내부 - 12. 위치소용돌이도

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내부 - 12. 위치소용돌이도에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

의 궤적을 따라 위치소용돌이도를 보존하면서 이동한다. 이 때 풍하측에 생기는 저기압을 풍하 저기압(Lee cyclone)이라 한다.
한편 동쪽에서 서쪽으로 산을 넘어가는 공기 흐름은 아래 그림과 같이 나타난다.
풍상측 연직 깊이의 확장은 서풍의 경우처럼 저기압성 회전을 일으킨다. 이 회전은 공기 기둥을 남서쪽으로 이동시키게 된다. 이 공기 기둥이 남서쪽으로 산을 넘어 가면서 연직 깊이가 감소하므로 위치소용돌이도 보존에 따라 절대 소용돌이도가 감소해야 한다. 이 절대 소용돌이도 감소는 고기압성 상대 소용돌이도의 발달과 남쪽 이동에 의한 의 감소 두 가지 모두에 의해 발생한다. 이 고기압성 상대 소용돌이도는 점차 공기 기둥을 방향 전환시켜서 그것이 산 정상에 도달했을 때 서쪽으로 향하게 된다. 산을 넘어 풍하측에서는 연직 깊이가 증가하여 상대 소용돌이도가 양이 되고 공기 덩이의 수평 흐름은 북서쪽으로 향한다. 공기덩이가 풍하측의 원래 연직 깊이로 돌아 왔을 때 이 공기덩이는 풍상측 흐름의 시작 위도에 있게 되고 여기서는 동풍으로 되어 더 이상 파동 형태의 운동은 하지 않는다.
이와 같이 위도에 따라 변하는 코리올리 인자가 산을 넘어 가는 흐름의 방향에 따라 아주 큰 차이를 만들어 낸다. 서풍의 경우, 산의 먼 풍하측까지 퍼지는 파동 형태의 유선이 나타나지만, 동풍의 경우는 유선의 파동이 산으로부터 멀어져 갈수록 사라진다.
3. 순압 위치 소용돌이도
앞에서 언급한 식 “”는 순압 유체에서 깊이()의 변화가 역학적으로 코리올리 인자()의 변화와 유사함을 나타내고 있다. 이 사실은 물을 채운 회전 원통에서 쉽게 보일 수 있다. 아래 그림에서와 같이 회전하는 유체의 자유 표면은 회전 중심축으로 향하는 기압경도력과 그와 반대 방향의 원심력이 균형을 이루면서 결정되는 포물선 형태를 갖는다.
만일 유체 기둥이 그림에서처럼 회전 중심축 방향으로 이동한다면, 그 기둥은 연직방향으로 수축되어야 한다. 이 때 가 상수가 되기 위하여 가 감소하면서 상대 소용돌이도가 가 감소되어야만 한다. 이 결과는 회전하는 구에서 유체 기둥이 깊이 변화없이 극쪽으로 이동하는 경우와 같다. 즉, 이 경우 상대 소용돌이도는 의 증가를 상쇄하기 위하여 감소해야 할 것이다. 그러므로 순압 유체에서는 위도 변화 없이 깊이 감소가 상대 소용돌이도에 미치는 효과와 깊이 변화 없이 위도에 따른 전향력의 증가가 상대 소용돌이도에 미치는 효과가 서로 같다.
학습정리
1. 에르텔의 위치소용돌이도는 단열과정에서 보존된다.
2. 균질 비압축성 유체에서 위치소용돌이도 보존은 더 단순한 형태인
“”를 갖는다.
3. 절대 소용돌이도가 보존되는 경우에 동풍은 남쪽이나 북쪽으로 편향될 수 있으 나, 서풍은 편향될 수 없고 서풍을 유지한다.
4. 서쪽에서 동쪽으로 산을 넘어 가는 흐름은 풍하측에 Lee 저기압을 형성하고 파 동 형태로 나타나나, 동쪽에서 서쪽으로 산을 넘어 가는 경우에는 풍하측에 파 동 형태가 나타나지 않는다.
5. 순압 대기에서 같은 깊이의 공기 기둥이 적도지방에서 중위도지방으로 이동하면 가 증가하므로 상대 소용돌이도가 감소해야 한다.
연습문제
균질 비압축성 대기에서 공기 기둥이 다음과 같이 이동하였다. 각각의 경우, 나중의 상대 소용돌이도를 계산하라. 처음의 상대 소용돌이도는 0이다.
(1) 공기 기둥의 깊이가 일정한 상태로 적도에서 45°N까지 이동한 경우
(2) 같은 위도 45°N으로 이동하면서 공기 기둥의 깊이가 1km에서 500m로 수축한 경우
(정답) (1) 에서
처음 :
나중 :
처음과 나중이 같아야 하므로
그러므로
(2) 에서
처음 :
나중 :
처음과 나중이 같아야 하므로

키워드

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