기압 氣壓 atmospheric pressure (기운기, 누를 압)
기압은 대기의 압력이다. 공기는 지표면과 가까우면 중력의 작용을 많이 받겠고, 멀어질수록 영향을 줄어든다. 다른 말로 높이에 따라 공기의 압력이 달라지는 것이다.
공기는 일정한 높이에서 가만히 있을까? 눈에 보이진 않지만, 바람이 부는 것으로 확인할 수 있다. 일정한 운동을 하고 있다는 말은 같은 높이에서라도 기압이 달라질 수 있다는 말이다. 주위보다 기압이 높으면 '고기압', 낮으면 '저기압'이라고 한다. 고기압에서 저기압으로, 공기의 움직임을 우리는 바람이라고 부른다.
공기의 온도는 어떨까? 겨울에는 집에만 있고싶고, 날이 풀리면 나들이 계획을 하듯, 공기도 마찬가지다. 차가운 공기는 움직임이 둔하고, 따뜻한 공기는 그 반대이다. 움직임이 둔하면 가라앉을 것이고, 활발하면 솟아오르는데, 위 그림같은 흥미로운 실험도 있다. 냉장고에 둔 병(그림 2)과 드라이기로 데운 병(그림 3). 두 병의 무게를 쟀을때 비교군(그림 1)과 차이가 있는 것이다. 공기도 무게를 가지고 있음을 알 수 있다.
정리해 보면 따뜻한 공기는 움직임이 활발해져 위로 올라간다. 올라가는 행위는 에너지를 많이 소모하게 되어, 공기는 차가워진다. 공기 중에 가지고 있던 수분이 온도가 낮아지면서 수증기가 되고, 구름이 만들어져 비나 눈이 내리게 된다. 공기가 빠져 나간 자리는 기압이 낮아져 저기압이 된다. 압력이 낮으니 주위에 고기압에서 바름이 불어올 것이다. 그래서 저기압(L, low)은 그림처럼 공기가 모이는 그림이다.
반대로 차가운 공기는 움직임이 둔해져 밑으로 가라앉게 된다. 내려온 공기는 따뜻해지면서 움직임이 활발해져 옆으로 퍼진다. 고기압(H, high)이 나타난다. 이때 머금고 있던 수증기도 증발하기 때문에 고기압에서는 맑은 날씨를 보인다.
고기압과 저기압은 상대적인 개념이다. 같은 고도(높이)에서 주변보다 기압이 높으면 고기압, 낮으면 저기압이다.
밀리바mb, 헥토파스칼hPa로 나타낸다.
ㆍ 국제단위계(SI)의 압력단위 1파스칼(Pa)은 1m2당 1N의 힘으로 정의되어 있으며, 1mb=1헥토파스칼(hPa), 1표준기압(atm)=760mmHg=1,013.25hPa의 정의식으로 환산.
- 1hPa=1mb=103bar=103baryes=103dyn/cm2=0.750062mm-Hg=0.0295300 in-Hg=3/4mm-Hg
- 1기압=1,013.25hPa=1,013.25mb=760mm-Hg=29.92in-Hg
고기압
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고기압은 주변 지역보다 공기의 압력인 대기압이 높은 상태를 의미한다.
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북반구에서는 고기압 중심에서 시계 방향으로 공기가 발산하고(빠져나가고), 하강 기류가 발달하여 발산된 공기를 보충한다.
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고기압에선 기압이 높아 단열 압축에 의해 온도가 상승한다. 이로인해 구름이 소멸되어 날씨가 맑다.
저기압
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저기압은 주변 지역보다 공기의 압력인 대기압이 낮은 상태를 의미한다.
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북반구에서는 저기압의 중심에서 반시계방향으로 공기가 수렴하여 (들어와서) 상승 기류가 발달한다.
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저기압에선 기압이 낮아 단열 팽창이 일어나고 온도가 하강한다. 이로인해 구름이 생성되고 날씨가 흐리다. 단열 팽창의 대표적인 사례는 냉장고이다. 냉장고는 냉매를 압축했다 단열 팽창 시켜 차가운 온도를 얻는다.
온난 고기압
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온난 고기압은 위도 30º 부근 중위도 지방에서 대기 대순환에 의한 하강 기류에 의해 발생한다.
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온난 고기압에서는 단열 압축에 의해 온도가 상승하기 때문에 중심부의 온도가 주변보다 높다.
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주변의 한랭한 지역과 비교했을 때 높은 고도에서도 기압이 높은 상태가 유지되기 때문에 ‘키 큰 고기압’으로도 불린다.
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대표적인 온난 고기압에는 북태평양 고기압이 있다.
한랭 고기압
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한랭 고기압은 고위도의 극지방에서 지표면의 복사 냉각 현상에 의한 하강 기류에 의해 발생한다.
