Vattenångans partialtryck delat med vattenångans maximala ångtryck vid rådande lufttemperatur (mättnadsångtryck) (1 p)

Transkript

1 Dugga i Meteorologi, hydrologi och miljömätteknik den 21 sept 2015 kl Besvara frågorna i nummerordning, med flera svar på samma sida. Skriv bara på ena sidan av papperet. Om du vill ta en viss fråga senare, lämna plats på papperet så att du kan hålla ordningen mellan frågorna. Formelsamling är inte tillåten. Ange kodnummer på varje blad. Varje fråga ger 1 p. För godkänd krävs 16 p (= hälften). Godkänd dugga ger 10 % bonus på tentan (Gäller endast den ordinarie tentan och omtentan i januari.) Thomas ( ) och Matthias ( ) kan ringas på telefon. Be tentavakten om hjälp! Matthias frågor: 1) Definiera specifik värmekapacitet för luft vid konstant tryck. Energi som krävs för att höja temperaturen av 1kg luft med 1 C vid konstant tryck (1 p) 2) I hela atmosfären som är ungefär 500 km tjock gäller (välj 1 alternativ) c) Trycket minskar exponentiellt med höjden. (1 p) 3) Atmosfären är neutralt skiktad när (välj 2 alternativ) a) Den potentiella temperaturen är konstant med höjden (0,5 p) c) Atmosfärens temperaturavtagande är lika med det torradiabatiska temperaturavtagandet (0,5 p) 4) Definiera relativ fuktighet Vattenångans partialtryck delat med vattenångans maximala ångtryck vid rådande lufttemperatur (mättnadsångtryck) (1 p) 5) Densiteten av fuktig luft är - när tryck och temperatur är lika (välj 2 alternativ) b) Mindre än densiteten av torr luft (0,5 p) c) Beroende på den specifika luftfuktigheten (0,5 p) 6) Välj två påståenden som är korrekta (obs! 2 alternativ) b) Jordytan strålar som en grå kropp (0,5 p) d) Solarkonstanten varierar med avståndet mellan jord och sol (0,5 p) 7) Definiera albedo. Inom meteorologi: Anger hur mycket av den inkommande kortvågiga solstrålningen som reflekteras vid jordytan (1 p) 8) Vilka påståenden är korrekta för en helmulen dag med ihållande regn (välj 2 alternativ) a) All solinstrålning är diffus (0,5 p) c) Den utgående långvågsstrålningen från jordytan är ungefär lika stor som den inkommande långvågsstrålningen från atmosfären (0,5 p) 9) Tryckgradientkraften är (välj 2 alternativ)

2 b) riktad mot den horisontella tryckgradienten (0,5 p) b) proportionell mot storleken av den horisontella tryckgradienten (0,5 p) 10) Hadley-cellen är (välj 2 alternativ) a) Termiskt direkt (0,5 p) d) Sträcker sig hela vägen från jordytan till tropopausen (0,5 p) 11) Inom den numeriska väderprognosen (välj 2 alternativ) b) används ett Eulerskt koordinatsystem (0,5 p) d) försummas luftens molekylära friktion (viskositeten) (0,5 p) 12) Geostrofiska vinden kräver (välj 2 alternativ) b) raka isobarer (0,5 p) c) en Corioliskraft 0 (0,5 p) 13) De turbulenta virvlarna i gränsskiktet (välj 2 alternativ) a) är maximalt lika stora i diameter som det atmosfäriska gränsskiktets djup (0,5 p) c) kan mätas i atmosfären genom turbulensinstrument (0,5 p) 14) Gränsskiktet är (välj 1 alternativ) a) Vanligtvis det skikt i troposfären med mest turbulens (1 p) 15) Det turbulenta värmeflödet under dygnets lopp på en klar sommardag (välj 2 alternativ): b) Åstadkoms av turbulenta virvlar (0,5 p) c) Är - i absoluta termer minst på natten och störst på dagen (0,5 p) 16) Ungefär hur stor är luftens specifika volym på havsnivå? b) 1 m 3 /kg (1 p) Thomas och Giulianos frågor: 17. Förklara begreppen vattenuttag (water withdrawel) och vattenförbrukning (water consumption) genom att jämföra hur vatten används inom jordbruk och i ett vattenkraftverk. Vattenuttag: Tillfälligt lån av vatten som återförs till sin ursprung (t.ex. vattendragen). I ett vattenkraftverk det mesta vatten (men inte: allt) som används kan klasseras som vattenuttag. Vattenförbrukning: Vatten användning utan att vatten återförs senare till sin ursprung. Istället vatten avdunstar eller kontamineras (t.ex. med salt). Inom jordbruk en stor del av vatten transpireras av växter tillbaka till atmosfären (framförallt i torra områden med bevattning). 18. Vad är ett hydrologiskt år och varför har man infört detta begrepp? Ett år (365 dagar) som börjar och slutar vid en tidpunkt (som t.ex. 1. Oktober i Sverige) på vilken den totala volym av vatten lagrad i ett avrinningsområde kan anses vara ganska lika mellan olika år. (D.v.s: ΔS år "små" men man kan däremot inte förvänta sig att ΔS = 0 ). Det underlätta att jämföra olika hydrologiska år. år

