Dugga i Meteorologi, hydrologi och miljömätteknik den 22 sept 2014 kl

Transkript

1 Dugga i Meteorologi, hydrologi och miljömätteknik den 22 sept 2014 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.) Allan och Matthias kommer till tentasalen ca kl 9.15 Matthias frågor: 1. Med hur många grader Celsius höjs jordytans medeltemperatur genom den naturliga växthuseffekten? (Välj 1 alternativ) c) 33 C (1 p) 2. Förklara kort varför temperaturen stiger med höjden i stratosfären? Ozonskiktet absorberar energirik UV-strålning som leder till uppvärmning. (1 p) 3. Ange tre krafter i Navier-Stokes ekvation för den vertikala vindkomponenten. tryckgradientkraft, gravitation/tyngdkraft, Corioliskraft, turbulent friktion (1/3 p var) 4. Vilka två påståenden är rätta? (Välj 2 alternativ) a) På norra halvklotet är koldioxidkoncentrationen större på vintern än på sommaren (0,5 p) c) På södra halvklotet är koldioxidkoncentrationens årstidscykel mindre än på norra halvklotet. (0,5 p) 5. I en ideal gas (Välj 1 alternativ) a) Tar 1 mol molekyler lika stor volym oavsett vad det är för gas. (1 p) 6. Barometriska höjdformeln används för att (Välj 2 alternativ) a) räkna ner trycket från stationsnivå till havsnivå (0,5 p) d) räkna ut höjdskillnader i en höjdmätare (0,5 p) 7. Ungefär hur stor är luftens specifika volym vid markytan? (Välj 1 alternativ) b) 1 m 3 kg -1 (1 p)

2 8. Hur mycket är normalt lufttryck vid markytan? (Välj 1 alternativ) c) 1000 hpa (1 p) 9. Vid neutral skiktning utan kondensation är (Välj 1 alternativ) a) Den potentiella temperaturen konstant med höjden och den vanliga temperaturen avtar med 1 C per 100m höjd. (1 p) 10. Vilken av följande ytor har högst albedo: (Välj 1 alternativ) a) Snö (1 p) 11. Vad är en isobar? Förklara kort Linje som knyter ihop punkter med samma tryck eller en linje med samma lufttryck längs hela linjen (1 p) 12. Definiera daggpunkt Den temperatur då kondensation uppstår när luften avkyls (allt annat lika). (1 p) 13. Corioliskraften (Välj 2 alternativ) b) Är lika med noll vid ekvatorn (0,5 p) c) Har både en horisontell och en vertikal komponent vid 45 N (0,5 p) 14. Jordens allmänna cirkulation (Välj 2 alternativ) a) består av tre celler varav 2 är termiskt direkta (0,5 p) c) bestämmer läget av jetströmmarna (0,5 p) 15. Förklara kort hur varmluftsadvektion fungerar Vinden transporterar luft från ett varmare område till ett kallare område. (1 p) 16. Rörelseekvationerna härleds genom bevarandet av fyra fysikaliska storheterar. Nämn tre av dessa. massa, rörelsemängd, värme, fuktighet (1/3 p var) Allans, Giulianos och Thomas frågor: 17. Bedöm två jordar: en lerjord och en sandjord a) Vilken jord har störst vattenhalt vid fältkapacitet? b) Vilken jord har störst vattenhalt vid vissningsgräns? a)lerjorden b)lerjorden