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한랭 고기압의 하강 기류는 지표면의 복사 냉각에 의한 것이므로 중심부의 온도가 주변보다 낮다.
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주변의 온난한 지역과 비교했을 때 낮은 고도에서만 고기압이 유지되기 때문에 ‘키 작은 고기압’으로 불린다.
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대표적인 한랭 고기압에는 시베리아 고기압이 있다.
이동성 고기압
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이동성 고기압은 편서풍에 의해 움직이는 고기압이다.
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한반도의 경우 봄이나 가을철에 이동성 고기압의 영향을 주어 잦은 날씨 변화를 일으킨다.
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대표적인 이동성 고기압에는 양쯔강 기단이 있다.
정체성 고기압
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정체성 고기압은 고기압의 위치가 한 곳에 고정되어 나타나는 고기압이다
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한반도의 경우 여름철과 겨울철에 정체성 고기압의 영향을 받는다.
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대표적인 정체성 고기압에는 북태평양 고기압과 시베리아 고기압이 있다.
온대 저기압과 열대 저기압
온대 저기압
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온대 저기압은 주로 중위도 지방의 한대전선대에서 발생한다. 온대 저기압은 한랭전선과 온난 전선을 동반한다.
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에너지원: 온대 저기압의 에너지원은 기층의 위치 에너지가 감소하기 때문이다. 찬 공기와 더운 공기가 섞이게 되면 공기의 무게 중심이 낮은 곳으로 내려가게 된다. 무게 중심이 낮아지면서 감소한 위치에너지는 공기를 상승시키는 운동 에너지로 전환되게 된다.
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이동 경로: 편서풍의 영향을 받아 서쪽에서 동쪽으로 이동한다.
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기상 현상: 온대 저기압은 온난 전선의 앞쪽에서 이슬비, 한랭 전선의 뒷쪽에서 소나기를 일으킨다.
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소멸: 한랭 전선과 온난 전선이 만나 폐색 전선을 이루게 되면 온대 저기압의 세력이 약해진다.
온대 저기압의 발생과 소멸 과정
열대 저기압 (태풍)
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열대 저기압은 수온이 높은 위도 5~25º 정도의 열대 해상에서 발생하는 태풍을 발생시키는 저기압이다. (적도 지방(위도 5º 이하)에선 심해수의 용승으로 인해 오히려 수온이 낮기 때문에 태풍이 잘 발생하지 않는다.)
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에너지원: 열대 저기압의 에너지원은 수증기의 잠열이다. 잠열은 숨은열이라고도 하는데, 수증기가 응결되면서 방출되는 열이다.
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이동 경로: 포물선의 경로를 따라서 위도 30º 이하에선 편동풍(무역풍)의 영향을 받아 북서쪽으로 이동한 뒤, 위도 30º 이상에선 편서풍의 영향으로 북동쪽으로 이동한다. 위도 30º 부근을 경계로 진로가 바뀌므로, 위도 30º 부근을 전향점 이라고 한다.
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기상 현상: 강풍과 폭우를 동반한다.
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소멸: 열대 저기압이 육지에 다다르게 되면 (1) 에너지원인 수증기의 공급이 차단되고, (2) 마찰에 의해 운동에너지가 감소하여 세력이 약해진다.
태풍의 구조
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태풍의 중심에는 하강기류가 발생하여 기압이 가장 낮다. 태풍의 중심 근처에서 상승한 공기가 대류 권계면에 도달하면 중심으로 하강하기 때문이다. 태풍의 눈은 약한 하강 기류로 인해 구름이 없고 날씨가 맑은 태풍의 중심을 뜻한다.
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태풍의 중심 부근에서는 강한 상승기류가 발달해 적란운이 발생하여 강한 바람과 비를 동한다.
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풍속 분포: 태풍의 풍속은 태풍의 중심과 조금 떨어진 중심 부근에서 극댓점을 갖고 극댓점을 기준으로 태풍의 중심과 가까워 지거나 멀어질 수록 감소한다.
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기압 분포: 태풍의 중심에서 멀어질 수록 기압은 증가한다.
안전 반원과 위험 반원
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태풍의 진행방향의 왼쪽에 위치한 지역은 안전반원, 오른쪽에 위치한 지역은 위험 반원에 속한다. 열대성 저기압은 바람은 반시계 방향으로 회전하는데, 우측 반경은 태풍을 이동시키는 편동풍, 편서풍과 바람의 방향의 같아 바람이 강하게 불고, 좌측 반경은 방향이 달라 바람이 약하게 불기 때문이다.
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위험 반원이 통과하는 지역(태풍 진행 방향의 우측)은 통과 전후로 풍향이 시계 방향으로 변화한다.
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안전 반원이 통과하는 지역(태풍 진행 방향의 좌측)은 통과 전후로 풍향이 반시계방향으로 변화한다.
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