대기과학(Atmospheric Science) 문답 #9. Mid-latitude Low
#1. 중위도 저기압은 왜 기상 분석에서 중요한가?
중위도 저기압은 중위도 지역에서 구름 · 강수 등 악기상을 유발하는 가장 중요한 요소이다. 따라서 중위도 지역의 기상을 이해하는데 있어서는 중위도 저기압을 이해하는 것이 매우 중요하다.
#2. 중위도 저기압은 어떤 조건 하에서 발생하는가? 그 대표적으로 발생하는 지역 중 하나인 산맥에서, 풍하측 저기압이란?
중위도 저기압은 일반적으로 온도 경도가 큰 지역 또는 연직 바람 시어가 큰 지역에서 발생한다.
대표적으로 중위도 저기압이 발생할 수 있는 지역 중 하나는 산맥의 풍하측이다. 산맥을 넘어 바람이 부는 경우, 그 풍하측에는 산맥 위쪽에는 넘어온 공기가 불지만 산맥 하부에는 바람이 약한 경우 강한 연직 윈드 시어가 발생할 수 있다. 이 때 위쪽의 공기는 베르누이 효과에 의하여 기압이 상대적으로 낮게 되고, 따라서 하층의 공기를 상층으로 유입시키게 된다. 즉, 상승 기류를 발달시키게 된다. 이러한 과정에 따라 산맥의 풍하측에서는 지상 저기압이 발달할 수도 있는데, 이 저기압을 풍하측 저기압이라 부르기도 한다.
#3. 중위도 저기압의 이동에 영향을 미치는 요소는 무엇이 있는가? 중위도 저기압의 이동은 주로 무엇에 영향을 받아 어떤 방향으로 이동하게 되는가?
중위도 저기압의 이동에는 상층 대기의 흐름, 국지적 지역의 온도 편차(온도 경도), 지형 등이 영향을 미칠 수 있다. 주로 중위도 저기압의 이동은 상층 대기의 흐름에 영향을 많이 받는데, 대체로 상층 일기도에서 등고선에 평행하게 발달하는 지균풍의 방향을 따라 중위도 저기압계는 이동해가는 편이다.
#4. 중위도 저기압의 발달 모형 중, 한대 전선론에서 중위도 저기압은 어떻게 발달하는가?
중위도 저기압의 발달 모형 중, 한대 전선론은 중위도 저기압은 한대 전선대에서 정체 전선을 형성한 남북의 온난 및 한랭 기단이 교란되면서 반시계성 회전을 보이며 중위도 저기압이 형성되고, 전선의 폐색으로 소멸하는 것으로 설명하는 중위도 저기압의 발달 과정에 대한 모형이다.
- 한대 전선대에서 남쪽의 온난 기단과 북쪽의 한랭 기단이 정체 전선을 형성. 정체 전선을 경계로 북쪽 한랭 기단역에서는 동풍이(편동풍), 남쪽 온난 기단역에서는 서풍이(편서풍) 불어 정체 상태 유지
- 국지적 온도 변화나 지형 지물 등에 의하여 정체 전선에서 요란이 발생, 반시계성 회전 시작
- 요란의 중심으로 바람이 불어 들어가며 중심에 저기압이 발달, 남서쪽에 한랭 전선, 남동쪽에 온난 전선이 형성됨
- 한랭 전선의 이동 속도는 보통 온난 전선보다 빠르기 때문에, 한랭 전선이 온난 전선을 따라잡으며 폐색 전선이 형성됨
- 온난 공기는 폐색 전선의 형성과 함께 전체적으로 들어올려지며, 저기압은 북쪽으로 cut-off됨
#5. 한대 전선론은 어떤 한계를 가지고 있는가?
한대 전선론은 우선 전선을 불연속적으로 가정한 문제가 있다. 실제 전선은 성질이 다른 기단의 좁은 전이대로서 연속적인데 한대 전선론은 전선을 불연속적으로 가정하였다.
