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제트기류
제트기류(Jet stream)는 대류권의 상부 또는 성층권의 하부에서, 좁은 영역에 거의 수평으로 집중하는 강한 기류를 말한다. 최대 풍속이 100m/s를 넘는 일도 있다. 북반구의 경우, 겨울에는 북위 30도 부근에 있고 여름에는 45도 부근까지 북상한다. 제트류라고도 한다.
개요[편집]
제트기류 또는 제트류는 대류권 상부나 성층권의 서쪽으로부터 거의 수평으로 흐르는 강한 기류이다. 즉, 성층권에 위치한 강력한 바람을 말한다. 편서풍대에서는 풍속이 30m/s 이상으로 나타난다. 대류권에 미치는 영향력이 크다. 평균풍속은 겨울철에는 시속 130km, 여름철에는 시속 65km이며 공기밀도의 차이가 가장 큰 겨울철에 풍속도 가장 강하다. 제트기류는 지구를 포함한 몇몇 행성의 대류권이나 대기권의 윗쪽 부분에서 나타나는 빠르고 좁은 공기의 흐름이다. 주요한 제트기류는 대류권 계면 주위의 고도에 위치해 있다. 대체로 지구상에 존재하는 제트기류는 서쪽에서 동쪽으로 불어가며, 경로는 대체로 구불구불하다. 제트기류는 두개 이상의 부분으로 시작되거나, 멈추거나, 나뉠 수 있으며, 하나로 합쳐질 수도 있고, 대부분의 제트기류와는 반대로 흐를 수도 있다.
상공에는 세 가지의 풍계(북동무역풍·편서풍·주극풍)와는 다른 서쪽으로부터의 바람이 불어온다. 상공에는 극부근에 중심을 둔 저기압과 저위도 지방에 있는 고기압이 있다. 이 고기압과 저기압과의 사이에 서쪽으로부터 불어오는 바람이 대상(帶狀)으로 불고 있어 이것을 편서풍대라 부르고 있다. 편서풍대의 바람은 일정한 풍속으로 부는 것이 아니고 비교적 강한 서풍이 좁은 폭을 갖고 뿜어내는 모양으로 불고 있는 곳이 있다. 이 고도는 대류권의 상부 또는 권계면의 하부(평균 11km∼14km의 상공)에서 그 속도는 평균 초속 50m, 때로는 초속 100m에 달하는 때도 있다. 이것을 제트기류라고 한다.
제트기류에는 그림에 나타난 것같이 극(極)제트기류와 아열대 제트기류가 있어 가끔 극도지방 상공에서 합류하는 때가 있으므로 세계에서 가장 강한 제트기류가 부는 예가 많다. 2차대전 당시 일본 본토 폭격을 위해 괌을 출발한 B－29폭격기가 일본 근방에 와서 갑자기 속도가 떨어진 예가 제트기류의 발견에 좋은 실마리가 되었다고 한다. 고공을 나는 비행기는 제트기류를 잘 이용함으로써 안전하게 경계 운항이 되므로 비행사는 제트기류의 기상 상황을 정확히 파악하지 않으면 안 된다. 제트기류보다 규모가 작은 대기의 운동으로는 계절풍과 국지풍(局地風)이 있다.
제트기류는 온도에 중대한 차이를 지닌 인접 공기의 경계에 형성된다. 제트기류는 대류권(온도가 높이에 따라 감소한다.)과 성층권(온도가 높이에 따라 증가한다.) 대류권계면에서 주로 발견된다. 주요 제트기류는 비록 여름에 적도 영역에 편동 제트가 생성될 수 있지만 북반구에서나 남반구에서나 편서풍이다. 제트의 경로는 전형적으로 굽이치는 형태를 지니며, 곡선경로는 동쪽으로 진행하되 흐름 내의 실제 바람보다는 낮은 속도이다. 로스비 파동의 이론은 곡선 경로의 받아들여지는 해설을 제공한다. 로스비 파동은 제트기류가 들어있는 흐름에 대해 서쪽으로 진행하지만, 땅에 대해서는 지구를 가로질러서 동쪽으로 이동한다.[1][2]
생성 원인[편집]
제트기류는 지구의 자전과 대기의 위도별 불균등 가열로 인해 생긴다. 제트기류는 온도풍 관계에 의해 형성되는데, 온도경도가 존재하는 한 고도가 상승할수록 서풍이 강해진다. 상층으로 갈수록 온도경도가 약해지다가 온도경도가 존재하지 않는 고도에 다다르면 가장 서풍이 강력하게 되고, 이 고도에서 부는 바람을 제트기류라 부른다. 온도경도에 의해 발생하기 때문에 제트기류는 온도경도가 더 강한(즉, 온도의 경압성이 뚜렷한) 겨울철에 더 강하게 나타난다. 따라서 겨울철에는 적도 쪽으로, 여름철에는 극 쪽으로 이동하는 경향을 보인다. 제트기류는 교란에 의해 그 굽은 정도가 심해질 수 있는데, 이 때 고위도와 저위도의 열교환이 이루어지며, 그 지역에서는 한파 등 날씨의 변화가 생긴다.
