대기의 운동과 대기 대순환_편서풍 파동과 제트류

3. 편서풍 파공과 제트류

(1) 편서풍 파동

① 발생 원인 : 저위도와 고위도의 기온 차와 지구 자전에 의한 전형력 때문에 발생한다.

 

② 역할 : 저위도의 과잉 에너지를 고위도로 수송하고, 지상에 온대 저기압과 이동성 고기압을 만든다.

 

③ 편서풍 파동과 지상의 기압 배치 : 편서풍 파동은 지상의 기아 배치에 영향을 준다.

• 기압골의 서쪽 : 상층 공기 수렴 -> 하강 기류 발달 -> 지상에 고기압 형성
• 기압골의 동쪽 : 상층 공기 발산 -> 상승 기류 발달 -> 지상에 저기압 형성

※ 편서풍 파동과 날씨

기압골 서쪽에서는 상층 공기 수렴, 하강 기류 발달로 인해 지상에 고기압이 형성되고, 기압골 동쪽에서는 상층 공기 발산, 상승 기류 발달로 인해 지상에 저기압이 형성된다.

 

(2) 제트류

편서풍 파동에서 축이 되는 좁고 강한 흐름으로 대류권 계면 부근에서 남북 사이의 기온 차이가 가장 큰 곳에서 나타난다.

▶ 제트류에 의해서 남북 방향으로 큰 진폭의 파동이 발생하면 고위도의 차가운 공기는 저위도 쪽으로 내려 보내고 저위도의 따뜻한 공기는 극 쪽으로 올려 보낸다. 이로 인해 남북 사이의 에너지 수송이 활발하게 일어나서 제트류는 전 지구적인 에너지 평형 상태를 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

 

① 한대 (전선) 제트류 : 한대 전선대에서 급격한 기온 변화로 인해 기압 차이가 커지고, 기압 경도력이 크게 작용하여 높이 10km 부근에서 발생한다.

 

② 아열대 제트류 : 적도 부근에서 가열되어 상승한 공기가 고위도 지역으로 향하면서 위도 30º 부근의 높이 13km 부근에서 전향력에 의해 동쪽으로 편향되어 발생한다.

 

③ 풍속의 세기 : 겨울철이 여름철보다 남북 간의 기온 차가 크기 때문에 기압 경도력이 커져서 제트류의 풍속도 더 빠르게 나타난다.

 

※ 북반구 한대 (전선) 제트류와 아열대 제트류의 위치 변화

한대 (전선) 제트류는 여름철에는 80ºN 부근까지 북상했다가 겨울철에는 30ºN 부근까지 남하한다. 이에 비해 아열대 제트류는 계절에 따라 위치 변화가 크지 않다.

 

 

4. 대기 대순환

(1) 대기 순환의 규모

① 대기 순환의 규모 : 공간 규모와 시간 규모에 따라 구분한다.

 

② 대기 순환 규모의 특징

• 공간 규모가 클수록 시간 규모가 커서 수명이 길다.
• 작은 규모의 순환에서는 연직 규모와 수평 규모가 대체로 비슷하고, 큰 규모의 순환에서는 연직 규모에 비해 수평 규모가 훨씬 크다.
• 미규모와 중간 규모는 일기도에 나타나지 않으며, 전향력의 효과는 무시할 수 있을 정도로 작다.

(2) 여러 규모의 순환

① 미규모의 순환

• 난류 : 높이 1km 이하의 대기 경계층(마찰층)에서 나타나는 복잡하고 불규칙한 대기의 흐름이다.
• 토네이도 : 깔때기 모양을 하고 있는 거대한 회오리 바람이다. 우리나라 바다에서 생기는 용오름이 이에 해당하며, 때때로 중(간) 규모로 나타나기도 한다.

② 중(간) 규모의 순환

• 해륙풍 : 맑은 날 해안의 약 1km 이하의 고도에서 육지와 바다의 온도 차이에 의해 발생하는 바람이다. 하루를 주기로 낮에는 해풍이, 밤에는 육풍이 분다.
• 산곡풍 : 맑은 날 산등성이와 골짜기의 온도 차이에 의해 발생하는 바람이다. 주기는 하루이고, 낮에는 곡풍이, 밤에는 산풍이 분다.
• 뇌우 : 적란운이 갑자기 발달하면서 청둥과 번개를 동반한 강한 소나기가 내리는 현상이다.

