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대기와 해양의 운동

2012. 2 학기 인천대학교 지구과학. 대기와 해양의 운동. 대기 / 해양이 움직이는 이유. 태양복사에 의한 지표면의 위도별 차등 가열 Why? 태양빛과 지표면이 이루는 ( ) 차이 , 즉 태양빛의 입사 ( ) 차이 때문 고위도로 갈수록 햇빛은 점점 비스듬히 지표면에 들어오게 되어 같은 시간동안 같은 양의 햇빛을 받아도 저위도에 비해서 따뜻하지가 않다. 연평균 복사량의 위도 분포. 들어오는 태양복사 에너지는 위도별로 차이가 크다

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대기와 해양의 운동

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Presentation Transcript

  1. 2012. 2학기인천대학교 지구과학 대기와 해양의 운동

  2. 대기/해양이 움직이는 이유 • 태양복사에 의한 지표면의 위도별 차등 가열Why? 태양빛과 지표면이 이루는 ( ) 차이, 즉태양빛의 입사 ( ) 차이 때문 • 고위도로 갈수록 햇빛은 점점 비스듬히 지표면에 들어오게 되어같은 시간동안 같은 양의 햇빛을 받아도 저위도에 비해서 따뜻하지가 않다

  3. 연평균복사량의 위도 분포 • 들어오는 태양복사 에너지는 위도별로 차이가 크다 • 지구복사로 나가는 열량은 위도별로 차이가 크지 않다 • 저위도: 들어오는 열량 > 나가는 열량고위도 :< Q. 그러면, 왜 저(고)위도 지방은 매년 일방적으로 온도가 증가(감소)하지 않는 것일까?

  4. 2011. 2학기인천대학교 지구과학 대기의 운동(기류)

  5. 대규모 공간 스케일이 큰 현상은시간 스케일도 길다! 종관규모 중규모 미규모 http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter9/scales.html

  6. 공간적 규모 • 대규모 (large-scale): 무역풍, 편서풍 파동, 계절풍 • 종관규모 (synoptic scale): 고기압, 저기압, 태풍 • 중규모 (meso-scale): 해륙풍, 산곡풍, 뇌우 • 미규모 (microscale): 대기 경계층 내의 난류(turbulence), 와동(eddy)

  7. 공간적 규모 • 대규모 (large-scale): 편서풍 파동, 무역풍, 계절풍 • 종관규모 (synoptic scale): 고기압, 저기압, 태풍 • 중규모 (meso-scale): 뇌우, 해륙풍, 산곡풍 • 미규모 (microscale): 대기 경계층 내의 난류(turbulence), 와동(eddy)

  8. 해들리 순환 Q. 해들리 순환이 30도 이상으로 넘어가지 못하는 이유는? Image courtesy of Tinka Sloss

  9. 바람과 기압과의 관계 • 지균풍- 기압경도력, 전향력이 균형- 오른쪽에 고압, 왼쪽에 저압을 두고 부는 바람- 해양의 ( )와 같은 개념 • 경도풍:(기압경도력)과(전향력+원심력)이 균형 • 대규모의 운동, 상층에서 잘 성립

  10. 바람과 기압과 온도와의 관계 • 온도풍 (VT)- 지균풍의 연직적 차이(V상-V하)- 오른쪽에 고온, 왼쪽에 저온을 두고부는 바람 • 온도풍 관계온도의 수평 경도와지균풍의 연직 변화의 관계남북방향의 기온경도에 의해서풍의 지균풍이 고도에 따라 증가 극 적도 Q. 녹색 동그라미 표시는?1.동풍 2.서풍 3.남풍 4.북풍

  11. 편서풍 파동 • 위도별 차등 가열 남북간 수평 온도 차이가 증가 고도에 따른 편서풍의 증가 비율이 커짐 불안정해지면서 파동(수 천 km 파장)이 발생 이 파동이 굽이 치는 동안,북측의 한기를 아래로, 남측의 난기를 위로 수송함

  12. 편서풍 파동 • 실내 실험

  13. 계절풍

  14. 공간적 규모 • 대규모 (large-scale): 편서풍 파동, 무역풍, 계절풍 • 종관규모 (synoptic scale): 고기압, 저기압, 태풍 • 중규모 (meso-scale): 뇌우, 해륙풍, 산곡풍 • 미규모 (microscale): 대기 경계층 내의 난류(turbulence), 와동(eddy)

  15. 고기압, 저기압 • 상층의 편서풍 파동은 지상의 H과 L을 발생시킴 중위도 온대저기압

  16. 강수량의 1st peak: 열대수렴대에서의 활발한 대류활동 • 강수량의 2nd peak: 중위도에서의 온대저기압

  17. 대기 중 열의 북쪽 수송량 a: 전수송량 b: 해들리 순환 c: 편서풍 파동(a = b + c) 중위도에서는 c가, 저위도에서는 b가 남북수송을 담당함

  18. 대기 대순환 모델의 변천 Fig. 1. Three models of the general circulation:(a) a simple single cell in each hemisphere; (b) a more realistic three-cell circulation; (c) an accurate modelshowing the role of waves in middle latitudes. N, North Pole; S, South Pole; H, high pressure; L, low pressure. http://science.jrank.org/pages/47609/general-circulation-atmosphere.html

  19. 태풍 • 열대저기압(전선이 없음)

