기단과 전선 / 고기압과 저기압 / 물은 증발해서 수증기가 되기 위해 에너지를 필요로(주위의 열 흡수)하고, 응결할때 열을 방출한다

[패러글라이딩 강사]

기단

일기현상의 원인을 간략하게 설명할 때 사용되는 개념으로, 성질이 일정하고 거대한 공기덩어리. 발생지에 따라 고유한 성질을 가진다

기단의 형성

대규모의 공기덩어리가 일정한 성질을 가지려면, 기단이 생성되는 지역은 넓은 범위에 걸쳐 일정한 성질을 가지고 평지이며 바람이 약해야 한다. 따라서 기단은 주로 넓은 대륙 위나 해양 위에서 발생한다. 일반적으로 바람이 약한 저위도 지방과 고위도 지방에서 형성되며, 특히 정체성 고기압권이나 기압경도가 작은 거대한 저기압권에서 형성되기 쉽다. 중위도대는 편서풍이 강하고 저기압이나 전선 등이 자주 발생하기 때문에 기단이 형성되기 어렵다.

발생지의 영향을 받아 대륙에서 발생된 것은 건조하고 해양에서 발생된 것은 습하다. 보통 기단의 수평 방향의 범위는 수백∼수천 ㎞이고, 높이는 일반적인 분류에서는 1∼수 ㎞, 대기대순환에 의한 분류에서는 8∼20 ㎞이다.

기단의 변질
기단은 발생한 지역에서 다른 지역으로 이동하면서 변질되기 시작하여, 주로 온도와 수증기 함량이 변한다. 온도는 기단이 남북방향으로 이동하여 지표의 온도가 발생지와 다를 때, 가열이나 냉각 과정을 통해 변한다. 그리고 수증기 함량은 수증기의 연직운동을 통하여 비의 형태로 방출되거나 지표층에서 증발로 인해 유입된다. 강제적인 상승기류 또한 기단을 변질시킨다. 대표적인 예로 습한 기류가 산맥을 타고 넘는 동안 비가 내려 습기가 줄어들고 가열되어 본래의 성질을 잃어버리는 경우가 있다

한반도 주변의 기단과 날씨

우리나라에 영향을 주는 기단으로는 시베리아기단(한랭건조), 오호츠크해기단(한랭다습), 북태평양기단(고온다습), 양쯔강기단(온난건조), 적도기단(고온다습) 등이 있다. 각 기단마다 특성이 있으므로 어느 기단이 지배적인가에 따라 날씨를 예측할 수 있다

우리나라의 여름철은 북태평양기단이 지배적이고, 장마가 시작되기 전에 오호츠크해기단이 때때로 영향을 준다. 그리고 장마철에는 오호츠크해기단과 북태평양기단, 시베리아기단이 번갈아서 또는 혼합되어 지배적인 영향을 미친다. 이 밖의 계절에는 시베리아기단이 우세한데, 겨울철에는 시베리아에서 한반도까지 직접적으로 영향을 미치는 반면, 여름에 가까워질수록 중국대륙을 통해 변질된 상태로 영향을 미친다

전선

고기압과 저기압

구름의 형성 

구름은 어떻게 만들어지는가? 

구름에는 파란 하늘에 떠 있는 흰 구름, 소나기를 몰고 오는 검은 구름 등 

종류가 많고, 종류에 따라 원인과 만들어질 때의 주변 환경이 다르지만,

기본적으로 다음 몇가지 사실에 기초해,구름의 형성을 이해할 수 있다. 

대기중의 최대 가능 수증기량은 온도에 비례한다. 

액체인 물은 증발해서 수증기가 되기 위해 에너지를 필요로 한다. 

분자의 운동에너지는 온도에 비례하며, 따뜻한 물은 더 빨리 증발한다. 

실례로, 

세탁물은 겨울보다 여름에 빨리 마르고, 

수영장 둘레의 뜨거운 시멘트 포장은 빨리 마르며, 

지하실의 물이 마르는데는 시간이 걸리는 것을 볼 수 있다. 

이것은 또한 이슬이 낮이 아니라 밤에 형성되는 원인이기도 하다. 

기온이 낮을 때 공기중에 포함된 수증기량은 상대적으로 적으며, 

여분의 수증기는 이슬로 응결하게 된다. 

