기상 기후 강의 노트

대류권은 연직적으로 자유대기와 대기경계층으로 크게 나눌 수 있다. 자유대기는 수평적 대기 흐름(이류)이 대기경계층에서는 연직(수직)적 대기 흐름(난류)가 지배적이다. 대기 경계층에서의 난류는 지표면와 맞닿은 대기 층 사이의 온도와 바람의 차이로 발생한다. 이 난류는 소용돌이로서 난류 에디라 부르며 지표와 대기 사이의 열, 운동량, 물질(수증기, 대기오염물) 을 교환한다. 1. Reynolds 실험 난류에 대한 이론과 실험에서 큰 업적을 남긴 사람은 레이놀즈(Reynolds, O., 1843-1912)이다. 아래 그림과 같이 수조속에 유리관을 눕혀 놓고, 그 속에 물을 통화시킨다. 물이 흘러들어가는 관 안의 유체 흐름상태를 살펴보기 위하여, 관입구 근처에 착색한 액을 주입시킨다. 실험에서 흐름의 2가지 상..

● 대류권을 BL와 FL로 나누고 다시 행성 경계층의 구조를 도식화하고 설명하시오. ● 행성 경계층의 일변화를 도식화하고, 혼합층, 잔류층, 야간 안정 경계층의 용어를 사용하여 설명하시오. ● 경계층 내 가온위, 습도, 대기오염물의 농도, 풍속의 연직구조를 주간과 야간으로 나누어 설명하시오. ● 기상현상의 시간 및 공간 규모 macro, meso-α, meso-β, meso-γ, micro-α, micro-β 로 나누어 표로 도식화하고, 각 규모를 대표하는 기상현상을 쓰시오. ● 플럭스를 현열플럭스와 잠열플럭스로 나눌 때 보웬비 방법이 사용되었다. 이 방법을 간단히 설명하고 그 단점을 서술하시오. ● 토양 속에서 온도의 시간적 변화를 나타내는 식으로 유도하라 ● 토양의 깊이에 따라 최고 온도가 나타나는 ..

Reynolds 실험 난류에 대한 이론적, 실험적 업적을 크게 남긴 사람은 레이놀즈(Reynolds, O., 1843-1912)이다. 그의 유명한 실험 중 하나인 관 속에서의 염료의 흐름 관측이다. 수조속에 유리관을 눕혀 놓고, 그 속에 물을 통화시킨다. 물이 흘러들어가는 관 안의 유체 흐름상태를 살펴보기 위하여, 관입구 근처에 착색한 액을 주입시킨다. 실험에 대한 예제 영상은 아래 링크 등을 참조할 수 있다. https://www.youtube.com/watch?v=pae5WrmDzUU https://www.youtube.com/watch?v=upHHx42r4E0 이 실험에서 Reynolds는 흐름에 뚜렷한 두가지 다른 상태가 있다는 것을 발견하였다. 아래 그림에서와 같이 유속이 작을 때는 색소선을 관..

상사이론 중립대기는 일반적으로 발생하기 힘든 조건이다. 중립 대기에서, 지표층은 지수 바람 분포에 의해서 특성화되고, 높이에 따라 운동량 플럭스와 난류 속도 변동의 표준편차가 균일하게 분포된다. 대기-지표면 사이의 열의 난류교환은 지표층을 열성층(thermal stratification)으로 만들고, PBL전체를 열성층로 만든다. 성층화된 지표층의 평균 및 난류 구조를 정량적으로 기술하기 위한 이론적 또는 반경험적인 개념을 찾는 것이 중요하므로, 상사이론을 도입한다. 상사이론들 Monin-Obukhov similarity Mixed-layer similarity Local similarity Local free convection similarity Rossby-number similarity 모닝-오브..

