지균 및 온도풍 균형

뇌우보다 큰 규모에서 대기는 힘의 준균형 상태에 도달하며, 기압장과 고도에 따른 온도 변화를 알면 예보관은 바람 자체를 재구성할 수 있습니다.

Definition

지균 균형은 수평 기압 경도력과 전향력의 근사적인 등가 상태를 의미하며, 온도풍은 고도에 따른 지균풍의 변화로, 수평 온도 경도에 비례합니다.

Scope

이 주제는 기압 경도력과 전향력 사이의 지균 균형, 수직 방향의 정역학적 균형, 지균풍의 수직 시어(shear)와 수평 온도 경도를 연결하는 온도풍 관계, 그리고 곡선 흐름에 대한 관련 경도풍 및 선회풍 균형을 다룹니다.

Core questions

• 기압 경도력과 전향력의 균형이 대규모 바람을 어떻게 결정하는가?
• 수평 온도 대비가 왜 수직 바람 시어(shear)를 의미하는가?
• 균형 흐름이 언제 깨지며, 그 결과는 무엇인가?
• 곡률 및 원심 효과가 지균 균형을 어떻게 수정하는가?

Key theories

지균 근사

규모가 크고 변화가 느린 운동의 경우, 가속도는 지배적인 힘에 비해 작으므로, 바람은 등압선에 평행하게 부는 지균 값으로 잘 근사됩니다.

온도풍 관계

지균 및 정역학적 균형을 결합하면 지균풍의 수직 시어(shear)가 수평 온도 경도에 의해 결정됨을 보여주며, 이는 강한 상층 제트가 급격한 온도 대비 위에 위치하는 이유를 설명합니다.

Mechanisms

공기가 고기압으로 쌓이는 곳에서는 기압 경도력이 공기를 저기압 쪽으로 밀어내지만, 지구의 자전은 움직이는 공기를 편향시켜 전향력이 미는 힘과 균형을 이루고 바람은 등압선을 따라 흐르게 됩니다. 공기 아래가 차갑고 밀도가 높을수록 기압면이 더 가파르게 기울어지기 때문에, 이 지균풍은 수평 온도 경도에 비례하여 고도에 따라 변해야 하는데, 이것이 바로 온도풍이며, 제트기류가 가장 강한 온도 대비 위에 위치하는 이유입니다.

Clinical relevance

지균 및 온도풍 균형은 예보관이 온도 및 기압 분석을 통해 상층풍을 추론하고, 제트기류를 찾아내며, 대기가 균형에서 벗어나는 영역, 즉 상승 운동과 날씨 발달이 집중되는 영역을 진단할 수 있게 합니다.

History

19세기 부이 발로(Buys Ballot)의 경험 법칙인 북반구에서 바람이 저기압을 왼쪽에 두고 분다는 것은 지균 균형을 예고했습니다. 20세기 초 지균 및 온도풍 관계의 공식화와 차니(Charney)의 규모 분석에서 이들의 중심적인 역할은 동역학 기상학의 초석이 되었습니다.

Key figures

• Christophe Buys Ballot
• Carl-Gustaf Rossby
• Jule Charney

Seminal works

• holton2013
• martin2006

Frequently asked questions

기압 패턴을 알면 바람을 추정할 수 있나요?

네. 대규모에서는 지균 관계가 등압선이 얼마나 밀집되어 있는지로부터 풍속을, 그리고 등압선에 평행하게 부는 방향을 알려주며, 북반구에서는 저기압이 왼쪽에 위치합니다.

제트기류는 왜 그 위치에 있나요?

온도풍 관계는 고도에 따른 바람 증가를 수평 온도 대비와 연결시키므로, 가장 빠른 상층풍인 제트기류는 따뜻하고 차가운 기단 사이의 급격한 경계 위에 형성됩니다.