***2018년에 정리한 내용입니다***
지구과학1
02. 생동하는 지구
2. 유체 지구의 변화
1] 기압과 날씨
1. 기단
-넓은 지역에 걸쳐 성질(온도, 습도)이 비슷해진 공기덩어리 (=> 지표면의 성질을 닮아감)
1) 기단의 분류
① 온도에 따른 분류 : 열대기단, 한대기단, 온난기단, ...)
② 습도에 따른 분류 : 해양성기단, 대륙성기단, ...)
| 한대기단 (한랭) | 온대기단 (온난) | |
| 대륙성기단 (건조) | 겨울, 한랭건조 예시) 시베리아 기단 |
봄, 가을 온난건조 예시) 양쯔강 기단 |
| 해양성기단 (습윤) | 초여름, 한랭습윤 예시) 오호츠크해 기단 |
여름, 온난다습 예시) 북태평양 기단 |
2) 우리나라에 영향을 미치는 기단
① 오호츠크해 + 북태평양 기단 = 장마전선 형성
② 북태평양 기단의 영향으로 인해 무더위 발생
③ 적도기단의 영향으로 태풍 발생
④ 시베리아 기단의 확장과 쇠퇴로 인해 삼한사온 현상
| 구분 | 성질 | 계절 | 특징 |
| 양쯔 강 기단 | 온난 건조 | 봄, 가을 | 황사, 꽃샘추위 |
| 오호츠크 해 기단 | 한랭 다습 | 초여름 | 장마 전선 형성 |
| 북태평양 기단 | 고온 다습 | 여름 | 무더위, 열대야 |
| 시베리아 기단 | 한랭 건조 | 겨울 | 한파 |
3) 기단의 변질
- 기단이 형성된 지역을 벗어나면 변질될 가능성이 높아짐
① 한랭한 기단의 변질 (한랭한 기단이 따뜻한 바다 위로 이동하는 경우)
▶ 하층 가열 + 수증기 공급
→ 기층 불안정
→ 적란운, 소나기, 폭설
예시) 시베리아 기단이 서해를 지날 때
② 온난한 기단의 변질 (온난한 기단이 차가운 바다 위로 이동하는 경우)
▶ 하층 냉각 + 수증기 공급
→ 기층 안정
→ 층운, 이슬비, 안개
예시) 북태평양 기단이 북상할 때
■ 푄현상 (높새바람)
- 수평으로 이동하던 구름이 산을 넘은 후, 넘기 전보다 고온건조해지는 현상
- 공기 덩어리가 이동하다가 산을 만나 강제로 상승하게 되어 단열팽창으로 인해 구름이 발생하고 비를 뿌리게 된다. 그 이후 산을 하강할 때에는 단열압축으로 인해 기온이 상승하고 건조한 상태가 된다.)
→ 여름철, 오호츠크해기단이 태백산맥을 넘으며 발생
■ 꽃샘추위
- 이동성 고기압과 온대저기압의 영향으로 발생
- 고기압이 통과할 때에는 맑았다가 저기압이 통과할 때에는 시베리아기단의 세력이 회복하여 추워짐
2. 전선
- 전선면 : 성질이 다른 두 공기(기단)가 만나 생기는 경계면
- 전선 : 전선면과 지표면이 만나는 선
→ 전선면을 기준으로 성질이 다른 두 공기덩어리가 만나는 것이므로 전선을 통과하면 날씨 변화가 발생
1) 전선의 종류
(1) 온난전선
- 따뜻한 기단이 찬 기단을 타고 올라가며 형성
① 전선면 기울기가 완만
② 전선의 이동 속도가 느림 (찬 공기가 무겁기 때문)
③ 층운형 구름 형성, 전선 앞쪽 넓은 범위에 지속적인 강수(이슬비) 발생
④ 전선 통과 후 기온 상승, 기압 하강
(2) 한랭전선
- 차가운 기단이 따뜻한 기단 아래로 파고 들어가 따뜻한 기단을 밀어 올리며 형성
