Introduction to Climatology (기말대비) #1
#1. 빙하와 관련된 양의 피드백을 설명하시오. 이 효과는 지구 온난화에서 어떤 효과를 가져오는가?
빙하는 일반적으로 해양이나 토양보다 반사도가 높다. 따라서 지구 온난화로 평균 기온이 증가하면 빙하 면적이 감소하는데, 이는 태양 단파 복사를 더 잘 흡수하는 해양이나 토양의 분포 면적 비율을 늘리므로 더 많은 태양 단파 복사의 지표로의 흡수를 유발한다. 이는 지구의 평균 기온 증가를 다시 유발하므로 이는 하나의 양의 피드백을 구성한다.
이러한 효과는 지구 온난화에서 극 지역에서의 큰 온도 상승에 주요하게 기여한다.
#2. 상층운과 하층운의 복사 강제력(Cloud Radiative Forcing, CRF, CF)을 비교하시오. 왜 그러한가?
SW 적으로는 상층운과 하층운은 모두 음의 복사 강제력을 가진다. 즉, 상층운과 하층운은 모두 태양 기원의 SW를 반사시켜 지구를 냉각시키는 효과를 가진다. 그러나 LW 적으로는 다르다. 구름은 LW를 흡수 및 재방출하기 때문에, LW적으로 상층운과 하층운은 모두 양의 복사 강제력을 가진다. 상층운은 하층운에 비하여 보다 큰 복사 강제력을 가진다. 이는 고도가 높은 상층운은 낮은 온도의 영향으로 구름 온도가 낮기 때문에 지구 바깥으로 방출하는 LW의 양이 적은 반면 고도가 낮은 하층운은 높은 온도의 영향으로 구름의 온도가 높기 때문에 지구 바깥으로 방출하는 LW의 양이 크기 때문이다.
상층운의 경우 SW 복사 강제력과 LW 복사 강제력의 합은 거의 0에 가까운 반면, 하층운의 경우는 그 값이 음이다. 따라서 최근 과학자들은 하층운의 운량 분포에 관심을 크게 가지고 있다.
#3. 상층운은 주로 어떤 지역에서 주로 발달하는가? 상층운의 발달 기작과 연관하여 설명하시오. 상층운의 이러한 발달 기작은 어떠한 구름을 형성하는가?
상층운은 주로 상승 기류가 강한 지역에서 주로 발달한다. 이러한 지역의 대표적인 예시로는 ITCZ, SPCZ나 중위도의 Storm Track 등이 있다. 이는 상층운의 경우 상승 기류가 강할 때 공기가 상승 및 단열 팽창, 냉각으로 RH가 100%에 달하면서 응결이 일어나며 형성되기 때문이다. 상승 기류가 꽤 강한 경우, 때때로 구름은 대류권계면까지 도달하는데, 대류권 계면 상부 성층권은 안정하기 때문에 공기는 다시 아래로 내려오게 되므로 Anvil Cloud가 형성되게 된다. 상층운의 이러한 발달 기작은 Cumulus와 Anvil Cloud (Cirrus)를 형성하게 된다.
#4. 하층운 중에서 대양 동쪽 고기압역 부근에서 주로 발달하는 MSC (Marine StratoCumulus) 의 형성 기작에 대하여 설명하시오.
MSC는 주로 하강 기류가 발달하는 대양 동쪽 고기압역 부근에서 발달한다. 하강 기류의 발달로 침강 역전층이 발생하면, 하부 불안정 대기의 난류로 인해 해표 발 수증기가 운송되지만 역전층 위로 수송되지 못하고 침강 역전층 하부에 계속 누적되어 포화, 응결하여 구름이 형성될 수 있는 것이다.
#5. 반사도(알베도)란 무엇인가? TOA에서의 반사도는 어떻게 정의되는가? 구름은 지구 전체의 반사도에 어떠한 영향을 미치는가? 에어로졸은?
어떤 지역에서 들어온 (태양) 단파 복사 대비 반사 등으로 나가는 (태양) 단파 복사의 양을 반사도라고 한다. TOA(Top of Atmosphere)에서의 반사도는 TOA에서 태양 발 지구로 유입되는 downward SW flux 양 대비 지표나 구름, 에어로졸 등을 통해 반사되어 TOA를 통해 나가는 upward SW flux 양의 비율로 정의된다.
일반적으로 구름은 지구 전체의 반사도를 높여주는 역할을 하는데, 대다수의 구름이 SW를 반사하기 때문이다.
에어로졸은 Direct Effect와 Indirect Effect를 통해 지구 전체의 반사도를 높여준다.
#6. upward LW flux는 어떤 요소에 의하여 영향을 받을 수 있는가?
upward LW flux는 그 지역의 수증기량(LHFLX)과 구름에 영향을 받을 수 있다. 수증기는 온실 기체로 지구 장파를 흡수 및 재방출하여 upward LW flux를 감소시키는 역할을 하며, 구름 역시 그러하다. 구름이나 수증기가 많은 지역은 upward LW flux가 상대적으로 적게 나타난다.
또한 upward LW flux는 위도에도 영향을 받을 수 있다. 일반적으로 위도가 높아질수록 upward LW flux도 감소하는데, 이는 지면에서 방출되는 LW의 양 자체를 결정하는 지표면의 온도가 낮은 downward SW flux의 유입으로 낮기 때문이다.
