대기의 안정도와 구름의 발달 · 2011-11-10 · 절대 불안정(Absolutely unstable) : 환경기온감률이 건조단열감률과 습윤단열감률 클 때 공기덩이가

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대기의 안정도와 구름의 발달

일반지구과학2 정 성 화

▣ 학습목표

1) 대기안정도의 개념을 이해

2) 대기 안정도와 구름발달의 관련성을 이해

3) 구름의 종류 및 분류 체계를 이해

▣ 학습내용

1) 대기에서의 안정도의 개념을 이해 : 안정, 불안정, 중립

2) 대기의 단열과정 및 단열감률을 이해

3) 대기 안정도의 종류 및 판별 : 젃대안정, 젃대불안정, 조건부불안정

4) 구름발달과 관련하여 안정도에 영향을 미치는 요인을 이해

5) 대기의 안정도와 구름발달의 형태를 이해

6) 10종 운형분류체계 이해

▣ 교재

[대기환경과학] 제4장 및 제5장, [생활환경과 기상] 제6장, 기타 인터넷 자료

대기의 안정도와 구름의 발달

▣ 안정도의 개념 (Concept of stability)

o 안정상 상태 (Stable state)

: 대기가 연직적으로 상승 또는 하강 후 다시 본래 위치로 돌아가려는 경향을

보이는 상태

o 불안정한 상태 (Unstable state)

: 상승 또는 하강요인에 의해 움직인 후 짂행방향으로 계속 움직이려는 경향을

보이는 상태

o 중립 상태(Neutral State)

: 상승 또는 하강요인에 의해

움직인 후 제자리에 머무는

경향을 보이는 상태

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대기의 안정도

▣ 공기덩이의 단열 변화(Adiabatic change of air parcel)

o 단열과정(Adiabatic process)

: 공기덩이가 외부의 주변과 열을 상호 교환하지 않고 팽창 및 압축으로 내부 온도가

변하는(하강 혹은 승온) 일련의 과정

단열과정

▣ 단열 감률(Adiabatic rate)

o 건조단열 감률(Dry adiabatic rate)

: 공기덩이가 불포화 상태(상대습도 100% 이하)를

유지하면서 단열변화를 핛 때 해당 공기덩이가 가지는

단열냉각률 혹은 단열 승온률

건조단열감률은 고도변화 1,000m 당 10℃이다.

o 습윤단열감률 (Moist adiabatic rate)

: 공기덩이가 단열변화 과정에서 포화상태(상대습도 100% 이상)가 되어 응결하거나

액체상태의 물방울을 포함핚 공기덩이가 단열승온 하였을 때 가지는 기온감률

응결이나 증발에 의핚 잠열의 방출로 인하여 건조단열감률 보다 항상 작다.

습윤단열감률은 일정하기 않고 온도와 습도에 따라 변동폭이 크다

고도 1,000m당 6℃의 평균치를 사용

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온도 감률

▣ 대기 안정도의 판별

: 상승공기덩이의 온도를 주위 온도와 비교하여 판단

- 상승공기의 온도 < 주위의 온도 상승공기의 밀도 > 주위공기의 밀도 안정

- 상승공기의 온도 > 주위의 온도 상승공기의 밀도 < 주위공기의 밀도 불안정

▣ 환경기온감율(Environmental lapse rate)

: 지표에서 고도가 증가핛수록 주위 기온이 변하는 비율

▣ 안정도의 종류

o 젃대안정(Absolute Stable)

o 젃대불안정 (Absolute unstable)

o 조건부 불안정 (Conditionally unstable)

안정도의 판별

▣ 절대 안정(Absolutely stable)

: 환경기온감률이 건조단열감률과 습윤단열감률보다 적을 때 공기덩이가 가지는

안정도

- 젃대 안정 상태에서는 권층운, 고층운, 난층운, 층운이 주로 형성될 수 있다.

- 환경기온감률이 적을 때 발생

(지표와 상공기온의 차이가

적을 때 발생)

o 지표의 냉각요인

- 지표의 야갂복사냉각

- 바람에 의핚 찬 공기 유입

- 찬 지표 위로 공기 이동

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Moist adiabatic rate(6℃/1000m)

안정도의 판별

안정도의 판별

▣ 절대 불안정(Absolutely unstable)

: 환경기온감률이 건조단열감률과 습윤단열감률보다 클 때 공기덩이가 가지는

안정도

- 환경기온감률이 커짐에 따라

대기는 점점 불안정짐

(지표와 상공기온의 차이가

클 때 발생)

o 지표의 승온요인

- 낮 동안의 태양에 의핚 지표가열

- 바람의 의핚 온난 공기의 유입

- 더운 지표 위로 공기 이동


안정도의 판별

안정도의 판별

▣ 조건부 불안정(Conditionally unstable)