① 전선면 기울기가 급함
② 전선의 이동 속도가 빠름 (따뜻한 공기가 가볍기 때문)
③ 적운형 구름 형성, 전선 뒤쪽 좁은 범위에 소나기성 강수 발생
④ 전선 통과 후 기온 하강, 기압 상승
| 구분 | 이동 속도 | 전선면의 기울기 | 구름 | 강수 | 전선 통과시 |
| 온난 전선 | 느림 | 완만함 | 층운형 | 이슬비 | 기온 상승, 기압 하강 |
| 한랭 전선 | 빠름 | 급함 | 적운형 | 소나기 | 기온 하강, 기압 상승 |
(3) 정체전선
- 두 기단의 세력이 비슷하여 이동이 거의 없는 전선
- 예시) 장마전선(집중호우) : 오호츠크해기단 + 북태평양기단
(4) 폐색전선
- 한랭전선이 온난전선보다 속도가 빠르기 때문에 서로 겹쳐져서 생기는 전선
- 온난전선과 한랭전선 중 하나의 전선 특징만 가지게 됨
① 온난형 폐색전선
- 한랭전선 쪽 찬 공기가 온난전선 쪽 찬 공기보다 따뜻할 경우, 타고 오르며 형성
② 한랭형 폐색전선
- 한랭전선 쪽 찬 공기가 온난전선 쪽 찬 공기보다 더 차가울 경우, 아래로 파고들며 형성
3. 고기압과 저기압
- 기압 : 공기가 누르는 힘 (∝ 공기의 양)
1) 고기압
- 주위보다 상대적으로 기압이 높은 곳
① 북반구에서는 시계방향으로 공기가 발산 (남반구 반시계)
② 발산 → 하강기류 → 단열압축 → 기온상승 → 구름소멸 → 맑음
③ 특징에 따른 분류 - 온난 고기압, 한랭 고기압
④ 움직임에 따른 분류
- 정체성 고기압 : 한 곳에 오래 머물며 움직임이 거의 없는 고기압 (예시. 시베리아고기압, 북태평양고기압)
- 이동성 고기압 : 비교적 규모가 작으며, 이동하는 고기압 (예시. 양쯔강 고기압)
2) 저기압
- 주위보다 상대적으로 기압이 낮은 곳(공기의 양 ↓)
① 북반구에서는 반시계방향으로 공기가 수렴
② 수렴 → 상승기류 → 단열팽창 → 기온하강 → 구름형성 → 흐름
③ 생성위치에 따른 분류 - 온대 저기압, 열대 저기압
4. 온대저기압
- 중위도 온대지방 (찬 공기와 따뜻한 공기가 만나는 지역)에서 발생한 전선을 동반한 저기압
- 편서풍에 따라 서에서 동으로 이동
1) 온대저기압의 에너지원
- 찬 공기와 따뜻한 공기가 섞이며 발생하는 위치에 에너지의 감소가 운동에너지로 전환
2) 온대저기압의 구조
3) 온대저기압의 발생과 소멸
사진
| 구분 | 온난 전선 통과 전 | 온난 전선과 한랭 전선 사이 | 한랭 전선 통과 후 |
| 풍향 | 남동풍 | 남서풍 | 북서풍 |
| 날씨 | 이슬비 | 맑음 | 소나기 |
| 기온 변화 | - | 상승 | 하강 |
| 기압 변화 | - | 하강 | 상승 |
2] 태풍
1. 태풍
- 태풍 중심에서 지름이 약 50km에 이르는 범위
- 중심 부근의 최대 풍속이 17m/s 이상인 폭풍우를 동반하는 저기압
1) 발생과 소멸 및 에너지원
(1) 태풍의 발생
- 표층 수온이 약 26℃ 이상이며, 위도 5˚~25˚사이(전향력) 열대 해상(수증기)에서 발생
- 고온다습한 저위도 해상에서 불안정한 대기가 열과 수증기를 공급받아 강력한 태풍으로 성장
(2) 에너지원
