경계층의 정의
경계층은 지면의 영향에 가장 민감하게 반응하는 대기층
인간을 포함하는 동식물이 생존하는 매우 중요한 영역
대부분의 자연현상이 이곳에서 발생
경계층의 높이는 지표로부터 약 100m~1km 정도
지표면의 열과 수분은 경계층으로 공급되고, 이것은 궁극적으로 기상 시스템의 에너지원이 되는 것과 동시에 공기의 운동에 표면 마찰력이 영향을 미치는데, 이러한 영향은 운동량을 감소시킨다.
경계층의 상태와 구조는 습도,온도, 바람의 변화에 의존.
시간(1-hr) 또는 그 보다 더 작은 시간 규모(time-scale)에서, 지표 강제력에 반응
일(1-day) 또는 그보다 더 긴 시간 규모에서, 대류권 전체는 지표로부터의 열과 수분에 영향을 받는다.
경계층 기상학에서 수평 풍속 와 연직 풍속 는 매우 중요한 요소.
(1)
A는 풍속과 지표 상태에 의존하는 상수.
이 식을 적분하면,
(2)
B 는 적분 상수. u(z)는 z 높이에서의 수평 풍속.
식 (2)의 의미: 경계층에서의 이상적인 (ideal한) 흐름은 대수(로그)함수의 경향을 보인다
아래 그림은 균일 지표 상에서의 윈드 프로파일
그림 1. 균일 지표 상에서 윈드 프로파일
마찰력으로 인해 경계층 내에서 풍속은 고도에 따라 증가.
저층의 풍속은 고도에 따라 빠르게 증가, 고층에서의 풍속은 느리게 증가.
마찰력은 저기압을 향해 부는 바람을 편향시키고 저감시키는 이중의 효과를 가짐.
경계층 영역
1. 난류 경계층
층류경계층 위에 존재하는 난류 혼합층
2. 층류 경계층
지표에 직접 접한 영역은 층류경계층으로, 이곳에서의 흐름은 난류가 없고, 층류이며, 유선들은 서로 평행하다. 층류경계층은 지표에 밀착되어 있어, 지표와 난류경계층 사이에서 완충역할을 한다
그림 2. 난류경계층과 층류경계층
