この問題は書きかけです。授業時間までに完成させます。

2018年度 秋学期 地学 第3回小レポート課題

問題

問1

気候システムを0次元で考える際には、 水平(南北、東西とも)方向にはずっと同じものがひろがっていると想定したうえで、 地表面の単位面積あたりの数量で考える。

次のそれぞれの深さの水の層について、 単位面積あたりの熱容量を求めてみよう。 ただし、水の 比熱容量(=単位質量あたりの熱容量)は 4.2 × 103 J/(kg K)、 水の密度は 1.0 × 103 kg/m3 で、それぞれ一定としてよい。

なお、陸の表面付近を構成する物質はさまざまだが、 体積あたりの熱容量は、水の場合と、けた(order of magnitude)は同程度である。 たとえば、比熱容量が水の4分の1、密度が水の2倍ならば、その積は水の2分の1になる。

問2

対象とするシステム(=系)はひとつの層であり、それがもつ単位面積あたりのエネルギーは、 単位面積あたりの熱容量と温度をかけたものだとする。

(温度として、何かの基準からの差だけが出てくる場合は、単位は K でも ℃でも同じである。 今回のレポート課題では出てこないが、 黒体放射などに関連して、絶対温度を扱う必要がある場合もある。

時刻0から、 正味で地表面の単位面積あたり 1 W/m2のエネルギー供給が続いたとする。

【注: この「エネルギー供給」は、地表面の熱収支でいう、 Rnet - H - L E にあたる。 ただしRnetは正味放射、H は顕熱フラックス、L E は蒸発の潜熱フラックスといわれるものである。】

熱容量が、問1の(a)(b)(c)(d)のそれぞれの場合について、 温度が時刻 0 での値から 1 K (1℃と言ってもよい) だけ高い値に達するのは 時刻0からどれだけの時間がたったときか?

しめきり

12月10日(月) 5限終了直後まで

提出方法

原則として、ToyoNetACEを利用。講義中に説明する。

紙による場合、講義のときに提出。 A4の紙を縦長に使って横書き。原則として1枚。 もし複数枚になる場合は、1枚ごとに名まえを書くこと。


2018-11-25
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
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