내부 - 08. 균형류

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내부 - 08. 균형류에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

서 전형적인 토네이도를 들 수 있다. 토네이도 중심으로부터 300떨어진 곳에서의 접선속도가
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라고 하자. 그리고 라 하면, . 이것은 토네이도의 경우, 힘의 균형을 계산할 때 전향력이 무시될 수 있음을 의미한다. 북반구에서 관측에 의하면 대부분의 토네이도는 반시계방향으로 회전한다. 토네이도보다 더 작은 규모의 소용돌이인 먼지회오리나 바다용오름은 그 절반이 반시계방향으로 회전하고 나머지 절반은 시계방향으로 회전하는 것으로 관측되고 있다.
4. 경도풍 근사
등고선에 평행하여 접선 가속도가 없는 () 무마찰 수평 흐름을 “경도류”라 하고 그 흐름이 공기인 경우 “경도풍”이라 한다. 경도풍은 전향력, 원심력, 기압경도력이 균형을 이루며 부는 바람이다.
앞에서 언급한 식
을 경도풍 방정식이라고 한다. 경도풍은 궤적 곡률에 의한 원심력을 고려하기 때문에 경도풍은 지균풍보다 더 실제 바람에 가깝다. 위 식을 에 대하여 풀면
이다.
는 실수이고 음수가 아니어야 하기 때문에 수학적으로 가능한 모든 근들이 물리적으로 가능한 해가 되는 것은 아니다. 북반구의 경우, 과 의 부호에 따른 모든 근들을 아래 표에 분류하였다.
부호
양
근 : 비물리적
근 : 비기압적 흐름
(이상 저기압)
근 : 비물리적
근 : 비물리적
음
근 : 반시계방향 흐름
(정상저기압)
근 : 강한 시계방향흐름
(이상 고기압)
근 : 비물리적
근 : 시계방향 흐름
(정상고기압)
경도풍의 네 가지 형태에 대한 북반구에서의 힘의 균형을 아래 그림에 나타내었다.
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고기압의 경우, 루트 안에 있는 양이 양수가 되어야 하므로
이어야 한다. 따라서 고기압 내에서 기압경도는 되면서 0으로 접근해야 한다. 즉 고기압 중심 부근에서는 기압 경도가 작아지고 따라서 바람도 약하게 된다.
위 그림에서 볼 수 있듯이 이상저기압을 제외하고는 모든 경우에 전향력과 기압경도력이 서로 반대방향으로 향하고 있다. 이러한 흐름을 기압적(baric)이라 한다. 그러므로 이상저기압의 경우에만 흐름이 비기압적(antibaric)이다.
또한 원심력과 전향력이 같은 방향일 때에는 경도풍은 반시계방향이고, 서로 반대 방향일 때에는 시계방향이다.
앞에서 언급한 경도풍 방정식은
로 표현할 수 있다. 이 식의 모든 항을 로 나누면
을 얻을 수 있다. 반시계방향 흐름의 경우 , 는 보다 더 크고, 시계방향 흐름의 경우 에는 는 보다 더 작다.
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그러므로 실제 바람인 경도풍속은 저기압성 흐름에서 지균풍속보다 작고, 고기압성 흐름에서는 지균풍속보다 크다.
학습정리
자연좌표계는 공기덩이의 수평운동을 기술하는 데 편리하다.
자연좌표의 세 방향은 수평속도에 평행한 방향, 흐름에 왼쪽 직각 방향, 연직 윗 방향이다.
지균풍은 기압경도력과 전향력이 균형을 이루며 부는 바람이다.
관성풍은 원심력과 전향력이 균형을 이루며 부는 바람이다.
선형풍은 기압경도력과 원심력이 균형을 이루며 부는 바람이다. 대표적인 예로 토 네이도가 있다.
경도풍은 기압경도력, 전향력, 원심력이 균형을 이루며 부는 바람이다.
저기압성 흐름에서는 경도풍속이 지균풍속보다 약하고, 고기압성 흐름에서는 경도풍속이 지균풍속보다 강하다.
연습문제
43°N에 중심을 두고 곡률반경이 1000인 저기압과 고기압이 있다. 반경 1000인 지점의 지오퍼텐셜 경도가 일 때 이 지점에서의 저기압과 고기압에 대한 경도풍속을 지균퓽속과 비교하라. 의 변화는 없다.
(정답)
저기압일 때 경도풍속은
여기서 이고 이므로
고기압일 때 경도풍속은
여기서 이고 이므로
이 문제를 통하여 저기압에서의 경도풍속은 지균풍보다 약하고 고기압에서의 경도풍속은 지균풍속보다 강함을 확인할 수 있다.

키워드

대기역학,   등압좌표계,   연속방정식,   경도풍,   온도풍,   지균풍,   건조공기,   유적과 유선,   유적,   유선