열역학 다이어그램은 일반적으로 5개의 등치선(Isopleth)을 포함하고 있다.
여기서는 Skew T－log p 다이어그램에 포함된 각 등치선의 의미와 특징 이 기술되어 있다.
(1) 등압선
등압선(Isobar)은 Skew T-log p 다이어그램에서 가로축에 나란하게 그려 진 실선이며, 보통 1050hPa부터 100hPa까지 10hPa(mb)간격으로 그려져 있다. 각 고도에서 압력은 그림 4.4에서 보는 바와 같이 등압선의 양쪽 끝 에 표시되어 있다. 그리고 왼쪽에 압력 값을 표시한 아래 국제민간항공기 구(International Civil Aeronautical Organization : ICAO)가 정한 표준대 기에 대한 고도 값이 표시되어 있다. 둥근 괄호 안에 있는 값은 피트(feet) 를, 그리고 네모난 괄호 안에 있는 값은 미터(m)를 표시한다. 고도가 증가 할수록 100hPa의 기압차에 해당하는 기층의 두께는 증가하는데 이는 고도 의 증가에 따라 공기밀도가 감소하기 때문이다.
[그림 4.4]Skew T-log p 다이어그램에서 등압선 분포
(2) 등온선
등온선(Isotherm)은 그림 4.5에서 보는 바와 같이 실선으로 왼쪽 아래 부 분에서 오른쪽 위로 약 45°의 경사를 가진다. 등온선 간의 간격은 1 ℃이지 만, 등온선의 값은 5℃ 간격으로 표시되어 있다. 그리고 10℃ 간격의 녹색 띠로 교대로 나타내어 쉽게 분간할 수 있다. 온도의 화씨단위는 1050hPa 의 등압선아래 섭씨로 표시된 등온선 끝에 표시되어 있다. 예를 들면 -5℃
는 23℉에 해당된다.
4.4 기본 등치선
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4장 Skew T-log p 다이어그램의 기본 구조대기물리
-[그림 4.5]Skew T-log p 다이어그램에서 등온선 분포
4.4 기본 등치선
(3) 건조단열선
건조단열선(Dry Adiabat)은 온위( )가 일정한 값을 갖는 등치선으로 불포 화공기가 단열적으로 상승 또는 하강할 때의 온도변화를 나타내며 그 값은 가역과정에서 보존된다. 건조단열선은 그림 4.6에서 보는바와 같이 왼쪽 위 부분에서 오른쪽 아래 부분으로 기울어져 있으며, 약간 휘어진 곡선으 로 등온선과 거의 90°를 유지하고 있다. 건조단열선은 10℃ 간격으로 표시 되어 있다. 건조단열선의 등치선의 값은 그림 4.6과 같이 800hPa 위는 단 열선도의 오른쪽에 그리고 400hPa 고도위의 경우는 단열선도의 오른쪽에 그리고 상단에 표시되어 있다. 온위 방정식에서 주어진 값에 대해서 기압 변화에 따른 온도변화를 나타내며 다음 식에 의하여 구해진 곡선들이다.
(4.6)
실제로 주어진 ( )에 대하여 를 계산해 보면 와 의 값이 차이가 크게 나지 않아서 단열선도 상에서 구분하기 어렵다. 따라서 Skew T－log p 다 이어그램에서는 단열선( )과 등온선( )이 만나는 각을 약 90°로 하여 단열 선과 등온선이 뚜렷하게 구분된다.
선과 등온선이 뚜렷하게 구분된다.
(4) 포화단열선
포화단열선(Saturation Adiabat)은 포화상태의 공기덩이가 위단열과정 (Pseudo-adiabatic Process)에 의해 상승할 때의 온도 변화를 나타내며, 습윤단열선(Moist Adiabat)이라고도 하며 Skew T－log p 다이어그램에 서 가장 큰 곡률을 가진 곡선이다. 포화단열선은 그림 4.7에서 보는 바와 같이 고도가 증가함에 따라 건조단열선과 거의 나란해진다. 그 이유는 3.4 절의 포화단열감률에서 설명한 바와 같이 포화된 공기덩이가 계속 상승하 면서 응결에 의해 수증기량이 계속 감소한다. 그 결과 남아있는 수증기의 응결에 의한 잠열방출이 공기덩이를 가열하는데 크게 기여하지 못하기 때 문이다.
4.4 기본 등치선
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4장 Skew T-log p 다이어그램의 기본 구조대기물리
-[그림 4.7]Skew T-log p 다이어그램에서 포화 단열선(녹색)
4.4 기본 등치선
(5) 포화혼합비선
수중기가 포화인 경우 식(3.7)에서 , 그리고 포화 수증기압은 온도만 의 함수이므로 으로 나타낼 수 있다. 따라서 포화혼합비( )는
(4.7)
를 이용하여 구할 수 있다. 단열도에서 포화혼합비의 단위는 [g/kg]이다.
따라서 주어진 값에 대하여 식 (4.7)는 P와 T의 함수이므로 이를 Skew T－log p 다이어그램에 표시할 수 있다. 포화혼합비선(Saturation Mixing Ratio Line)은 그림 4.8에서 보는 바와 같이 기압 축에 대해서 오른쪽으로 대략 40° 정도 기울어진 점선으로 그 단위는 [g/kg]이다. 열역학 다이어그 램에 대기의 상태곡선, 즉, 고도에 따른 기온곡선과 이슬점온도 곡선이 그 려지면, 이를 이용하여 각종 온도, 습도, 그리고 응결고도를 구할 수 있다.
[그림 4.8]Skew T-log p 다이어그램에서 포화 혼합비선(녹색점선)
(1) 층후 척도
Skew T-log p 다이어그램에는 그림 4.9에서 보는 바와 같이 수평방향의 검정색 직선에 눈금이 매겨진 9개의 층후척도(Thickness Scale)가 있다.
층후척도 선의 왼쪽에 있는 두 개의 기압값(예 : 1000/700)은 기층의 위, 아래 경계를 나타내는 기압면의 값을 표시한다. 층후척도는 다음과 같이 10개의 기층 : 1) 1000-700hPa, 2) 1000-500hPa, 3) 700-500hPa, 4) 500-300hPa, 5) 300-200hPa, 6) 200-150hPa, 7) 150-100hPa, 8) 150-100hPa, 9) 100-50hPa, 10) 50-25hPa에 대해 주어져 있다.
수평의 층후척도 선보다 위에 있는 눈금은 두 등압면 사이의 두께를 나타 내며 매겨져 있는 눈금의 값에 100을 곱하면 층후가 지오퍼텐셜 피트 (Geopotential Feet)로 주어진다. 그리고 수평직선의 아래 매겨져 있는 눈 금에 100을 곱하면 층후가 지오퍼텐셜 미터(Geopotential Meter)로 얻어 진다.
예를 들면 그림 4.9의 맨 아래 있는 1000-700hPa의 층후척도의 경우 수