Transcript (driving force): 중력, 기압경도력 움직이는 물체에 작용하는 힘

7장.
대기의 운동과
순환
7.1 대기의 움직임을 지배하는 힘
• 움직임을 일으키는 힘(driving force): 중력, 기압경도력
• 움직이는 물체에 작용하는 힘: 전향력, 마찰력
7.1.1 기압 경도력
공기집단(기단)의 기압 차에 의해 발생하는 힘
cf. 수압경도력
7.1.2 지구 전향력
진행 방향의 오른쪽/왼쪽으로 휘게 하는 힘 (남반구에서는 반대)
7.1.3 마찰력
약 2 km 아래에서, 운동에 대한 저항으로 작용하여
풍속을 감소시키는 힘
해수
저수압
저수압
고수압
저수압
7.2 대기의 수렴과 발산
• 지표면의 마찰은 바람의 방향을 저기압 쪽으로 기울어지게 함
 나선 모양의 운동을 유도
 바람의 수렴 또는 발산을 가져옴으로써
날씨에 중요한 역할
• 저기압에서의 나선 흐름
 수렴  상승  팽창  냉각  습윤/응결  구름/비
Why? Why? Why?
마찰 질량보존 기압↓
Why?
Why?
Why?
일
수증기포화
무게
(상대습도100%)
• 고기압에서의 나선 흐름
 발산  하강  압축  가열  건조/증발  맑은 날씨
포화수증기량 곡선
C
B
D
A
공기 상승
 기온 냉각
 포화수증기량 감소
 상대습도 100% 도달
 계속 냉각
 포화수증기량 초과분 만큼
수증기가 물방울로 응결
(영하일 때에는 빙정이 됨)
이처럼 (
)은
물방울과 빙정의 집단이
공중에 떠 있는 현상임
7.3 대기 순환
7.3.1 대기 대순환 (전구규모의 순환)
- 고위도 극편동풍
- 중위도에서의 편서풍
- 저위도에서의 무역풍
(=적도편동풍)
* 평균자오순환:
해들리, 페렐, 극 순환 세포
연평균 복사량의
위도별 분포
 들어오는 태양복사 에너지는 위도별로 차이가 크다
 지구복사로 나가는 열량은 위도별로 차이가 크지 않다
 저위도: 들어오는 열량 > 나가는 열량
고위도 : 들어오는 열량 < 나가는 열량
Q. 그러면, 왜 저(고)위도 지방은 매년 일방적으로
온도가 증가(감소)하지 않는 것일까?
7.3.2 해들리 순환
1735년: 영국의 조지 해들리(George Hadley)가
거대한 단일 대기순환 세포를 주장
태양의 의한 지표면 가열로
공기는 가벼워져 상승
상승으로 비게 되는 공간을
이웃하는 위도대의 공기가
불어 들어와서 보충
1835년: 전향력(deflecting force; Corioli’s force) 발견
• 지균풍이란?
• 북반구에서
저기압의 경우
(전
)에 의해
반시계 방향으로 불되고,
(마
)에 의해
안쪽으로 수렴하게 됨
7.3.3 페렐 세포와 극 세포
- 페렐 순환은?
간접 순환
- 해들리 순환과
페렐 순환이 만나는
곳은? 아열대
- 극 순환과
페렐 순환이 만나는
곳은? 극전선대
(극전선은 남북으로
움직이며, 여름철에
남쪽으로부터 우리나라에
접근할 때 장마전선으로
나타남)
미국 William Ferrel 의 논문 (1856) (http://www.aos.princeton.edu/WWWPUBLIC/gkv/history/ferrel-nashville56.pdf)
7.4 극전선과 제트류
- 극전선 지역은 불안정한 공기 지역으로 중위도 일기에 매우 중요
- 극전선대 및 아열대 상공(대류권계면 근처)에는 강한
수평기압경도가 존재하여, 마찰이 적은 상태에서, 제트류 가 존재
(1) 극 제트류 (최대시속 460 km): 날씨에 “큰” 영향
(2) 아열대 제트류 (최대시속 380 km): 날씨에 “다소” 영향
 대기 대순환 모델의 변천
(Three models of the
general circulation)
(a) a simple single cell in
each hemisphere;
(b) a more realistic three-cell
circulation;
(c) an accurate model
showing the role of waves in
middle latitudes.
