대기환경의 바람 및 국지풍

대기 환경에서 바람은 지표면에서 공기의 상대적인 움직임 중에서 수평방향으로 이동하는 현상을 말한다. 방향에 따라 수평풍과 수직풍으로 구분이 가능하다. 수평풍이 대기오염물질의 확산에 해당하며 바람이 수평확산의 지배적인 인자이다. 수직풍은 높은 산과 같은 장애물을 넘어가거나 상승, 하강을 통해 구름의 생성과 소멸 등의 날씨 변화에 큰 영향을 미친다.

 

바람에 작용하는 힘

바람을 일으키는 공기에 작용하는 힘은 경도력, 전향력, 원심력, 마찰력으로 나눌 수 있다. 경도력은 대기 중에서 특정한 두 지점의 기압차에 의해 단위질량당 작용하는 힘의 차이를 뜻한다. 힘은 고기압에서 저기압으로 작용한다. 경도력의 크기는 거리에 반비례한다. 등압선이 조밀할수록 경도력이 증가하여 풍속이 빨라진다. 전향력은 코리올리의 힘으로도 알려져 있다. 지구의 자전에 의해 발생하는 물체에 작용하는 힘을 뜻한다. 회전하는 물체 위에서 그 운동을 보는 경우에 나타나는 겉보기 힘이다. 전향력은 경도력과 반대방향이며 북반구에서는 바람방향의 우측 직각방향으로 작용한다. 전향력은 전향인자와 선속도의 곱으로 나타낸다. 극지방에서 전향력은 최대가 되고 적도지방에서는 0이 된다. 흔히 태풍이나 변기에 물을 내렸을 경우에 회전 방향을 보면 북반구에서는 시계방향, 남반구에서는 반시계방향으로 소용돌이가 발생한다. 이는 흔히 볼 수 있는 현상으로 코리올리의 힘으로 설명이 가능한다. 원심력은 회전운동을 하고 있는 물체에 작용하는 관성으로 운동방향을 변경할 때 발생하며 가상적인 힘으로 존재한다. 원심력은 구심력과 크기는 같으나 반대 방향이다. 다시 말해서 원의 중심에서 멀어지는 방향으로 힘이 작용한다. 원심력은 반경이 작고 선속도가 클수록 증가된다. 극지방에서는 원심력은 0이 된다. 적도지방에서는 원심력이 최대가 된다. 마찰력은 기상학 관점에서는 바람이 이동하면서 지표면과 발생하는 저항력이 크기를 말한다. 마찰력이므로 바람의 진행 방향과 반대로 작용한다. 마찰력의 크기는 지표의 거칠기와 풍속에 비례한다. 고도가 증가하면서 마찰력은 줄어들게 된다.

 

바람의 종류

바람은 크게 지균풍, 경도풍, 지상풍으로 나눌 수 있다. 지균풍은 마찰력이 작용하지 않는 자유대기층에서 경도력과 전향력만으로 등압선과 평행하게 직선운동을 하며 부는 바람을 뜻한다. 기압의 경도력은 항상 기압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 작용한다. 경도력의 반대 방향으로는 항상 전향력이 존재한다. 경도력과 전향력의 힘이 평형을 이룰 때 등압선과 평행하게 직선운동을 하며 지균풍이 형성된다. 경도풍은 등압선이 곡선을 이루고 있을 때 원심력이 발생한다. 원심력이 전향력과 합쳐서 경도력과 평형을 유지할 때 등압선을 가로지르는 바람을 경도풍이라고 한다. 지상풍은 지표 부근에서 발생한 바람으로써 지표의 마찰력이 작용하여 경도력이 전향력과 마찰력의 합과 평행을 이룰 때를 말한다. 풍속은 주변의 영향을 받지 않는 곳의 지상 10m 위치에서 연속적으로 측정한다. 연속측정이 불가능할 경우에는 10분씩 3회에 나누어 측정한다. 풍향계와 풍속계를 사용하여 측정한다.

 

국지풍이란

국지풍은 지형적 영향으로 좁은 지역에서 부는 바람으로 등압선만으로는 설명이 불가능한 바람을 말한다. 국지풍에는 해륙풍, 호수풍, 산곡풍, 전원풍, 픤풍 등이 있다. 해륙풍은 바다와 육지의 비열차에 의해서 발생한다. 낮 동안에는 육지 쪽이 저기압이므로 바다에서 육지로 바람이 분다. 밤에는 바다가 온도가 더 낮아 저기압이 되며 육지에서 바다로 바람이 분다. 해상은 장애물이 없고 공기의 유동이 쉬우며 온도차가 더 크게 나타나므로 육풍에 비해 해풍이 더 강하다. 산곡풍은 평지와 계곡에서 일사량 차이로 인해 발생한다. 낮에는 산의 비탈면이 가열되어 상승하는 바람이 불며 이를 곡풍이라고 한다. 밤에는 반대로 골짜기가 더 빨리 냉각되어 공기밀도가 증가한다. 하강하는 바람이 생성되며 이를 산풍 또는 활강풍이라고 한다. 공기가 산맥을 넘으면서 팽창, 냉각되면서 비구름을 생성한다. 공기는 건조하고 기온이 높게 바뀌게 되며 이를 푄풍이라고 한다. 우리나라는 태백산맥 동쪽에서 발생하는 높새바람이 해당된다.