  20. http://www.satam119.com/bbs/board.php?bo_table=894&wr_id=41

  21. 역할적도-극 지역 간 에너지(온도,수분) 차이를 조절 • 발생 조건1) +- 5도 이상의 위도 지역 2) 따뜻한바다(26.5도 이상)3) 조건부 불안정 대기: 고온다습한 대기 4) 작은 저기압성 소용돌이들5) 수렴성 주변 기류: 무역풍의 수렴(ITCZ)6) 편동풍 파동: 북동무역풍 내에서 발생한 수평 파동* ITCZ: Inter-Tropical Convergence Zone (적도수렴대)

  22. 극-적도간 온도차가 앞으로 더욱 커진다면, 태풍의 발생 개수는 증가할까 감소할까? 증가 1, 감소 2

  23. 발생 지역 및 이동 경로

  24. 공간적 규모 • 대규모 (large-scale): 편서풍 파동, 무역풍, 계절풍 • 종관규모 (synoptic scale): 고기압, 저기압, 태풍 • 중규모 (meso-scale): 해륙풍, 산곡풍, 뇌우 • 미규모 (microscale): 대기 경계층 내의 난류(turbulence), 와동(eddy)

  25. 해륙풍 • 규모와 주기에 차이가 있을 뿐 원리는계절풍과 동일 • 인천대는여름에해풍으로 인한 기온의냉각이 있음?

  26. 산곡풍

  27. 공간적 규모 • 대규모 (large-scale): 편서풍 파동, 무역풍, 계절풍 • 종관규모 (synoptic scale): 고기압, 저기압, 태풍 • 중규모 (meso-scale): 해륙풍, 산곡풍, 뇌우 • 미규모 (microscale): 대기 경계층 내의 난류(turbulence), 와동(eddy)

  28. 행성 경계층 (PBL) = 대기 경계층 자유대기 상단역전층 흡입지대 잔류층 혼합층 안정경계층 접지층

  29. 혼합층의 두께 - 약 1 ~ 2 km 두께- 봄, 가을에 발달

  30. 마찰의 영향 • 풍속의 약화 + 풍향의 변화 • 지상풍:대기 경계층(지상)에서는 지면 마찰 때문에등압선에 평행하게 바람이 불지 않고,고기압의 중심에서는 바람이 불어 나오고저기압의 중심에서는 바람이 불어 들어간다

  31. 기압경도력 지균풍 (상층풍) 전향력 지상풍 마찰

  32. 거의 전체층:수압경도력=원심력(각운동량 보존) • 마찰:- 수평 운동량의 연직 하방 전달- 연직방향의 운동량 경도 약화 • 찻 잔 속의 역학:1차 순환 (primary cir.)- 차 전체의 주된 순환2차 순환 (secondary cir.)- 잔 밑바닥의 마찰로 발생-spin-down의 가속화 밑바닥 부근:마찰로 인해 ( ) 약화 수압경도력>( ) 중심을 향해 수렴,상승

  33. 큰 규모에서 작은 규모로 에너지가 전달/소산됨! http://apollo.lsc.vsc.edu/classes/met130/notes/chapter9/scales.html

  34. 2011. 2학기인천대학교 지구과학 해양의 운동 (해류)

  35. 난류와 한류 (why? 증발) (why? 식물성 플랑크톤 적음)

  36. 해류 • 해수의 흐름 • 형성 원인에 따라1) 취송류: 바람에 의한 표층 해류. 풍성해류. 마찰류2) 경사류: 기압차, 물의 유입 등 해면경사에 의한 해류 ex) 적도 반류3) 밀도류: 밀도(수온,염분)차에 의한 해류. 심층류4) 지형류: 수압경도와 전향력의 균형에 의한 해류 • 보류: 보충류 ex) 용승류, 침강류

  37. 작용하는 힘 • 압력 경도력- 기압/수압 경도력 • 전향력 해수 저수압 고수압 저수압 저수압 ㅎ

  38. 에크만 취송류 취송류 약 100 m,유속 1/수십 남반구에서는 왼쪽 90도 방향 마찰층: 에크만 층

  39. 지형류 • 북태평양해류 • 북적도 해류

  40. 보류 • 용승(upwelling) / 침강(downwelling) • 북반구 대륙의 서안의 경우

  41. 미국서부 • 해수면 온도 분포 • 노랑~빨강은? • 보라색은?

  42. 표층 해양의 순환 캘리포니아해류

  43. 서안강화 현상 지구 자전의 영향으로, 유속이 빠르고 폭이 좁은 해류가 서쪽 해안에 나타나는 현상

  44. 심층 해양의 순환 (열 염분 순환) • 해수의 온도(열)와 염분의 차에 의한 밀도차에 의해수온약층 아래에서 천천히 흐르는 해수의 흐름 침강지역:1) 남극대륙 웨델 해2) 북대서양 그린란드 해의 냉각 및 결빙 염분 증가 밀도 증가 침강 심층수 순환 가동 순환주기: 평균 500년~2000년

  45. 역할1) 표층 순환과 달리, 전 수심에 걸쳐서 일어나는 순환 해수 순환 및 극-적도 지역간 열적 평형에 기여2) 용존 산소가 풍부한 표층 해수를 심해로 운반  심해 생물 생존 • 지구온난화로 빙하 융해  극 지역 해수 염분 감소  밀도 감소  해수의 침강 약화  심층 순환 약화  극-적도간 온도차 증가  기상현상 악화

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