7. øvelsesgang - atmosfærisk stabilitet, luftforurening og Føhnsituationer

Transkript

1 7. øvelsesgang - atmosfærisk stabilitet, luftforurening og Føhnsituationer Til besvarelse af nedenstående opgaver anvendes siderne og i klimatologikompendiet. Opgave 7.1. På en ø opvarmes luften til 16 C og stiger tøradiabatisk til vejrs. a) I hvilken højde og ved hvilken temperatur kommer luften i ro, når den hvilende luft over det omgivende hav har en temperatur på 10 C ved havoverfladen og en temperaturændring med højden på -0.5 C pr. 100m? Det kan antages at luften netop bliver mættet når den falder til ro. Husk Td lapsrate = -1/6 C pr. 100m. b) Hvad er det aktuelle damptryk og den relative fugtighed ved øens overflade? Opgave 7.2. Trykfordelingen i en isothermal atmosfære er givet ved h P = P 0 e hvor P o er trykket ved overfladen og h er højden angivet i km. Empire State Building i New York er km høj fra gadeplan til toppen af antennen. 1) På en dag, hvor atmosfæren er isothermal med en temperatur på 20 C er trykket i gadeplan målt til 1013 mbar. Beregn trykket på toppen af Empire State Building. 2) Elevatoren i bygningen er gennemgående helt til 102. etage i 320 meters højde. Hvis klimaanlægget går i stykket, må man formode at luften i elevatoren er i trykligevægt og at luften udvider sig tøradiabatisk. Hvilken temperatur har luften i elevatoren, når den når øverste etage, og hvor høj kan dugpunktstemperaturen maksimalt være i stueetagen for at opstigningen kan foregå tøradiabatisk? Hvilken relativ luftfugtighed svarer det til. 3) På en regnvejrsdag går klimaanlægget i stykker. Lufttemperaturen er 10 C og luftfugtigheden er 85 % i gadeplan. Vil det give nogen problemer for passagererne til øverste etage? 1

2 Luftforurening i København I samarbejde med DMU leverer Miljøkontrollen i København daglige prognoser for luftforureningen i de indre dele af byen. Prognoserne som udarbejdes af DMU s Thor model er baseret på typiske trafikmængder/ opvarmningsbehov samt forudsigelser for den atmosfæriske stabilitet og vindretningen. Typisk forureningsmønster i Københavns indre by Kilde: Miljøkontrollen og DMU 2

3 Opgave 7.3. Nedenfor er vist 6 temperaturprofiler og 6 røgfaner. Skorstenene er 100 m høje, og det antages, at røgen har samme temperatur som den omgivende atmosfære, når den forlader skorstenen, samt at røgen opfører sig som umættet luft. De fuldt optrukne linier viser atmosfærens temperatur. Den stiplede kurve i temperaturprofilerne er blot hjælpelinier der angiver den adiabatiske lapsrate. Det har altså ingen betydning præcis hvor de ligger i forhold til de fuldt optrukne linier det er udelukkende hældningerne på de to linier der skal sammenlignes. Temperaturprofiler og røgfaner. 1) Karakteriser de 6 temperaturprofiler mht. vertikal stabilitet. Luften er umættet. 2) Kommentér de 6 røgfaner og angiv hvilken røgfane, der svarer til hvert enkelt temperaturprofil. (Der er 720 kombinations-muligheder, hvoraf kun 1 er rigtig) 3) X erne på figurerne angiver placeringen af en SO 2 -målestation. I hvilken situation måles den højeste SO 2 -koncentration? 4) I hvilke vejrsituationer er der risiko for smog-dannelse? 5) Røgfanerne skal betragtes som øjebliksbilleder; i nogle situationer vil fanens udseende være stærkt ændret blot 30 sekunder senere. Hvilke? 3

4 Opgave 7.4. Under en vintersituation strømmer luft fra SV ind over Danmark. Som angivet på tegningen (se nedenstående figur) er der på to master foretaget måling af lufttemperaturen op til 200 m over overfladen. Mast A er placeret i åbent land, der er delvis snedækket, mens mast B er placeret i København. A) Der ønskes en begrundet beskrivelse af temperaturprofilerne ved de to master, herunder en sammenligning af de to profiler. B) Atmosfærens vertikale stabilitet ønskes karakteriseret ved hver af masterne. C) På hvilken måde kan ændringer i den vertikale stabilitet over København tænkes at indvirke på luftforureningen i byen? D) Hvordan kunne man tænke sig, at de to temperaturprofiler ville se ud en klar sommerdag? 4

5 Opgave 7.5. (1 time - januar 1992) Pkt. Højde T t, T d, m.o.h. C C A B 1600 D 100 En luftmasse presses i den angivne retning over en bjergkæde, som skitseret i ovenstående figur. 1) Redegør for den proces som luftmassen udsættes for under transporten fra punkt A til D. 2) Beregn højden på kondensationsniveauet (H) på strækningen A-B og luftens temperatur (T t ) i punkt B. Beregn endvidere luftens temperatur (T t ), dugpunktstemperatur (T d ) og relativ fugtighed i punkt D, idet H på strækningen B-D er bestemt til 1300 m.o.h. (H=c (T t -T d ), hvor c=120 m/ C, og den fugtadiabatiske temperaturgradient kan sættes til -0.5 C/100 m). Mættet vanddamps tryk ved forskellige temperaturer angivet i mbar eller hpa C