열 수송 및 대기 대순환

대기와 해양이 에너지가 풍부한 열대 지방에서 극지방으로 열을 이동시켜 지구의 바람대와 해류를 조직하는 방식.

Definition

자오선 열 수송은 대기와 해양에 의해 운반되는 에너지의 순 극 방향 흐름이며, 대기 대순환은 특히 이러한 수송을 수행하는 행성 규모의 바람 및 해류 시스템입니다.

Scope

이 주제는 복사의 위도별 불균형을 보상하는 극 방향 에너지 수송과 이를 수행하는 순환 시스템, 즉 열대 해들리 순환, 중위도 와류 및 제트 기류, 그리고 바람에 의해 구동되는 해류 및 전복 해류를 다룹니다. 각 구성 요소가 운반하는 열의 양, 대기와 해양 간의 분할이 위도에 따라 어떻게 달라지는지, 그리고 대기 대순환이 기후대의 광범위한 패턴을 어떻게 설정하는지를 다룹니다.

Core questions

• 기후 시스템은 왜 열을 극 방향으로 수송해야 하는가?
• 수송은 대기와 해양 사이에 어떻게 분할되는가?
• 어떤 순환 시스템이 다른 위도에서 에너지를 운반하는가?
• 열 수송은 기후대 분포를 어떻게 형성하는가?

Key theories

복사 불균형과 필요한 수송

열대 지방은 흡수하는 태양 에너지보다 방출하는 에너지가 많고 고위도 지방은 흡수하는 에너지보다 방출하는 에너지가 많기 때문에, 기후 시스템은 에너지를 극 방향으로 수송해야 하며, 필요한 총량은 복사 예산에 의해 결정됩니다.

대기와 해양 간의 분할

대기는 와류와 해들리 순환을 통해 중위도에서 극 방향 수송을 지배하는 반면, 해양은 바람에 의해 구동되는 해류와 전복 해류를 통해 열대 지방에서 큰 비중을 차지합니다.

Mechanisms

열대 지방의 흡수된 태양 에너지 잉여와 고위도 지방의 부족은 순환을 유도하는 온도 경사를 생성합니다. 해들리 순환은 열대 지방에서 에너지를 운반하고, 경압성 와류와 제트 기류는 중위도 지방을 가로질러 에너지를 수송하며, 해류는 따뜻한 물을 극 방향으로, 차가운 물을 적도 방향으로 이동시켜 고위도 지방의 복사 부족을 상쇄하는 데 필요한 열을 함께 전달합니다.

Clinical relevance

열 수송은 적도와 극지방 사이의 온도 대비와 폭풍 경로 및 건조 지대의 위치를 결정하므로, 온난화에 따른 변화는 지역 기후와 극한 기상 현상을 재편합니다.

History

대기 대순환에 대한 이해는 해들리와 페렐의 전복 순환 개념에서 시작하여 20세기 중반 스타, 로렌츠 등의 연구를 통해 중위도 와류가 대기 열 수송을 지배한다는 인식이 확립되었습니다. 이후 위성 복사 데이터와 해양 관측을 통해 대기와 해양 간의 분할이 정량화되었습니다.

Debates

열대 열 수송에서 대기와 해양의 기여도

극 방향 에너지 수송, 특히 열대 지방에서 해양의 상대적 기여도는 직접적인 해양 측정과 복사 예산 잔차가 개선됨에 따라 정교해졌습니다.

Key figures

• Abraham Oort
• Kevin Trenberth
• Edward Lorenz
• Victor Starr

Seminal works

• peixotooort1992
• trenberthcaron2001

Frequently asked questions

기후는 왜 열을 수송해야 하는가?

열대 지방은 방출하는 것보다 훨씬 더 많은 햇빛을 흡수하고 극지방은 흡수하는 것보다 더 많이 방출하므로, 극 방향 수송이 없으면 열대 지방은 계속 따뜻해지고 극지방은 계속 차가워질 것입니다.

해양과 대기 중 어느 쪽이 더 많은 열을 극 방향으로 운반하는가?

대기는 중위도 및 고위도에서 대부분의 열을 운반하는 반면, 해양은 열대 지방에서 비슷하거나 더 큰 비중을 운반합니다.