Meteorologie (NS-154b) 30 augustus 2005 - A

Departement Natuur- en Sterrenkunde, Faculteit Bètawetenschappen, UU.
In elektronische vorm beschikbaar gemaakt door de TB C van A−Eskwadraat.
Het college NS-154b werd in 2004/2005 gegeven door .
Meteorologie (NS-154b)
30 augustus 2005
Opgave 1
(24 punten)
Hydrostatisch evenwicht wordt beschreven door
dp
= −ρg
dz
a) Beschrijf aan de hand hiervan de werking van een vloeistofbarometer en leid een uitdrukking
af van de hoogte van de vloeistofkolom.
b) Waarom is het praktischer om te werken met kwik (dichtheid 13600 kg m−3 ) dan met
bijvoorbeeld water (dichtheid 1000 kg m−3 ).
c) Wat voor invloed heeft het dat
1. g niet constant is met de hoogte?
2. De hoogte van het niveau in het vloeistofreservoir niet constant is?
Opgave 2
(24 punten)
a) De potentiële temperatuur van een luchtpakketje dat droog-adiabatisch beweegt
neemt af met de hoogte
neemt toe met de hoogte
verandert niet
b) Bij cyclostrofisch evenwicht (tornado’s!) maken de volgende krachten evenwicht:
drukgradiëntkracht en Corioliskracht
drukgradiëntkracht, Corioliskracht en centrifugaalkracht
drukgradiëntkracht en centrifugaalkracht
c) Rondom een depressie is de windsnelheid in de vrije atmosfeer
supergeostrofisch
geostrofisch
subgeostrofisch
d) Gemiddeld over de aarde over het jaar is de stralingsbalans aan de top van de atmosfeer
positief
nul
negatief
e) Op het Zuidelijk Halfrond circuleert de lucht rond een hogedrukgebied
met de wijzers van de klok mee
tegen de wijzers van de klok in
kan beide (anomaal hoog)
f) Bij gelijke specifieke vochtigheid q is de relatieve vochtigheid RH van koude lucht . . . dan
van warme lucht
groter
kleiner
niet in het algemeen te zeggen
g) Als de gemiddelde temperatuur in een luchtlaag van O naar W toeneemt, dan neemt de Z–N
component van de geostrofische wind (vg) in die laag met de hoogte
af
toe
blijft gelijk, maar ug verandert
h) Vergeleken met een droge atmosfeer is de temperatuurafname met de hoogte in een verzadigde atmosfeer
groter
kleiner
kan beide
Opgave 3
(34 punten)
De dynamica van de Ekmanlaag wordt beschreven door twee gekoppelde differentiaalvergelijkingen:
∂2u
0 = +f (v − vg ) + K 2
∂z
0 = −f (u − ug ) + K
∂2v
∂z 2
a) Welke krachten maken evenwicht?
Voor geschikte randvoorwaarden luidt de oplossing:
u(z) = ug 1 − e−µz sin µz
v(z) = ug e−µz sin µz
b) Wat zijn deze randvoorwaarden? Teken de oplossing. Wat stelt µ voor? Druk uit in f en
K.
c) Vind een uitdrukking voor de hoogte h waarop voor de eerste maal de wind parallel aan
de geostrofe wind waait. Is de windsnelheid op deze hoogte groter, kleiner of gelijk aan de
geostrofe windsnelheid? Motiveer je antwoord. Bereken deze hoogte, gegeven K = 5 m2 s−1
en f = 1 · 10−4 .
Opgave 4
(18 punten)
Beschrijf de optimale condities voor het ontstaan van een ijstijd. Richtlijn: een half A4’tje.