물은 응결할때 열을 방출하며, 증발할때 열을 흡수한다. 

욕조나 수영장에서 물밖으로 나왔을때 갑작스런 추위를 느끼게 된다. 

그 이유는

몸에 묻은 물이 증발함에 따라 주변의 열을 빼앗아가기 때문이다. 

수증기가 응결할 때는 주변에 열을 내놓는 역작용이 일어난다. 

높이 올라감에 따라 공기는 냉각되고, 내려감에 따라 가열된다. 

공기덩이가 상승할때,주변의 기압은 낮아져 팽창을 하게 된다.단열팽창

공기는 팽창할때 주변공기를 밖으로 밀어내기 위해 에너지를 소모하게 되며,공기내 분자는 에너지를 잃고 느려진다. 

온도는 분자에너지의 측정이기때문에 분자가 느려짐에 따라 온도도 떨어지게 된다.공기가 하강하면 주변 공기에 의해 압축되고, 에너지를 얻어 가열되는 반대 현상이 일어난다. 

대류권내 최하층 5~20km의 공기는 상하 운동이 많지만,기온은 고도에 따라 일정하게 떨어진다.(올라갈수록,고도100M당 1℃정도씩 기온 하강)

상승하는 공기는 1km당 10℃정도 냉각된다. 

평균적으로 높이 올라갈 수록 건조한데,

기온이 낮을수록 포함하는 수증기량이 적기 때문이다. 

공기덩이가 높이 올라가면서, 수증기가 응결할 정도로 냉각된다.

공기덩이가 상승하면 수증기가 응결되기 시작하는데 이런 고도를 상승응결고도 (LCL)라 한다. 

수증기가 응결되면, 냉각은 늦어진다.

수증기 응결에 의해 방출된 열은 

팽창에 의한 공기의 냉각을 부분적으로 상쇄한다.

관측에 의하면 냉각율은 1km당 6℃정도이다. 

방출열 때문에 공기의 냉각속도는 느려지며, 

구름은 부력때문에 더 오래, 더 크게 성장할 수 있다.

[미스터 CHA]

따라서, 기온은 결코 이슬점온도보다 작아질 수 없으며, 공기가 초기의 이슬점온도보다 낮아지면 이슬점온도도 기온과 똑같이 낮아지고, 초과된 수분은 이슬, 안개 또는 구름으로 응결됩니다.

[미스터 CHA]

이슬점온도가 영하라도 기온은 영하일 수도 있고 영상일 수도 있으므로, 실제 물이 얼수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 따라서, 물이 어는 것에 대해서는 현재기온을 참고하시면 됩니다

[미스터 CHA]

또한,6,7월중 일기도상에 녹색선과 빗금으로 된 것은 노점온도 20도이상인 구역입니다. 이 지역은 많은 노점온도가 높으므로 북태평양고기압의 영향을 받는 지역이라고 추측할 수 있습니다. 녹색선이 북쪽으로 많이 올라올 수록 북태평양고기압의 세력이 강하다고 할 수 있습니다.

[미스터 CHA]

노점온도 계산식이 궁금합니다. 습도와 온도에 따라서 변하는 걸로 알고 있는데 계산식의 정보를 찾을수가 없군요. 대략적인 표의 형태로된 자료도 함께 알수 있으면 더욱 좋겠습니다. / 먼저 증기압과 포화수증기압의 개념에 대하여 이해를 하셔야합니다. 증기압이란 공기중에 포함되어 있는 수증기의 압력을 말하며 포화수증기압이란 그 온도에서 완전히 포화가 되었을때 수증기가 가지는 압력을 의미합니다.

[미스터 CHA]

즉 수증기량이 일정할 경우 온도를 내려 그 수증기압이 포화수증기압이 되는 온도가 바로 노점온도입니다. 그러므로 해당온도의 증기압을 구해야합니다. 증기압은 Sprung의 공식으로 e=E"-AP(t-t")/755 (e:증기압, E":습구온도의 포화증기압, A:상수, P:기압, t:기온, t" :습구온도) 입니다. 이미 습도를 알고 있으므로 습구온도를 구할 수 있습니다. 이 증기압이 포화증기압이 되는 온도이므로 Goff-Gratch의 계산식에 대입하시면 노점온도를 구하실수 있습니다.