기단의 변질

단은 하층에서부터 가열되어 접지층의 공기가 불안정해진다. 그리고 찬 지 표면을 이동하는 온난기단은 하층에서부터 냉각되어 접지층의 공기가 안정 하게 될 것이다(그림 2.2 참조). 특히 하층으로부터의 가열효과는 대기의 높은 층까지 퍼진다.

[그림 2.2] 변질된 열대기단(좌)과 한대기단(우)의 전형적인 연직 온도 프로파일

기단의 변질을 유도하는 요소로는 열역학적 요소와 역학적 요소를 들 수 있 다. 열역학적 요소의 가장 대표적인 경우는 기단이 가진 온도 보다 따뜻한 지표면으로 이동하면서 발생하는 하부가열과 태양의 지표 가열에 의한 하 부가열이 발생하는 경우이다. 또한 기단보다 보다 찬 지면으로의 이동에 의 한 하부 냉각과 지표면의 복사냉각에 의한 하부 냉각이 발생하는 경우가 있 을 수 있다.

그 밖에 지표면이나 다른 기단의 접촉에 의한 수증기 공급 혹은 제거가 발 생할 수 있는데, 물, 얼음, 눈 표면이나 습한 땅으로부터의 수증기 증발이나 상층에서 떨어지는 빗방울이나 다른 강수 형태로부터의 증발에 의해서 수 증기가 공급될 수 있다. 반면, 기단 내부의 상승운동에 의해서 응결이나 강 수가 발생할 경우 기단에서 수증기가 제거될 수 있다. 기단의 변질을 확연 하게 확인할 수 있는 현상이 호수 효과(Lake Effect)이다. 일반적인 경우 겨울철에 상대적으로 차가운 육지로부터 이동하는 한랭한 기단이 상대적으 로 따뜻한 수면을 지나면서 하층 대기와 표면의 접촉으로 인한 증발의 결과 로 구름과 강수가 발생하는데 이 과정에서 기단의 물리적인 특성인 온도와 수증기량이 변하게 된다.

우리나라에서도 겨울철에 기단의 변질에 의한 일기변화가 종종 목격되는데, 서해안과 동해안, 울릉도, 독도, 제주도 등의 풍상측 지방에 한파와 함께 내 리는 눈이 그 대표적인 예이다(그림 2.3). 이는 북서쪽의 차고 건조한 공기 가 상대적으로 따뜻한 바다를 이동해오면서 하층에서부터 따뜻해지고, 이 로 인하여 하층부가 불안정해지고, 다량의 수증기도 흡수하여 습도가 높은 상태에서 육지의 지형에 의해 상승 응결된 결과이다.

기단의 변질은 열역학적 요소뿐만 아니라 대규모 운동에 의한 역학적인 요 [그림 2.3]겨울철 호수 효과에 의한 시베리아 기단의 변질 예시(2011년 1월 24일 천리안위성)

기단의 변질은 열역학적 요소뿐만 아니라 대규모 운동에 의한 역학적인 요 소에 의해서도 발생할 수 있다. 역학적인 요소로는 ① 대규모 에디(Eddies) 와 대류(Convection)에 의한 난류 혼합, ② 상층 발산 혹은 유출과 하층 수 렴에 의한 단열 냉각과 승온에 의한 기단 내부의 기온 감률의 변화, ③ 기단 내부의 침강이나 수평 발산, 상층의 한랭 기단으로부터의 하강, 고지에서 낮은 지면으로의 하강과 같은 대규모 하강 운동에 의한 변질, ④ 찬 기단 위 를 따라 상승하거나 수평 수렴을 보상하기 위한 상승, 고지를 따라 상승하 는 상승 운동에 의한 변질, ⑤ 강한 바람시어에 의해서 발생하는 새로운 성 질의 상층 공기 이류 등을 들 수 있다.

기단의 변질은 어느 한 가지 열역학적 요소나 역학적인 요소의 단독적인 작 용에 의해 이루어지는 것이 아니라, 보통 두 가지 이상의 과정들이 혼합되 어 기단의 특성을 변화시키기 때문에 경우에 따라서는 상당히 복잡하게 된 다.

대륙성 열대 기단인 양쯔강 기단은 중국의 양쯔강 이남 지역의 평야에서 발 생되고 있다. 이곳에는 흔히 시베리아 고기압에서 분리된 고기압이 머물러

2.4.1.1 양쯔강 기단