[자격증] 기상감정기사 필기 : 1과목 일반기상학 (복사와 지구의 열수지)

 정보

• 업무명     : 1과목 일반기상학 (복사와 지구의 열수지)
• 작성자     : 이상호
• 작성일     : 2019-09-21
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 내용

[핵심이론 01] 태양복사와 지구복사

• 태양복사
  • 태양광 스펙트럼 : 태양으로부터 복사되는 에너지의의 파장에 대한 분포
  • 태양복사의 에너지의 대부분 (99.9 %)은 0.2-7.0 μm의 파장 범위에 포함
  • 전체 태양에너지 : 적외선 (약 49 %), 가시광선 (약 44 %), 자외선 (약 7 %)
    • 태양복사 스펙트럼은 0.47 μm에서 최대에너지 파장을 가짐
    • 태양복사의 파장은 지구복사의 파장에 비해 상대적 으로 짧기 때문에 단파복사라고도 함

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• 태양상수
  • 지구가 태양과의 평균거리에 있을 때 대기 밖에서 태양광선에 수직으로 놓여 있는 단위면적당 단위시간에 받을 수 있는 전체 복사에너지의 양 
  • \(1.95 ~cal·cm^{-2}·min^{-1} ~=~ 1.365 ~\pm5~ W·m^{-2}\)
  • 단위 중 cal·cm^{-2}를 간단히 하면 ly (langley)로 표시하기도 함

• 태양복사의 감쇠
  • 흡수
    • 대기 중의 각종 기체분자는 각각 흡수하기 쉬운 파장대를 갖고 있으며 태양복사를 흡수하는 주역은 오존과 수증기
    • 태양복사에는 지구 생물에 유해한 자외선이 포함 되어 있으나 오존은 파장이 0.31 μm의 자외선을 거의 흡수해 버림
    • 수증기는 대기 중에 많을 때라도 약 3 %정도에 불과하나 흡수 능력이 크기 때문에 지구의 열평형에 대단히 중요

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  • 산란
    • 전자파가 공기분자나 미립자에 부딪혀 그 진행방향이 사방으로 흩어지는 것
    • 태양복사는 대기 중의 공기분자와 미립자 등에 의해 산란됨
    • 레일리산란 (Rayleigh Scattering) : 공기분자에 의한 산란으로 산란을 일으키는 입자의 크기가 전자파 파장보다 훨씬 작은 경우에 일어나며 파장이 짧을수록 강하게 산란. 산란강도는 파장의 4승에 반비례
    • 미이산란 (Mie Scattering) : 산란하는 입자가 커질 때 파장에 의해 산란강도가 변하는 경우가 거의 없으므로 빛의 파장이 균등하게 포함되어 하늘이 뿌옇게 보임
  • 반사
    • 알베도 : 어떤 면에 입사된 일사에 대한 반사된 일사의 비율을 반사율이라 하지 않고 알베도(Albedo)라 함
• 지구복사
  • 지구복사
    • 지구는 태양으로부터 끊임없이 에너지를 받고 있지만 온도가 시간에 따라 높아지지 않는데, 이것은 지구가 태양복사에너지의 흡수량에 상당한 에너지를 우주공간으로 내보내고 있기 때문
    • 이러한 지구로부터의 복사를 지구복사 또는 태양복사에 비해 파장이 길기 때문에 장파복사라고 함
  • 지구복사의 흡수
    • 지구복사의 많은 파장 부분을 대기 중의 수증기, 이산화탄소, 오존, 구름 등이 흡수
    • 기체는 선택 흡수체이므로 어느 파장은 잘 흡수하고 어느 파장은 잘 투과시키지만 지구복사에 있어 에너지 최대의 파장대에 해당하는 8-12 μm의 파장대는 대기에 거의 흡수되지 않고 우주로 빠져나가며 이 파장대를 대기의 창이라 함

 

[핵심이론 02] 대기의 열수지

• 열수지
  • 지구와 대기가 태양으로부터 받아들이는 태양복 사와 이들이 우주공간으로 방출하는 지구복사의 전 수지 계산
  • 대기상단과 하단 또는 대기 중의 대상평균에서의 열의 주고받음이나 재분배에 관한 계산을 넓은 의미에서 열수지라 한다. 자세한 수치는 다음과 같다.
• 대기와 지표면의 열수지

대기/지표면	흡수/방출	상세 열수지	전체 열수지
대기	흡수량	태양복사 = 17 (대기) + 3 (구름) = 20 %	167 %
		지구복사 = 117 (지표면에 흡수) + 10 (전도 + 대류) + 20 (증발) = 147 %
	방출량	103 (지표면으로 방출) + 64 (우주로 방출) = 167 %	167 %
지표면	흡수량	태양복사 = 50 %	153 %
		지구복사 =  103 % (대기복사)
	방출량	123 (지면복사) + 10 (전도, 대류) + 20 (숨은 열) = 153 %	153 %

 

• 열수지의 위도분포
  • 지구 전체에 대한 열수지를 생각하면 지구가 둥글기때문에 위도에 따라 열수지의 상황은 달라짐
  • 적도로부터 남북 양반구의 위도 약 35°보다 고위도에서는 지구 복사량이 태양 복사량보다 크고 저위도에서 는 반대의 상황이 발생.
  • 그러나 지구 전체적으로는 복 수지가 평형을 이루고 있음
  • 저위도에서 고위도로 열 수송이 일어나고 있음을 짐작할 수 있다. 이 열 수송을 담당하고 있는 것이 대기와 해양의 순환이다

 

 참고문헌

[논문]

• 없음

[보고서]

• 없음

[URL]

• 없음

 

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