플럭스 (flux) 주어진 방향에서의 어떤 물리량의 플럭스는 그 방향에 수직인 단위면적 을 통해서 단위시간당 지나가는 물리량으로 정의.단위는 J s-1 m-2 또는 W m-2. 지표면 에너지 수지 ideally horizontally homogeneous 한 이상적인 지표면에서만 적용되는 에너지 평형 이론으로서 아래와 같이 표현된다. 또는 좌변은 순복사 플럭스, 우변 첫째항 부터 현열, 잠열, 지중열 플럭스 실제 지표면 수평적으로 heterogeneous하고, 기울기도 가질 수 있다. 따라서, 실제상황에서는 접촉영역의 어떤 층(interfacial layer) 에서의 에너지 수지를 고려하는 것이 타당. }이 층은 유한한 질량과 열용량을 가지고 에너지를 저장하거나 방출한다고 가정하고, 이 에너지의 변화를 ..

중립대기 중립 안정도 대기 조건을 만족하는 중립대기는 현실에서는 거의 존재하지 않는다. 흐리고(overcast), 강한바람(지균풍)이 부는 경우에, 중립으로 간주할 수 있고, 이때를 ‘근중립(near neutral)' 대기라고 부른다. 중립대기에서 풍속을 나타내는 방법 멱법칙 풍속 분포 (power-law velocity profile) 대수 속도 연직 분포 법칙 (logarithmic velocity profile law) 속도 결손 법칙 (Velocity-defect law) 여기서는 이 중 지표 경계층(지표층)에서 풍속을 나타내는 멱법칙과 대수 연직 분포법칙만 다룬다. 1. 멱법칙 (power-law) 풍속 분포 경계층이나 채널 흐름 내의 유속의 분포는 다음과 같은 멱법칙(power-law)에 의해..

정적 안정도와 동적 안정도 정적안정도 공기덩이의 연직 변위에 대해 안정한 정도를 의미하고, 정지해 있는 유체(공기덩이)가 부력에 의해 난류나 층류로 되려는 능력을 말한다. 동적안정도 유체의 흐름이 교란되지 않고 나란히 움직이는 층류(laminar flow)가 유지될 때를 안정, 무질서의 정도가 증가하여 난류(turbulence)가 발생하는 흐름을 불안정한 것으로 안정도를 분류한다. 리차드슨수 (Richardson number) 또는 경도 리차드슨수 부력에 의한 난류운동 에너지 생성/소실항과 바람 시어에 의한 난류운동 에너지 생성항의 비 대류난류를 기계적인 난류로 전환시키는 비율을 측정한 것으로서, 경도 리차드슨 수(gradient Richardson number)이라고도 한다. 무차원 수로서, 대기의 동..

경계층에서 안정도 구분 1. thermal 열적 난류에 의한 안정/불안정인가? => 정적 안정도 여기서, 정적 안정도는 국지와 비국지 정의로 나뉜다. 정적 static 이라는 단어는 "having no motion"의 뜻으로 바람의 영향을 받지 않는다는 의미임. 여기서 주의해야 할 것은, 바람의 영향을 받지 않는다는 의미가 thermal이 지표면 거칠기 요소들(빌딩, 산, 나무 등)의 영향을 받지 않는다는 말은 아니다. (Stull, p169) 대기과학 개론 등에서 배운 안정도 개념은 기온 감율을 사용한 정적 안정도 계산방법이다. 이것은 local definition. 그런데, 이 방법은 대류가 강한 혼합층에서는 잘 적용되지 않는데, 지표에서 상승하는 thermal 이나 구름꼭대기에서 하강하는 경우가 있..

https://aeir.tistory.com/entry/5%EA%B8%89-%EA%B3%B5%EC%B1%84-%EB%AC%B8%EC%A0%9C-%EB%AF%B8%EA%B8%B0%EC%83%81%ED%95%99-2012?category=690148

https://happy8earth.tistory.com/124 레이놀즈 수 Reynolds number 레이놀즈 수 Reynolds number 관성에 의한 힘(Inertial force)과 점성에 의한 힘(viscous force)의 비 유동이 층류인지 난류인지 예측하는데 주로 사용된다. 층류(Laminar flow) - 점성력이 지배적인 유동으로.. happy8earth.tistory.com https://happy8earth.tistory.com/596 프루드 수 Froude number -- 프루드 수 Froude number 열전달 비등 영역에서 사용하는 무차원 수. 해양 조선 분야에서 배의 속도와 길이로 표시되는 무차원 수는 여기로 (네이버 블로그- 바이킹) 프루드 수는 프라우드 수라고 ha..