또한 한대 전선론은 상층과 하층 기압계 발달의 영향을 잘 설명하지 못하는 문제점이 있다. 실제로 지상 기압계의 발달과 상층 기압계 및 상층의 대기 흐름은 밀접한 관련이 있는데, 한대 전선론으로서는 이를 설명하기 어렵다.
#6. 편서풍 파동이란 무엇인가?
상층의 편서풍은 남북으로 요란하면서 진행하는데, 이처럼 상층 편서풍이 진동하며 진행하는 것을 편서풍 파동이라 한다.
#7. 경압 대기와 순압 대기란 무엇인가?
일반적으로 등고선(등압선)과 등온선이 교차하지 않는 대기를 순압 대기라 하고, 등고선(등압선)과 등온선이 교차하는 상태의 대기를 경압 대기라 한다. 경압 대기는 등온선이 등고선과 평행하지 않으므로 서로 다른 온도의 공기가 바람에 의하여 혼합될 수 있다.
#8. 중위도 저기압의 발생을 설명하는 이론에서 경압 파동 이론이란 무엇인가?
상층에서의 대기의 발산 · 수렴이 지상 저기압계 발달에 큰 영향을 미친다는 중위도 저기압의 발생 설명 이론을 경압 파동 이론이라 한다.
경압 파동 이론에 따르면, 상층 대기에서 기압골의 동쪽은 바람의 속도가 빨라지므로 발산역이 되며, 기압골의 서쪽은 바람의 속도가 느려지므로 수렴역이 된다. 그런데 발산역의 경우 부족한 공기를 채우기 위하여 하층에서 공기를 끌어오므로 상승 기류를 발달시키게 되며, 수렴역의 경우 역으로 공기를 내보내기 위하여 하층으로 공기를 침강시키므로 하강 기류가 발달하게 된다. 따라서 기압골의 동쪽 발산역 하부 지상에서는 상승 기류로 인하여 지상 저기압이 발달하며, 기압골의 서쪽 수렴역 하부 지상에서는 하강 기류로 인하여 지상 고기압이 발달한다.
#9. 경압 파동 이론에 따르면, 중위도 저기압에서 상층 기압계가 지상 기압계에 비하여 서편화되어 있는 경우와 상층 기압계가 지상 기압계에 비하여 동편화되어 있는 경우 각각 지상 기압계는 어떻게 되는가? 상층 대기 흐름의 특징을 고려하면, 지상 기압계는 보통 경압 파동 이론에서 어떻게 되는가?
경압 파동 이론에 따르면, 일반적으로 중위도 저기압의 발달에서 상층 기압계가 지상 기압계에 비하여 서편화되어 있는 경우는 상층의 발산역이 지상 저기압의 상부에 위치하므로, 상승 기류를 강화시켜 지상 저기압을 강화시킨다. 비슷한 과정으로, 이 경우 상층의 수렴역은 지상 고기압의 상부에 위치하므로, 하강 기류를 강화시켜 지상 고기압을 강화시킨다.
중위도 저기압의 발달에서 상층 기압계가 하층 기압계에 비하여 동편화되어 있는 경우는 상층의 발산역이 지상 고기압의 상부에 위치하므로, 하강 기류를 약화시켜 지상 고기압을 약화시킨다. 비슷한 과정으로, 이 경우 상층의 수렴역은 지상 저기압의 상부에 위치하므로, 상승 기류를 약화시켜 지상 저기압을 약화시킨다.
일반적으로 상층의 대기 흐름은 지상의 대기 흐름보다 빠르다. 따라서 상층 기압계의 편서풍에 따른 동진은 지상 기압계보다 빠르다. 일반적으로 상층 기압계에 의하여 발달한 지상 기압계는 초기에는 지상 기압계보다 상층 기압계가 서편화되어 있으므로 강화되다가, 상층 기압계가 동진하여 점차 지상 기압계보다 동편화됨에 따라 약화되다가 소멸된다.