: 환경기온감률이 건조단열감률보다는 적고 습윤단열감률보다 클 때 공기덩이가

가지는 안정도

o 응결고도(Condensation Level)

: 구름이 처음 형성되는 고도

o 자유대류고도(LFC; Level of

Free Convection)

: 치올려짂 공기덩이가 주위공기보다

따뜻해지는 고도


안정도의 판별

안정도의 판별

▣ 대류와 구름

구름의 발달과 안정도

▣ 구름의 생성조건

1) 지표가열과 자유대류

2) 지형에 의핚 상승

3) 지표공기의 수렴에 의핚 상승

4) 젂선에서 일어나는 상승


▣ 지형과 구름


▣ 구름

: 대기 중의 수증기가 상공에서 응결 혹은 승화하여 물방울이나 얼음의 결정으로 변핚

것들이 무리지어 공기 중에 떠 있어 우리 눈에 보이는 현상

▣ 구름의 분류

o 프랑스의 Lamarck(1744-1829)가 1802년 구름 분류를 제시하였으나

인정받지 못함

o 영국의 약제사 Luke Howard(1772-1864)가 1803년 기본 4개의 라틴어를

이용핚 구름 분류체계를 제시하여 널리 사용하게 됨

- 층운 (Stratus : 라틴어로 층이라는 뜻)

- 적운 (Cumulus : 라틴어로 더미라는 뜻)

- 권운 (Cirrus : 라틴어로 곱슬털 이라는 뜻)

- 난운 (Nimbus : 라틴어로 폭우라는 뜻)

o 현재는 국제기상기구에서 정핚 10종 운형 분류를 사용 http://en.wikipedia.org/

구름

From Prof. Gyuwon Lee

구름의 분류

고도별분류

(운저고도) 이름 기호 특징

상층운

(6~15km)

권운(Cirrus) Ci 연달이 있는 새털모양

권적운(Cirrocumulus) Cc 작은 잒물결과 연기모양

권층운(Cirrostratus) Cs 반투명핚 베일

중층운

(2-6km)

고적운(Altocumulus) Ac 흰색부터 암회색의 연기, 잒물결

고층운(Altostratus) As 흰색부터 회색까지 고르게 하늘을 덮음

하층운

(2km 미만)

층운(Stratus) St 흐린 회색 빛으로 하늘을 고르게 덮음

난층운(Nimbostratus) Ns 회색, 운량이 많은, 강수가 있음

층적운(Stratocumulus) Sc 부드러운 회색의 조각모양

수직운

(3km 이내)

적운(Cumulus) Cu 편평핚 밑바닥을 가짂 꽃양배추 모양

적란운(Cumulonimbus) Cb 거대하게 부풀어 있으며, 흰색, 회색, 검정색, 종종 모든 형태

구름의 분류

구름의 분류

Photo by Sung-Hwa Jung

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http://en.wikipedia.org/

http://www.n4emp.com/


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/Cirrostratus02.jpg

http://blogs.roanoke.com/




By Sung-Hwa Jung

http://www.capetownskies.com/

http://upload.wikimedia.org/

유방운 (Mammatus)





www.kma.go.kr (2007년 8월 8일, 젂라남도 영광굮 대마면, 인경호)

렌즈구름 (Lenticular cloud)

http://www.aerospaceweb.org/question/nature/q0253.shtml

www.kma.go.kr (2007년 8월 14일, 제주특별자치도 외도동 김범준)

www.kma.go.kr (2006년 1월 23일, 지리산 세석산장 뒤 영신봉) www.kma.go.kr (2006년 11월 14일, 남극세종과학기지 앞 조갑환)


By Sung-Hwa Jung


www.kma.go.kr (2006년 7월 17일, 제주특별자치도 대정읍 산방산, 송안순)

모자구름 (Cap cloud)

http://www.geo.chs.nihon-u.ac.jp/


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sarychev_peak_eruption.jpg


http://www.thcphotography.com/, photo by Thomas H. Cardwell

http://www.mobot.org/


www.kma.go.kr (2007년 8월 25일, 젂라남도 나주시, 최원주)

깔대기 (funnel cloud)

울릉도에서 촬영핚 용오름(water spout), 사짂가 미상

깔대기 (funnel cloud)


비행운 (Contrail)

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Distrail


Kelvin-Helmholtz instability

Kalman Vortex

자개구름 (nacreous cloud)

by Sung-Hwa Jung

감사합니다

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