Re : 중위도에서 상하층 파동의 전파속도

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설명해 드리면 다음과 같습니다.

중위도에서는 상층의 풍속이 하층보다 강하므로 상층의 평균 풍속을 U(상)=10m/s이라 하고, 하층의 평균 풍속을 U(하)=2m/s이라 하자. 북반구 중위도 상층에서 기압골을 지나는 공기는 반시계방향으로 회전하며, 주변보다 기압이 낮기에 등압면 고도가 낮게되며(지오포텐셜이 낮아짐), 공기기둥이 낮아서 공기밀도가 커져야 하므로 기압골의 북서방향에서 한랭한 공기가 유입되어 상층 기압골은 한랭골이 된다. 따라서 상층 기압골의 서쪽에서는 한랭한 공기가 유입되어 무거우므로 하강기류로 인하여 지상에서는 고기압이 유도된다. 중위도 하층에서 기압골을 지나는 공기는 반시계방향으로 회전하며, 주변보다 기압이 낮기에 공기의 수평수렴이 있으며, 지상에서는 아래쪽이 지표나 바다이기에 막혀있어 수평수렴으로 모여든 공기는 상승기류가 된다. 하층 기압골의 서쪽에서 반시계방향으로 회전하면서 들어오는 공기는 북서쪽에서 남하하는 찬공기로 밀도가 커서 상층에 영향을 주어 상층 기압골을 더욱 강화시킨다. 하층 기압골의 남서쪽과 북동쪽에서 반시계방향으로 회전하면서 들어오는 공기는 따뜻한 공기로 지상 온대저기압의 중심은 따뜻하여 하층 기압골은 온난골이 된다.

북반구에서 온도풍은 따뜻한 쪽을 오른쪽에 두고, 차가운 쪽을 왼쪽에 두고 불므로 따뜻한 쪽을 기준으로 온도풍은 시계방향으로 분다. 지상 온대저기압의 중심은 따뜻하여 하층 기압골은 온난골이 되기에 온난이류로 인한 상층으로 갈수록 지균풍의 방향은 순전하여 점점 시계방향으로 바뀐다. 하층 기압골의 상부로 갈수록 상승기류가 있고(지오포텐셜이 높아짐), 상층으로 갈수록 지균풍의 방향은 시계방향으로 바뀌므로 하층 기압골의 동쪽에 위치하는 기압마루(시계방향 회전)가 점차 서쪽으로 이동하는 효과를 가져온다.

북반구에서 온도풍은 따뜻한 쪽을 오른쪽에 두고, 차가운 쪽을 왼쪽에 두고 불므로 차가운 쪽을 기준으로 온도풍은 반시계방향으로 분다. 상층 기압골은 한랭골이 되기에 한랭이류로 인한 상층으로 갈수록 지균풍의 방향은 반전하여 점점 반시계방향으로 바뀐다. 상층 기압골의 하부로 갈수록 하강기류가 있고(지오포텐셜이 낮아짐), 상층으로 갈수록 지균풍의 방향은 반시계방향으로 바뀌므로 상층 파동에서는 온도골(한랭골)에서 저기압성 회전이 나타나고, 하층 파동에서는 온도마루(온난골)에서 저기압성 회전이 나타난다.

상층 파동에서는 기압골에서 저기압성 회전인 반시계방향으로 바람이 불므로 시간이 지날수록 서쪽이 기압골이 되면서 상층의 파동은 점차 서쪽으로 가려고 한다. 또한 하층 기압골의 상부로 갈수록 상승기류가 있고(지오포텐셜이 높아짐), 상층으로 갈수록 지균풍의 방향은 시계방향으로 바뀌므로 하층 기압골의 동쪽에 위치하는 기압마루(시계방향 회전)가 점차 서쪽으로 이동하는 효과를 가져온다. 반면에 하층의 파동은 시간이 지날수록 동쪽이 기압골이 되면서 하층의 파동은 점차 동쪽으로 가려고 한다.

중위도에서는 상층의 풍속이 하층보다 강하므로 상층 평균류의 풍속을 U(상)=10m/s이라 하고, 하층 평균류의 풍속을 U(하)=2m/s이라 하자. 상층 파동은 점차 서쪽으로 가려고 하기에 상층 평균류의 풍속에 대한 상층 파동의 속도 C0(상)=(-)4m/s이라 하자. 여기서 (-)는 서진, (+)는 동진을 의미한다. 하층 파동은 점차 동쪽으로 가려고 하기에 하층 평균류의 풍속에 대한 하층 파동의 속도 C0(하)=(+)4m/s이라 하자. 상층 파동의 전파속도를 C(상)이라 하고, 하층 파동의 전파속도를 C(하)이라 하자.

관측되는 상대속도 = 상대방의 (절대)속도 - 관측자(평균류의 풍속)의 (절대)속도

상층에서 C0(상) = C(상) - U(상) 식이 성립하므로

상층 파동의 전파속도 C(상) = C0(상) + U(상) = (-)4m/s + 10m/s = (+)6m/s로 동진한다.

하층에서 C0(하) = C(하) - U(하) 식이 성립하므로

하층 파동의 전파속도 C(하) = C0(하) + U(하) = (+)4m/s + 2m/s = (+)6m/s로 동진한다. 

상층 파동은 점차 서쪽으로 가려고 하고, 하층 파동은 점차 동쪽으로 가려고 하는 2가지 효과가 합해져 비록 중위도에서는 상층의 풍속(평균류)이 하층보다 강하지만(즉 바람의 세기는 상층으로 갈수록 강하다) 상층 파동의 전파속도 C(상)과 하층 파동의 전파속도 C(하)는 거의 같아져서 상층과 하층의 파동이 같은 속도로 동진하여 강화시키는 효과를 내는 것이 발달하는 경압불안정 파동에서의 모습이 된다.

자세한 내용은 임용지구과학 카페에 업로드되어 있기에 살펴볼 수 있습니다.

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