③ 종관 규모의 순환

1) 고기압

• 온난 고기압 : 대기 대순환에 의해 상층에서 공기가 수렴하여 발생하며, 단열 압축이 일어나는 중심부의온도가 주변보다 높다. 예) 북태평양 고기압
• 한랭 고기압 : 지표면의 냉각으로 공기가 침강하여 발생하며, 중심부의 온도가 주변보다 낮고, 상공에는 저기압이 생긴다. 예) 시베리아 고기압

2) 저기압

• 온대 저기압 : 고위도의 찬 공기와 저위도의 따뜻한 공기가 만나는 중위도나 고위도에서 발생하는 저기압으로, 기층의 위치 에너지가 운동 에너지로 전환된다.
• 열대 저기압 : 수온이 약 27℃ 이상인 5º ~ 25º의 열대 해상에서 발달하며, 에너지원은 수증기의 응결열이다. ▶ 전선이 없고, 이동 경로가 대체로 포물선 궤도이며, 북반구에서는 진행 방향의 오른쪽(위험 반원)의 왼쪽(안전 반원)보다 풍속이 빠르다. 중심부인 태풍의 눈에서는 약한 하강 기류가 발달하여 날씨가 맑다.

④ 지구 규모의 순환

• 계절풍 : 여름에는 대륙이 해양보다 빨리 가열되므로 해양에서 대륙으로 바람이 불고, 겨울에는 대륙이 해양보다 빨리 냉각되므로 대륙에서 해양으로 바람이 분다.

 

(3) 대기 대순환

지구 규모의 열에너지 이동을 일으키는 가장 큰 규모의 대기 순환

① 지구의 복사 평형 : 지구가 흡수하는 태양 복사 에너지양과 지구가 방출하는 지구 복사 에너지양이 같아서 온도가 일정하게 유지된다.

 

② 위도별 열수지 : 지구 전체적으로는 복사 평형을 이루고 있지만, 위도에 따라 에너지 불균형이 나타난다.

• 저위도 : 태양 복사 에너지양 > 지구 복사 에너지양
• 고위도 : 태양 복사 에너지양 < 지구 복사 에너지양
• 위도 약 40º 이하의 저위도는 에너지 과잉이, 위도 약 40º 이상의 고위도는 에너지 부족이 나타나는데, 그 양은 서로 같다. ▶ 대기와 해수의 순환 등에 의해 저위도의 과잉 에너지가 고위도로 이동하므로 지구 전체적으로는 에너지 평형을 이루고 있다.

③ 대기 대순환 구조

• 단일 순환 세포 모델(지구가 자전하지 않을 때) : 적도 지방에는 상승 기류가, 극지방에는 하강 기류가 발달하여 북반구 지상에는 북풍만, 남반구 지상에는 남풍만 분다.
• 3세포 순환 모델(지구가 자전할 때) : 지구 자전에 의한 전형력의 영향으로 3개의 순환 세포가 형성된다.

- 해들리 순환 : 적도에서 상승하여 고위도 방향으로 이동한 후, 위도 30º에서 하강하여 다시 저도로 돌아온다.

- 페렐 순환 : 위도 30º에서 하강하여 고위도 방향으로 이동한 다음 위도 60º에서 상승한다.

- 극순환 : 극에서 하강하여 저위도 방향으로 이동한 다음 위도 60º에서 상승하여 다시 극으로 이동한다.

 

※ 지구의 복사 평형

지구가 흡수하는 태양 복사 에너지의 양과 방출하는 지구 복사 에너지의 양은 같다. 그러나 위도에 따라서는 에너지 불균형이 나타나므로 대기와 해수의 순환이 일어나 에너지를 수송하게 된다.

 

※ 대기 대순환

자전하는 지구에서 위도에 따른 에너지 불균형으로 발생하며, 해들리 순환, 페렐 순환, 극순환이 있다.

 

※ 대기 순환의 규모

대기 순환은 공간 규모가 클수록 시간 규모도 크다. 전향력은 미규모와 중간 규모에서는 무시할 수 있을 정도로 영향이 작다.