2019년 KESO 심화과정 사이버 교육 – 대기과학 과제물

경남과학고등학교 1학년 오유신 제출

※ 다음은 태풍과 관련된 질문이다. 각 질문에 간단히 답하시오(1-2).

1. 태풍의 발달 과정에서 상층 약 200hPa 대기에서의 발산장이 태풍의 성장에 미치는 영향을 간략히 설명하시오.

상층 200hPa 대기에서의 발산장은 하부의 대기를 끌어올리는 상승 기류를 형성시킴으로서, 고온의 해수면으로부터 공급된 수증기를 강제 상승시켜 대기를 단열 팽창시킴으로서 태풍의 발달 과정에서 원동력이 되는 잠열을 방출하도록 한다.

2. 지구 온난화의 영향으로 한반도 부근의 수온이 평년대비 상승하고 있다면,

한반도에 영향을 주는 태풍의 발생 빈도는 어떻게 변할 것인가? 간단한 이유

와 함께 답하시오.

태풍은 그 원동력이 되는 에너지를 고온의 해수에서 증발한 수증기의 상승으로 인한 잠열 방출에서 공급받는다. 지구 온난화의 영향으로 한반도 부근의 수온이 평년대비 상승하고 있다면, 적도 부근에서 발생한 태풍이 한반도로 접근하면서도 고온의 해수로부터 수증기와 그로 인한 잠열을 충분히 공급받을 수 있으므로 중도에 소멸되거나 약화되지 않고 더 자주 도달하게 될 것이다. 즉, 한반도에 영향을 주는 태풍의 발생 빈도는 증가한다.

3. 최근 몇 년간 겨울철 한파가 잦아지면서 이러한 원인으로 제트기류의 약화

를 언급하곤 한다. 제트기류의 강도는 북극의 평균 기온과 연관이 있다. 중위

도의 기온은 큰 변화가 없는데, 북극의 기온이 증가한다면 제트기류는 강도는

어떻게 변하는가? 그 이유와 함께 간단히 답하시오.

제트류의 발생 원인은 명확하게 알려져 있지는 않으나, 지구의 고위도와 저위도 사이의 기온차가 증가할수록 제트류의 강도가 커짐이 알려져 있다. 중위도의 기온은 큰 변화가 없는데, 북극의 기온이 증가한다면, 이는 결과적으로 고-저위도 사이의 기온차가 감소한다는 것이므로, 제트기류의 강도는 감소할 수밖에 없다.

4. A와 B 두 지점에서 강제 단열 상승하는 공기덩어리가 있다고 가정하자. 두

지점의 기온분포 및 지표면에서의 공기덩어리의 온도도 동일하다. 다만, A

지점의 상대습도가 B지점보다 높다고 가정하자. 두 지점에서 상승하는 공기덩어리는 모두 어느 순간 구름이 생성되었다면, 구름 생성 고도는 어느 지점이 더 높은가? 간단한 이유와 함께 답하시오.

A, B 두 지점에서 기온분포와 지표면에서의 공기덩어리의 온도가 동일하므로, 지표면에서 A, B의 공기의 포화수증기량은 동일하다고 할 것이다. 다만, A 지점의 상대습도가 B지점보다 높다는 조건과, 어떤 공기의 상대 습도는 그 공기의 수증기량을 그 온도에서의 포화수증기량으로 나눈 비율임을 생각해보면, A 지점의 수증기량이 현재 B 지점보다 더 많다고 할 수 있다. 한 편, 현재 수증기량이 많을수록, 더 적은 온도 하강에 의하여 포화 상태의 공기에 도달할 수 있고, A, B 지점의 기온 분포가 동일하고 상대적으로 높은 고도로 올라갈수록 기온이 하강하므로(단열팽창), 구름 생성 고도는 A 지점이 더 낮을 것이다.

5. 일반적으로 키가 높은 적운형 구름에서 내리는 빗방울의 크기가 층운형 구

름에서 내리는 빗방울보다 크다. 이러한 차이가 나타나는 이유를 강수과정 중

하나로 설명하시오.

키가 높은 적운형 구름의 경우는 병합설의 강수과정에 따르면, 상대적으로 큰 물방울이 낙하하면서 작은 물방울들을 합치는 과정을 통해 크기가 성장하여 강수가 될 정도의 크기의 물방울로서 성장한다.

이에 따르면 당연히 큰 물방울이 낙하하는 거리가 클수록 작은 물방울들과 더 많이 합쳐질 것이므로, 병합설에 의해서는 상대적으로 큰 물방울이 낙하하는 거리가 더 클 확률이 높은 키가 높은 적운형 구름에서 내리는 빗방울의 크기가 그 확률이 낮은 층운형 구름에서 내리는 빗방울의 크기보다 작다.