지구과학Ⅱ›대기·해양의 운동

대기의 열역학

Atmospheric Thermodynamics

산을 올라가면 왜 추워지는가
💡 단열 변화의 직관
①지표면의 공기가 산을 타고 올라간다
②높이 올라갈수록 기압이 낮아진다 (공기가 덜 눌림)
③기압이 낮아지면 공기가 팽창 → 온도가 내려간다
④이것이 '단열 냉각' — 외부와 열 교환 없이 스스로 식는 것
⑤역으로 공기가 내려오면 압축 → 단열 가열 (푄 현상!)
구름은 어떻게 만들어지는가
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☁️ 구름 형성 과정
①공기 덩어리가 상승 → 기압 ↓ → 팽창 → 온도 ↓
②건조 단열감률: 약 10°C/km 로 온도가 떨어진다
③어느 고도에서 기온이 이슬점에 도달 → 수증기 응결 시작
④응결이 시작되는 고도 = 구름 밑면 (상승 응결 고도)
⑤이후부터는 응결 잠열이 방출되어 냉각이 느려짐 → 습윤 단열감률 (~5°C/km)
대기 안정도 — 3가지 판단
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안정도 판단 기준
불안정: Γ환경 > Γ건조 (10°C/km)
상승 공기가 주변보다 따뜻 → 계속 상승 → 대류 활발
안정 조건
안정: Γ환경 < Γ습윤 (5°C/km)
상승 공기가 주변보다 차가움 → 하강하려 함 → 대류 억제
📐 왜 안정도가 중요한가
①불안정 대기 → 적운형 구름 (뭉게구름) 발달 → 소나기, 뇌우
②안정 대기 → 층운형 구름 (안개, 이슬비) 형성
③조건부 불안정: 건조 시 안정이지만 수증기가 응결하면 불안정으로 전환
④일기 예보의 핵심: 대기 안정도 분석으로 기상 현상 예측
푄 현상과 실생활
🏔️ 산 넘어 뜨거운 바람
①습윤 공기가 산을 올라감 → 습윤 단열감률(5°C/km)로 냉각
②산 정상 부근에서 비를 뿌림 (수분 방출)
③산을 넘어 하강 → 건조해진 공기 → 건조 단열감률(10°C/km)로 가열
④결과: 산 반대편은 뜨겁고 건조한 바람 (푄 현상)
⑤출발 25°C, 2km 산: 올라갈 때 −10° → 15°C, 내려올 때 +20° → 35°C!
총정리
핵심 수치
건조 단열감률 ≈ 10°C/km | 습윤 ≈ 5°C/km
수증기 응결 여부에 따라 냉각 속도가 다르다
🎯 시험 포인트
①건조 단열감률 ≈ 10°C/km, 습윤 단열감률 ≈ 5°C/km
②Γ환경 > Γ건조 → 절대 불안정 (강한 대류)
③Γ환경 < Γ습윤 → 절대 안정 (대류 억제)
④Γ습윤 < Γ환경 < Γ건조 → 조건부 불안정
⑤불안정 → 적운형(소나기), 안정 → 층운형(이슬비)