- 대기에 공급된 수증기 응결로 인한 잠열
(3) 소멸
① 육지에 상륙 : 해수로부터 받는 열과 수증기 공급이 감소, 마찰력이 증가하여 풍속 감소
② 해수온도가 낮은 해상에 도달
■ 육지 상륙 → 수증기 공급 차단, 지표면과의 마찰 → 태풍 소멸
■ 태풍이 소멸되어도 날씨는 전반적으로 맑지 않다 → 저기압으로 잔존하기 때문
2) 특징
① 등압선이 원형으로 조밀하게 형성(전선 X)
② 포물선을 그리며 북상 (→ 무역풍, 편서풍, 북태평양 고기압의 영향을 받아 이동방향 결정)
■ 저위도 → 고위도로 포물선 궤도로 북상
■ 북서진(저위도 무역풍 영향) → 북동진(고위도 편서풍 영향)
■ 편서풍의 영향을 받는 지역에서 이동 속도가 빨라짐
③ 중심기압이 낮을수록 강함
④ 역할 : 대규모 에너지 순환, 물 공급
3) 태풍의 구조
- 지표면의 강한 상승기류로 인해 두꺼운 적운형 구름이 발생하며, 중심으로 갈수록 풍속 강화 및 기압 하강
■ 태풍의 눈
- 태풍의 중심을 의미하는 것으로, 풍속이 약하고 약한 하강기류가 발생 (적란운 발달 X)
- 구름이 거의 없고 바람이 (거의 없는) 약한 맑은 지역
- 태풍의 중심은 기압이 매우 낮음
- 태풍의 눈 주변에는 중심부로 갈수록 강한 상승 기류에 의해 거대한 구름벽(적란운)이 형성되기 때문에, 밖에서 들어오는 바람이 벽에 가로막혀 상승하게 됨
4) 태풍에 의한 피해
- (북반구) 태풍의 진행 방향에 대해 오른쪽 반원은 위험반원, 왼쪽 반원은 안전반원
① 위험반원 : 태풍의 풍향과 대기대순환의 바람방향과 일치 (풍속과 피해가 크다)
② 안전반원 : 태풍의 풍향과 대기대순환의 바람방향과 반대 (풍속과 피해가 작다)
■ 태풍에 의한 풍향 변화
■ 온대저기압과 태풍
| 온대저기압 | 태풍 | |
| 에너지원 | 밀도차이로 발생한 위치에너지의 감소로 인해 생긴 운동에너지 | 수증기 응결로 인한 잠열 |
| 이동경로 | 서 → 동 (편서풍) | 포물선 (편서풍, 무역풍, 북태평양고기압) |
| 전선유무 | O (한랭, 온난) | X |
3] 다양한 기상 현상들
1. 뇌우
- 강한 상승 기류에 의해 적란운이 발달하면서 천둥, 번개와 함께 소나기가 내리는 현상
1) 발달조건 (불안정한 대기)
① 국지적으로 가열된 공기가 활발하게 상승하는 경우
② 한랭전선에서 찬 공기 위로 따뜻한 공기가 상승하는 경우
③ 온대저기압이나 태풍에 의해 강한 상승기류가 발생하는 경우
2) 피해
- 집중호우, 우박, 돌풍, 번개 등을 동반하기 때문에 순식간에 재산 및 인명 피해
2. 호우
- 시간과 공간의 규모에 관계없이 많은 비가 연속적으로 내리는 현상
- 한 시간에 30mm 이상이나 하루에 80mm 이상의 비가 내리는 경우에 집중호우
1) 발달조건 (불안정한 대기)
① 강한 상승기류에 의해 형성되는 적란운에서 발생
② 장마전선이나 태풍, 발달한 저기압의 가장자리에서 대기가 불안정한 경우
③ 태풍이 밀고 온 따뜻한 공기가 북쪽의 찬 공기와 만나 발생
3. 토네이도
- 강력한 상승기류에 의해 발생하여 강하게 회전하는 깔때기 모양의 회오리바람
