항공기상(Aviation weather)-2

온도 변화와 안정성

 

야간에 지구 표면에서 받는 태양 복사(일사량)가 들어오지는 않지만 방출 지구 복사가 계속되고 지표면은 냉각됨. 냉각은 일출 뒤 잠깐까지 지속되는데 이때가 들어오는 태양 복사가 다시 한번 방출되는 지구 복사를 초과할 때임. 최소 지표 공기 온도는 보통 일출 뒤에 관찰된다. 일사량은 일출 후 지표면이 달궈지면서 방출 지구 복사보다 커짐. 일사량의 최대는 대략 정오쯤이나 최대 지표 공기 온도는 오후 중간에 관찰된다. 이런 지연은 표면과의 전도 및 대류로 인해 지면 근처의 공기가 가열되는 데 걸리는 시간 때문이다. 방출 지구 복사량이 일사량을 넘어서면 지구는 다시 냉각된다. 육지의 넓은 지역은 기온의 변화가 크다. 일일 최대, 최소 온도가 물은 10도 밖에 차이가 없지만, 대륙은 50도까지도 가능하다. 단열 가열과 냉각은 열이 더해지거나 감해지지 않고 압축과 팽창으로 인한 공기 온도의 변화와 관련이 있다. 공기가 떠오르며 팽창하는 것이 단열 냉각의 원인이다. 불포화공기는 상승 비탈을 흐르면서 3도/1,000ft의 비율로 냉각된다. 구름의 베이스는 이슬점의 감률과 건조단조감율이 만나는 고도에서 형성된다. 활강바람(Katabatic wind)은 내리막을 흐르며 고온건조한 상태로 변화한다. 포화공기가 내리막으로 이동할 때 그 기온은 건조한 공기보다 더 느리게 증가하는데 이는 기화가 그 열을 이용하기 때문이다. 공기가 온도변화가 없거나 고도가 증가하면서 조금씩 감소한다면 안정적인 상태를 가진다. 안정적인 공기는 대류에 대해 저항력을 가진다. 주변 기온 감률(ambient temperature lapse rate)은 대기의 안정성을 결정하기 위해 사용된다. 산악지역의 광범위한 수직 발달구름은 불안정한 공기 덩어리를 알리는 표시가 된다. 야간에 바람이 찬 대륙에서 따뜻한 해안으로 부는데 "육풍(land breeze)"을 생성해낸다. 낮에는 반대로 해풍이 불어온다. 상대습도는 퍼센트로 표현한다. 존재하는 실제 수증기와 존재할 수 있는 수증기를 연관시킨다. 온도는 대체로 공기가 가질 수 있는 수증기의 최대량을 결정한다. 따뜻한 공기는 차가운 공기보다 수증기를 더 많이 함유한다. 상대습도는 포화의 정도를 표현한다(100% 습도는 포화(이슬점 온도)/ 100% 미만은 불포화상태).

 

기온 역전

 

성층권에서 기온역전은 흔히 발견된다. 안정적인 공기층은 기온역전과 관련이 있다. 낮은 시정은 지표를 기준으로 역전현상을 특징짓는다. 맑고 상대적으로 잔잔한 밤의 지구 복사는 더 빈번하게 지표의 기온역전을 만들어낸다. 지표 부근의 잔잔하거나 가벼운 바람과 기온역전 바로 위의 비교적 강한 바람은 낮은 기온 역전 윈드 시어 발생에 필요한 조건이다. 어는점이 낮은 상공의 역전으로 인해 어는 비가 올 수 있다. 전선면 아래로 얼어붙는 비는 깨끗한 얼음이 축적되기 좋은 조건이다. 어는 점보다 따뜻한 온도의 전선면 위에서 비는 형성된다. 이는 어는 점 아래의 기온을 통과하고 과냉각된다. 과냉각수는 얼어서 항공기 표면에 영향을 준다.

 

밀도, 기압, 수정고도

 

대기압은 1,000ft를 상승하면서 1in. Hg가 감소한다. 고도계 설정을 변경하는 것은 표시되는 고도를 바꾸는데 1,000ft에 inch가 바뀌는 것과 같은 방식이다. 예를 들어서 29.92에서 30.92로 바꾸면 표시되는 고도는 1,000ft가 늘어나고 30.15에서 30.25로 바꾸면 100ft가 늘어나서 표시된다. 고도계 판독값은 기압 변화에 따라 조정되지만 온도 변화에는 조정되지 않기 때문에 항공기는 표준 기온보다 낮은 공기에서 비행할 때 표시되는 고도보다 낮게 된다. 따뜻한 날에는 항공기는 고도계 값보다 높은 고도에 위치한다. 추가로 밀도고도는 기압고도보다 높아진다. 수정 고도는 표준대기온도와의 온도 변화에 대해 보정된 고도계의 표시된 고도이다. 수정 고도는 진고도의 대략적 값이다. 관측소기압은 표고의 실제 대기압이다.