3 18. Ange sant eller falskt för följande påståenden: a) Markvatten strömmar från hög till låg totalpotential b) Grundvatten strömmar från högt till lågt tryck c) Porositeten hos en grovkornig jord är större än hos en finkornig jord. d) Jordar med stor porositet har större hydraulisk konduktivitet än jordar med liten porositet. a) sant b)falskt c)falskt d) flaskt 19. Definiera infiltration och perkolation Infiltration: vattnets inträngande i jorden, passagen genom markytan Perkolation: vattnets strömning från rotzonen mot grundvattenzonen, grundvattenbildningen 20. I svenskt landskap kan man vanligen anta att grundvattendelaren i stort sett sammanfaller med den topografiska vattendelaren. Ge ett exempel på ett naturligt område där ett sådant antagande inte är bra. Rullstensåsar eller andra områden med tjockt jordlager av grovkornig jord 21. Vad är den hydrologiska skillnaden mellan en mosse och ett kärr? En mosse är ett inströmningsområde, dess vatten kommer direkt från nederbörden Ett kärr är ett utströmningsområde, får vatten (grundvatten) frånkringliggande fastmark 22. Grundvattenbildningen i ett område är 200 mm år -1. Hur stor area krävs minst för att klara vattenförsörjningen till ett hushåll som utnyttjar 1000 L dygn -1? 1825 m Vattnet i den omättade zonen binds med i huvudsak två krafter. Vilka? Adsoption (pga starka molekylära krafter med kort räckvidd) Kapillärkraft (pga ytspänning) 24. Vad menas med en öppen (unconfined) akvifer? Akvifer: ett geologisk bildning ur vilken grundvatten kan utvinnas, dvs av inte alltför finkornig jord Öppen akvifer: En akvifer där grundvattenzonens övre del har kontakt med den omättade zonen. Grundvattnet är inte täckt av ett tätande jordlager. Beskriv hur man genom mätningar kan bestämma om en viss plats ligger i ett utströmningsområde. (Vad behöver man mäta och hur tolkar man mätresultatet?) (Denna fråga stod kvar av misstag. Rätt på en av dessa frågor gav full poäng)

4 Mät totalpotentialen på två djup i grundvattenzonen. Om totalpotatialen ökar med djuper äar det uppåtriktad strömning och ett utströmningsområde. 25. Beskriv de viktigaste felkällorna vid mätning av nederbörd med uppsamlingskärl (rain gauges). Wind (less if rain gauges is placed at the ground level), Snow (water equivalent, underestimation), Hail (underestimate), High intensity (too high for tipping), Evaporation (more for collector-types) 26. Beskriv en metod för att ur punktmätningar beräkna nederbördens medelvärde över ett område? Ange problem och osäkerhet vid sådana beräkningar. - Simple averaging - Thiessen Polygon method - Inverse-distance-weighting (IDW) method: The weight of a sampled data value is inversely proportional to its distance from the estimated value Can be linear or nonlinear 27. Hur gör man vanligen för att få fram en tidsserie av uppmätt vattenföring i ett vattendrag? Beskriv kortfattat de olika stegen. Q = discharge h = water stages Assume Q=f(h) -find the right place! Measure Q and h for different conditions Determine Q=f(h) Keep on measuring h (and get Q in time) 28. Hur påverkar dammar och sjöar vattenföringens variationer i ett vattendrag (tidsvariationer, extremvärden)? Förklara varför. Lakes and reservoirs lead to attenuation of hydrological extremes (e.g. flood peaks). This is due to the storage of water.

5 Qin-Qout=dS/dt (neglecting P and E) 29. Skriv en generell formel för att beräkna strålningsenergiflödet som absorberas av snö en solig dag. Q absorb = (1 Albedo) S + ε L 30. Under en natt blåser en varm vind över en kall sjö. Luftens ångtryck (water vapor pressure) är mindre än mättnadsångtrycket vid sjöytans temperatur. Rita en bild med sjöytan som horisontell linje och rita alla relevanta ( 0) energiflöden som pilar. Ange tydligt energiflödenas riktning och skriv namnen på de olika energiflödena. Absorberad långvågig strålning ε L Sensibelt värmeflöde H en varm vind över en kall sjö : T Luft > T sjö Eventuellt: Lagring i sjö och eller värmeflöde från sjöbotten Latent värmeflöde L E (Luftens ångtryck < mättnadsångtrycket vid sjöytans temp) G sjö (riktning kan vara båda uppåt och nedåt) 31. Under två sommardagar regnade det 10 mm på en skog (interceptionskapacitet: 2 mm). Dag 1 kom regnet i flera skurar och dag 2 föll allt regn kontinuerligt under en timme. Regnets intensitet var samma båda dagarna. Ange vilken dag mest regnvatten nådde marken. Motivera ditt svar. Om det regnar i flera skurar kan en del vatten avdunsta från skogsytan (och frigöra interceptionsvolym) innan nästa skur kommer. När allt regn kommer på en gång fylls interceptionsvolym snabbt och utan att avdunsta och mer vatten hamnar på marken. 32. Förklara vad som menas med latent värmeflöde ( latent heat flow ). Energi per tidsenhet som utbyts genom en fasändring av en substans (t.ex. vatten). Flödet av vattenånga på grund av avdunstning representerar ett latent värmeflöde. Den energi som gick åt för att förånga vattnet finns latent i vattenångan och kan frigöras när vattenångan kondenserar uppe i atmosfären,