- 적란운의 강한 상승기류가 수증기를 끌어올리고, 수증기 응결에 의한 잠열 공급으로 강한 회전 및 수렴이 발생하여 토네이도로 성장
| 토네이도 (육지에서) | 태풍 (해상에서) |
| 수직 > 수평 | 수직 < 수평 |
| 위에서 아래로 형성 | 아래에서 위로 형성 |
4. 해일
- 폭풍이나 지진, 화산폭발 등에 의하여 바닷물이 비정상적으로 높아져서 육지로 넘쳐 들어오는 현상
- 밀물일 때 해일이 일어나면 피해가 더 큼
1) 발생 원인에 따른 분류
① 폭풍해일 : 태풍 등에 의한 기압저하에 따른 수면 상승 또는 바람에 의한 해수면 유동 (강한 저기압 or 태풍)
② 지진해일(쓰나미) : 해저에서 발생하는 지진이나 화산활동에 의한 해일 (화산폭발 or 지진)
5. 폭설
- 갑자기 많은 눈이 내리는 현상
1) 발생원인
① 겨울철 저기압 통과 시 발생
② 시베리아 고기압이 남하하면서 해수로부터 열과 수증기를 공급받아 발생
6. 그 외 기상현상들
- 열대야 : 밤 최저기온이 25℃ 이상 지속되는 현상
- 황사 : 건조한 사막지대에서 바람에 날려 올라간 미세한 토양 입자가 편서풍을 따라 운반 (기권 ↔ 지권)
4] 일기예보
1. 일기예보 과정과 해석
1) 일기예보 과정
- 기상관측 및 정보 수집 → 일기도 작성 및 분석 → 예상 일기도 작성 → 일기예보
2) 일기도 해석 및 기호
- 등압선이 좁을수록 풍속이 강함
- 바람은 고기압에서 저기압으로 불어감
5] 대기대순환과 해류
1. 대기 순환의 규모
- 대기의 움직임을 수평 및 시간 규모에 따라 분류
| 수평규모 | 시간규모 | 현상 | |
| 미규모 | 1km 이하 | 수초 ~ 수분 | 난류, 토네이도 |
| 중간규모 | 1 ~ 100km | 수분 ~ 1일 | 뇌우, 해륙풍, 산곡풍 |
| 종관규모 | 100 ~ 1000km | 일 ~ 1주 | 고기압, 저기압, 태풍 |
| 지구규모 | 1000 ~ 10000km | 수주 ~ 연중 | 계절풍, 대기대순환 |
■ 종관 규모, 지구 규모 : 일기도에 나타남
1) 난류
- 지표 가열로 인한 대류와 지표면의 마찰로 발생하는 복잡하고 불규칙한 대기의 흐름
2) 해륙풍
- 해안지역에서 육지와 바다의 비열차이로 인해 하루를 주기로 부는 바람
① 해륙 (낮) : 육지가 바다보다 먼저 가열되므로, 육지에 저기압 및 상승기류가 발생하여 해풍
② 육풍 (밤) : 육지가 바다보다 먼저 냉각되므로, 육지에 고기압 및 하강기류가 발생하여 육풍
3) 산곡풍
- 산간 지방에서 부동가열에 의해 하루를 주기로 부는 바람
① 곡풍 (낮) : 산사면이 주변보다 먼저 가열되므로, 산사면에서 상승기류가 발생하여 곡풍
② 산풍 (밤) : 산사면이 주변보다 먼저 냉각되므로, 산사면에서 하강기류가 발생하여 산풍
4) 계절풍
- 대륙과 해양의 비열 차이로 인해 일 년을 주기로 부는 바람
① 여름 : 대륙이 해양보다 먼저 가열되어 해양에서 대륙으로 붐 (예시. 우리나라 : 남동계절풍)
② 겨울 : 대륙이 해양보다 먼저 냉각되어 대륙에서 해양에서 붐 (예시. 우리나라 : 북서계절풍)
2. 대기대순환
- 전 지구에 걸쳐 일어나는 대규모 대기의 순환
