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1. 편서풍 파동, 로스비파 및 제트류
1.1. 중위도 대기의 매커니즘
중위도 대기의 매커니즘은 편서풍 파동, 로스비파, 제트류와 같은 중요한 개념들이 작용하는 영역이다. 먼저, 가장 큰 개념은 편서풍 파동으로, 서에서 동으로 부는 바람의 파동을 의미한다. 이러한 편서풍 파동의 근본 원인은 로스비파에 의한 것이다. 한편, 제트류는 중위도 대류권계면 부근에서 매우 빠르게 부는 바람을 말한다.
중위도 대기는 온도경도가 큰 지역으로, 풍속이 빠르며 지균풍이 부는 특징을 지닌다. 이러한 중위도 대기의 현상을 이해하기 위해서는 로스비 수(Rossby Number)에 대한 개념을 살펴볼 필요가 있다. 로스비 수는 규모를 판단하는 척도로, {구심력} 대비 {코리올리 힘}의 비로 표현된다. 종관규모 대기의 경우 로스비 수가 0.1 정도로, 규모가 클수록 코리올리 힘의 영향을 많이 받는다.
이러한 중위도 대기의 특성은 편서풍 파동, 로스비파, 제트류 등의 현상으로 나타나게 된다. 즉, 온도경도가 큰 중위도 지역에서 지균풍인 편서풍이 발생하며, 이 편서풍이 로스비파에 의해 파동을 형성한다. 또한 중위도 대류권계면 부근에서는 강한 제트류가 발달하게 된다. 이처럼 중위도 대기의 매커니즘은 다양한 거시적 대기 현상들이 상호작용하며 나타나는 복잡한 과정이라고 할 수 있다.
1.2. 편서풍 파동(Western Wind Wave)
편서풍 파동은 서에서 동으로 부는 바람의 파동을 말한다. 이는 중위도 상층 대기에서 관찰되는 중요한 현상 중 하나이다. 편서풍 파동의 근본 원인은 로스비파에 의한 것이다.
중위도 지역은 온도경도가 크기 때문에 강한 풍속의 바람이 부는 지역이다. 이 지역에서는 온도풍관계를 만족시키는 지균풍이 부는데, 이에 따라 서에서 동으로 부는 편서풍이 형성된다. 이러한 편서풍이 로스비파의 영향을 받아 파동을 형성하게 되는 것이다.
로스비파는 편서풍 파동에서 울퉁불퉁하게 나타나는 파동을 말한다. 이는 자유순압 로스비파와 강제 지형성 로스비파로 구분하여 연구되고 있다. 자유순압 로스비파는 외부 강제력이 없을 때의 로스비파이며, 강제 지형성 로스비파는 지형이나 비단열 가열과 같은 외부 강제력에 의해 발생하는 파동이다.
로스비파의 전파 속도는 beta에 의해 크게 영향을 받는데, 이에 따라 서쪽으로 이동하려는 특성을 보인다. 하지만 일반적으로 평균류의 동풍 성분이 로스비파의 서향 성분보다 크기 때문에, 전체적으로는 동쪽으로 이동하게 된다.
이처럼 편서풍 파동은 중위도 대기에서 매우 중요한 현상으로, 로스비파에 의해 형성되며 대기 순환에 큰 영향을 미치고 있다.
1.3. 로스비파(Rossby Wave)
로스비파(Rossby Wave)는 편서풍 파동에서 울퉁불퉁하게 나타난 파동을 말한다" 이러한 로스비파는 크게 자유순압 로스비파와 강제 지형성 로스비파로 구분하여 연구가 이루어진다. 자유순압 로스비파는 외부에 강제력이 작용하지 않을 때의 로스비파를 말하며, 강제 지형성 로스비파는 외부에 강제력이 작용된 파이다. 강제 로스비파는 비단열 가열에 의해 형성되는 경우와 지형에 의해 형성되는 경우로 나뉜다.
로스비파는 분산방정식을 통해서 나타낼 수 있다. 이 식에서 알 수 있듯이 로스비파는 beta에 의한 영향을 크게 받는데, 여기서 beta는 위도에 따른 코리올리 힘의 변화율을 나타낸다. 평균류에 해당하는 바람(u-bar)이 없을 경우, 위상속도(C)의 값은 음수가 된다. 즉, 순수한 로스비파는 서쪽으로 움직인다는 것을 암시한다. 하지만, 일반적으로 평균류(u-bar)의 크기가 로스비파보다 크기 때문에(대략 10m/s정도) 전체적으로 동쪽으로 이동하게 된다.
1.4. 제트류(Jet Flow)
제트류는 중위도 상층의 굉장히 빠른 바람을 말한다. 제트류는 보통 200hPa의 위치에서 가장 빠르다. 즉, 온도경도가 가장 큰 지역에서 바람의 세기가 가장 빠른데 제트류가 200hPa에 위치한 이유는 굉장히 ...
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