온 변화를 나타낸 것이다. 태풍이 통과한 이후 7월 14일 경까지 마라도 해역의 표층 수온이 낮아진 가장 중요한 이유를 2가지만 쓰시오. (단, 구름에 의한 태양 복사에너지의 감소와 강수 효과는 제외함.) [3점]
①
②
97-16. 열대 저기압과 온대 저기압의 특성을 (1)등압선 형식, (2)기온 분포, (3) 전선 유무로 비교 설명하시오.
96-32. [그림]에서 열대성 저기압이 발생하지 않는 곳은?
① C, E ② C, G ③ E, H ④ G, H
대기의 순환(순환의 규모)
00-3. 다음은 여러 대기 순환 현상의 규모에 따른 분류와 특성에 관한 문항이다. 물음에 답하시오. (총3점)
(1) <보기>에서 제시한 대기 현상을 아래의 그래프상의 적당한 위치에 기호로 표기하시오. (1점)
(2) 대기 순환의 규모와 대기의 수평속도성분에 대한 연직속도의 비는 어떤 관계가 있는지 간략히 쓰시오.(2점)
대기의 순환(중·소규모의 순환)
96-35. [그림1]은 모래와 물의 가열과 냉각의 차이를 알아보기 위한 실험 장치이고, [그림2]는 어느 맑은 날 해안가에서 풍속의 변화를 관측한 것이다.
[그림1]은 실험에서 향의 연기가 물에서 모래 쪽으로 이동하는 경우와 같은 원리로 부는 바람을 [그림2]에서 찾는다면?
① A ② B ③ C ④ D
95-36. [그림]은 북아메리카의 1월과 7월 평균 온도의 등온선 분포 이다. 다음 설명 중 옳은 것은?
① 내륙으로 갈수록 연교차가 커진다.
② 동해안보다 서해안의 연교차가 더 크다.
대기의 순환(3세포 모델)
11-2차-3. 지구 대기에서 열(heat)과 운동량(momentum)은 평균 자오면 순환과 에디(eddy)에 의해 남북 방향으로 수송된다. 그림 (가)는 에디에 의한 열속(heat flux)의 동서 평균값을, (나)는 에디에 의한 운동량속(momentum flux)의 동서 평균값을 연직 단면도로 나타낸 것이다. (단, 그림에서 흰색 영역은 에디에 의해 물리량이 수송되는 방향이 북쪽인 것을, 회색 영역은 남쪽인 것을 의미한다.) [30점]
3-1. ITCZ(열대수렴대), 온도풍 관계, (가), (나)를 고려하여 북반구 에서 열적 직접순환과 열적 간접순환이 생성되는 과정을 추론하고, 북반구 중위도에서 열과 운동량이 북쪽으로 수송되는 경우에 나타 나는 기온과 수평바람의 분포에 대해 설명하시오.[20점]
3-2. 김 교사는 대기 대순환의 원인과 순환 형태에 대하여 학생들의 이해를 돕기 위해 회전 원통을 이용한 <모형실험>을 실시하였다.
A학생이 작성한 가설을 평가하기 위한 적절한 가설 평가 준거를 2가지만 제시하고, A학생이 설정한 세 가설 중 가장 좋은 가설을 1개 선택하여 그 이유를 설명하시오. 또한 제시한 가설 평가 준거를 적용하여 나머지 2개의 가설을 평가하시오.(단, 모형실험과 실제 상황이 다르기 때문에 실험 조건을 잘 통제하여 실험을 실시하였고, 탐구 과정에는 오류가 없다.)[10점]
<모형실험>
○ A학생이 설정한 가설
가설1. 원통의 회전 속도가 빨라질수록 관찰되는 파동의 수가 증가할 것이다.
가설2. 실험 수조 안팎의 수온차가 커질수록 실험 수조 내의 수압차가 작아질 것이다.
가설3. 원통의 회전 속도가 달라지면 물 흐름의 양상이 변할 것이다.
○ 탐구 과정
1. 위의 그림과 같은 회전 원통 용기를 준비하여 안쪽 원통에는 얼음물을 넣고 맨 바깥쪽 원통에는 상온의 물을 넣는다.
2. 전열기로 바깥쪽 원통의 물을 가열하여 수온을 일정하게 유지한다.
3. 가운데 칸(실험 수조)에 상온의 물을 넣고 알루미늄 가루를 뿌린다.
4. 회전 원통을 반시계 방향으로 회전시키면서 실험 수조의 표면에 있는 알루미늄 가루의 모습을 관찰하고 사진을 찍는다.
5. 회전판의 회전 속도를 높이면서 실험 수조의 표면에 있는 알루미늄 가루의 모습을 관찰하고 사진을 찍는다.
09-40. 그림은 겨울(12, 1, 2월)과 여름(6, 7, 8월) 중 어느 한 계절에 대한 남북방향 바람의 연직 분포를 타나낸다. (단, 남북방향 바람 중 북풍은 회색으로, 남풍은 흰색으로 나타내었다. 등풍속선의 간격은 0.5m/s이고, 동서방향 바람은 고려하지 않는다.)
이에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고른 것은?
<보 기>
ㄱ. A에서는 남북방향 바람이 발산하고, B에서는 남북방향 바람이
00-2. 다음은 지구 대기 대순환의 열세포 모델(Thermal 3-cell model)을 보여주는 그림이다. (총5점)
(1) 이 모델을 만드는데 설정(고려)되었던 가정이나 조건을 지구의 운동, 지표면 상태, 지표면의 열에너지 분포 상태로 구분하여 한 가지씩 쓰시오. (3점)
· 지구의 운동에 대한 조건 :
· 지표면의 상태에 대한 가정 :
· 지표면의 열에너지 분포 상태 :
(2) 위의 그림에서 나타난 세 개의 순환세포 ㉠㉡㉢중 간접 순환 세포를 고르고, 북반구에서 실제로 관측하기 어려운 순환세포의 기호를 적으시오. (2점)
· 간접순환세포 :
· 관측하기 어려운 세포 :
96-31. [그림]은 북반구의 연직 단면에서 대기 대순환 모델을 나타낸 것이다. 파동과 자오면 순환에 의한 남북 방향의 열 수송량이 가장 큰 곳은 각각 어디인가?
구 분 ① ② ③ ④
파동에 의한 열 수송량이 최대인 곳 A B C C 자오면 순환에 의한 열수송량이 최대인 곳 B C A C
대기의 순환(편서풍파동)
17-A-13. 그림 (가)와 (나)는 500hPa 면에서의 지위고도 (geopotential height)와 기온을 나타낸 일기도이다. (가)와 (나)에서 우리나라의 날씨에 영향을 주는 저기압의 생성과 발달 과정을 <작성 방법>에 따라 순서대로 설명하시오. [4점]
<작성 방법>
◦ 저기압의 명칭을 제시할 것
◦ 저기압의 생성을 파동과 관련지어 설명할 것.
◦ 저기압의 발달 과정에 관여하는 에너지원을 설명할 것.