1) 발생원인
- 위도별로 나타나는 에너지 흡수량과 방출량 차이로 인한 에너지 불균형 해소
- 대기와 해수가 불균형 해소에 역할
① 저위도 : 태양에너지 흡수량 > 지구에너지 방출량 ( → 에너지 과잉)
② 고위고 : 태양에너지 흡수량 < 지구에너지 방출량 ( → 에너지 부족)
→ 저위도에서 고위도로 에너지와 물질을 이동시켜 해소
→ 위도 38˚에서 열 수소량이 최대
2) 해들리가 제시한 대기대순환 (지구자전 고려 X)
- 1개의 순환으로 대기가 움직임
- 적도에서 가열되어 상승한 공기가 고위도로 이동하고, 극에서 냉각되어 하강한 공기가 저위도로 이동
3) 페렐이 제시한 대기대순환 (지구자전 고려 O)
- 지구 자전에 의한 전향력으로 인해 3개의 순환으로 나뉘어 대기가 움직임
① 해들리 순환 (0˚ ~ 30˚)
- 적도의 공기가 가열되어 상승 (지상에 적도 저압대 형성)
- 상승한 공기는 고위도로 이동하다가 점차 냉각되어 밀도가 커지며, 전향력에 의해 동쪽으로 편향되어 30˚ 부근에서 하강 (지상에 중위도 고압대 형성)
- 하강한 공기는 남북으로 나뉘어 위로는 편서충, 아래로는 무역풍 형성
▶ 저압대 : 강수량 많음 / 고압대 : 증발량 많음
② 극 순환 (60˚ ~ 90˚)
- 극에서 공기가 냉각되어 하강 (지상에 극 고압대 형성)
- 하강한 공기는 저위도로 이동하면서 극동풍을 만들며, 60˚ 부근에서 편서풍과 만나 한대 전선대 형성
③ 페렐 순환 (30˚ ~ 60˚)
- 직접 순환인 해들리 순환과 극 순환에 의해 발생하는 간접 순환
3. 대기의 순환과 해류
- 해류 : 해양에서 일정한 방향과 속도로 움직이는 해수의 흐름
1) 표층해류
- 해수면 위를 부는 바람의 영향으로 이동하는 해수의 흐름
- 예시) 무역풍 : 북적도해류, 남적도해류 / 편서풍 : 북태평양해류, 남극순환류
2) 표층순환
- 표층해류는 대륙을 비롯한 지형 분포로 인하여 대양에서 순환을 형성
- 북반구는 시계방향, 남반구는 반시계방향으로 순환 (대칭)
① 북태평양 순환 : 북적도해류 → 쿠로시오 해류 → 북태평양 해류 → 캘리포니아해류
② 남태평양 순환 : 남적도해류 → 동오스트레일리아해류 → 남극순환류 → 페루해류
③ 편서풍의 영향 - 북태평양해류, 남극순환류 / 무역풍의 영향 - 북적도해류, 남적도해류
④ 해류의 순환은 에너지 및 물질을 운반하고, 전 지구적 에너지 균형에 기여
3) 해류의 분류
| 이동방향 | 수온 | 염분 | 밀도 | 영양염류 | 용존산소량 | |
| 한류 | 고위도에서 저위도 | 낮음 | 낮음 | 큼 | 많음 | 많음 |
| 난류 | 저위도에서 고위도 | 높음 | 높음 | 작음 | 작음 | 적음 |
| 예시) 한류 : 캘리포니아 해류, 페루 해류 / 난류 : 쿠로시오 해류, 멕시코만류 ■ 수온 ∝ 1/밀도 ∝ 1/용존산소량 |
||||||
4) 우리나라 주변의 해류
① 조경수역
- 한류와 난류가 만나는 곳으로 동해에 형성
- 플랑크톤이 풍부하여 좋은 어장 형성
- 겨울에는 한류가 강하여 아래쪽에, 여름에는 난류가 강하여 위쪽에 형성