N, North Pole; S, South Pole;
H, high pressure; L, low
pressure.
http://science.jrank.org/pages
/47609/general-circulationatmosphere.html
7.5 강수대와 사막의 분포
• 3개의 다우대: ITCZ, 각 반구의 극전선 지역
• 4개의 소우대: 각 반구의 아열대 고압대 지역 및 극 지역
• 사막: 사하라 사막 등
7.6 온대 저기압 및 고기압
• 위도별 차등 가열
 남북간 수평 온도 차이가 증가
 고도에 따른 편서풍의 증가 비율이 커짐
 불안정해지면서 긴 파동(수 천 km 파장)이 발생
 이 파동이 굽이 치는 동안,
북측의 한기는 (아래/위)로, 남측의 난기는 (아래/위)로 수송됨
• 상층의 편서풍 파동은 하층의 크고 작은 소용돌이를 발생시킴
7.7 국지 바람
http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter9/scales.html
7.8 해풍과 육풍
7.9 산풍과 곡풍
7.10 푄
• 산을 넘는 공기는
산을 타고 오르는 동안
단열 팽창에 의해 온도가 하강하고
수증기가 응결되어 구름 형성 및 강수 발생이 일어나면서
그 안에 들어 있는 수분이 상당량 제거된다.
산 정상을 지나 산을 하강하는 동안에는
단열 압축에 의해 온도가 상승한다.
• 그 결과 만들어진 고온 건조한 바람을 푄 이라 부른다
(=높새 바람)
7.11 활강 바람
• 비교적 높은 곳에 있던 차가운 고밀도의 공기가
중력에 의해 아래로 흘러가는 바람 (katabatic wind)
• 내려가는 공기는 단열압축에 의해 승온 현상이 있지만
워낙 차게 냉각이 되어 있었기 때문에
낮은 지역에 도달해서도 여전히 주변보다 차갑다
8장.
몬순 기후의 특성과
아시아 여름 기후
8.1 몬순의 정의
• 대륙과 해양의 열용량 차이에 의하여
계절에 따라 방향을 바꾸는 바람 시스템
• 여름과 겨울에 풍향의 현저한 반전
• 대기의 지구 규모 순환에서 제일 큰 계절적 변화
• 남아시아와 동남아시아에 두드러지게 나타남
8.2 몬순의 특성
• 인도 및 동아시아 몬순:
여름철에 인도와 동남아시아 대륙은
 기온이 상승 (인도 뉴델리는 40도를 넘기도 함)
 상승 기류 발생
 저기압 지역이 됨
 상층 공기의 유출, 하층 공기의 유입을 촉진 시킴
 인도양으로부터 많은 수증기를 포함한 공기라 대륙으로 유입
 덥고 습하며 폭우(heavy rainfall) 발생
• 북아메리카 몬순: 미국 남서부(애리조나), 멕시코 북서부
8.3 엘니뇨와 라니냐
• 스페인어 (어린 남자아이, 어린 여자 아이)
• 폐루 앞 바다의 수온이 이상적으로 상승/하강하는 현상
(평균 편차가 0.6도 이상/이하 3개월 이상 지속될 때)
• 주기: 약 2-7년
• 열대 태평양 지역에서,
대기와 해양의 상호작용에 의해 발생
무역풍
8.3.1 엘니뇨의
발생과정
8.3.2 엘니뇨의 진동 메커니즘
-
지연 진동자 이론 (1988)
-
충전/방전 이론 (1997)
8.3.3 ENSO의 예측성
-
예측성의 문제는 주어진 초기 상태에서 가장 빨리 성장하는 교란
(disturbance)를 찾는 문제
-
적도 태평양에서 가장 빨리 성장하는 교란에 대해 연구 중
-
교란의 성장은 계절에 의존함
8.3.4 엘니뇨 동생의 출현
-
다른 형태, 새로운 형태의 엘니뇨
예) 중태평양 엘니뇨, 유사 엘니뇨, 웜풀 엘니뇨