3 19. Rangordna följande jordarter efter (a) stigande volymandel av vatten som kan bindas genom adsorption och (b) stigande porositet (1=låg, 4=hög). Obs! Ge samma rang när värden är ungefär lika. (a) Rang (adsorption) (b) Rang (porositet) Lera 4 4 Sand 3 3 Grus 1 3 Grus & sand blandning Markvattnets tryck uppmättes på två djup: 10 cm djup trycket = -160 cm 30 cm djup trycket = -160 cm Rörde sig markvattnet uppåt, nedåt eller stod det stilla? Motivera. Nedåt, för att den rör sig från hög till låg potential Φ: Φ( 10cm) = 10cm 160cm = 170cm > Φ( 30cm) = 30cm 160cm = 190cm 21. Sex cm regn faller på en horisontell mark vid fältkapacitet, vilket gör att grundvattennivån stiger 30 cm; vattenförluster genom avdunstning är försumbar. Magasinskoefficient är då lika med b) 1/5 (m = ΔS Δh = 6 cm 30cm ) 22. Grundvattenflödet per tvärsnittsarea är känt för en sandakvifer. Vilken ytterligare information krävs för att uppskatta den hastighet en kemisk lösning som inte reagerar med omgivningen rör sig med? Porositet n: v partikel = q = Q/A porositet n 23. Vad menas med en sluten (confined) akvifer?, q = Grundvattenflöde per tvärsnittsarea. An aquifer (porous geologic layer that can hold and transmit considerable amounts of water e.g., to groundwater wells) that is superimposed by an impermeable layer. (Above the impermeable layer can be another confined or unconfined aquifer or in some cases even an unsaturated zone). 24. Vad innebär Dupuits antagande för grundvattenströmning The water table is only slightly inclined Streamlines can be considered horizontal and potential lines vertical The hydraulic gradient equals the slope of the free water surface 25. I svenskt moränlandskap kan de flesta ytor i ett avrinningsområde klassas som (välj ett alternativ) c) inströmningsområde; samtidigt ökar andelen utströmningsområde när grundvattennivån stiger. 26. Förklara varför Hortonsk ytavrinning är ganska sällsynt i en svensk skog. Eftersom infiltrationskapaciteten är större än den maximala nederbördsintensiteten i de flesta svenska skogar ( moränjord!). 27. Beskriv hur man beräknar nederbördens arealmedelvärde med Thiessenpolygoner (rita figur med exempel).

4 avdunstning 28. Definiera en bestämmande sektion i ett vattendrag och beskriv hur den används vid vattenföringsbestämningar (steps to get continuous river flow observations). 1) Assume Q as a function of h -find the right place (backwater, erosion, and other issues) 2) Measure Q and h for different flow conditions 3) Determine Q as a function of h using simple formulas, e.g. power law 4) Keep on measuring h (and get Q in time) Note: The control section can be defined as section in a water body (lake outlet, stream) where there is a clear and unambiguous relation between water height and stream flow. Normally the flow at the control section should be subcritical. Sometimes it is good to have the section just before a hydraulic jump from subcritical to supercritical to avoid possible effects of backwater. However, such a jump is not always needed if the risk for backwater effects is low (e.g., lake outlet as control section followed downstream by a river that can flow freely in a relatively wide stream section). Froude s number is used to differentiate between sub- and supercritical (which is not the same as turbulent versus laminar for which one uses the Reynolds number). 29. Hur påverkar dammar och sjöar vattenföringens variationer i ett vattendrag (tidsvariationer, extremvärden)? Förklara varför. Dammar (och sjöar) kan lagrar mycket vatten och därmed dämpar naturliga fluktuationer i vattenföringen (i normalfall minskar flödestoppar och basflöde (lågflöde) ökar). 30. Vad menas med ett vegetationstäckes ytresistans (surface resistance)? The surface resistance is the combined effect of all stomatal resistances in a vegetation canopy. The stomatal resistance is used by plants to control the amount of water transpiring through their stomata. (Note: Full points were also given for describing stomatal resistance). 31. Avdunstningen från en skog i Norden mäts under sommaren (i) 30 min innan en kraftig regnskur (ii) 30 min under regnskuren och (iii) 60 min efteråt. Rita ett diagram som visar hur den verkliga avdunstningen kan har varierat under hela tiden. (obs! rita kontinuerliga linjer/ kurvor och inte bara punkter). 30min 60min 30min tid

5 32. Bowen förhållandet (Bowen ration) β beskriver (välj ett alternativ) a) Sensibelt värmeflöde (sensibel heat flux) dividerat med latent värmeflödet (latent heat flux); under en solig och torr eftermiddag på sommaren kan β antas vara större än 1 över en asfalterad yta. (1 p) d) (0,5 p)