중위도에서는 편서풍, 저위도에서는 편동풍이 분다는 통념과는 달리 제트기류는 ITCZ(적도)를 제외하면 지구 어디에서나 서에서 동으로 분다. 그 이유는 지상에서 기류 수렴 등 여러 이유로 편동풍이 불더라도 상층은 항상 고위도가 기압이 낮고 저위도가 높기 때문에 서풍이 부는 것이다. 대기대순환이 어느 정도 영향은 미치겠지만 그것이 상층의 바람 방향을 바꿀 정도는 되지 않는다. 다만 그러한 이유로 제트가 형성되는 위도는 온도(층후)차이가 극심한 위도가 되므로 계절에 따라, 지상 기압(기온)변화에 따라 달라질 수 있다.[2]
특징[편집]
생성 원인에서 알 수 있듯, 편서풍 파동과 비슷하게 작용하여 남북간의 열과 수증기의 교환에 큰 기여를 한다. 또한 지상의 저기압, 고기압의 발달에도 영향을 미친다. 가장 강한 제트기류는 극지방에서 부는 극지기류이며, 해면으로부터 9~12 km 상공, 약 30,000~40,000 ft 상공 또는 그 위에서 나타나고, 그보다 약한 아열대의 제트기류는 해면으로부터 10~16 km, 약 33,000~52,000 ft 상공에 위치한다. 길이는 수천km, 폭은 수백km, 두께는 수km이고 연직 바람 시어가 강하게 나타난다.
일반적으로 제트류가 잘 나타나는 지역은 극동 지방, 북미대륙 등이다. 중간 권에서의 겨울철 극야제트(polar night jet), 국지적인 전선에 관계된 하층제트(low level jet) 등도 있다. 제트기류의 바람이 가장 강한 곳을 제트 코어(jet core)라고 하는데, 대류권 제트의 경우 겨울철에는 북위 30도 정도에 위치하나, 경도에 따라서 위도가 달라진다. 또한, 여름철에는 제트기류가 약화되며 제트코어는 보다 북쪽으로 치우치며 편서풍 파동에 의해 적도에 가까운 쪽에서 발달하는 제트는 아열대제트(subtropical jet)라고 불린다. 중위도 대류권 제트기류는 제2차 세계대전 당시 군사비행을 통하여 발견되었다.
북반구와 남반구는 각각의 극 제트기류와 아열대 제트기류를 가지고 있다. 북반구의 극지기류는 북아메리카, 유럽 아시아, 그들이 들러싼 대양들의 중간 부분 또는 북쪽으로 지나는 반면, 남반구의 극지기류는 1년 내내 남극 주위를 돈다. 남극의 해류도 비슷하게 돌기 때문에 최근 지구온난화로 제트기류가 약해지기 전까지 남극은 다른 지역의 기후에 상대적으로 둔감했다. 기상학자들은 대기분석의 방법으로 제트기류의 위치를 이용한다.[2]
구분[편집]
제트기류는 성질이 다른 두 개의 제트기류로 구분된다. 제트기류는 연직으로 지상으로부터 상층까지 이어져 있는데, 아열대 제트의 경우 하층과 상층의 바람 차이가 매우 심하고, 중위도에 존재하는 한대제트의 경우 서풍이 상층으로 갈수록 강해지긴 하나 그리 심하게 차이 나지는 않는 고유 특징을 지닌다. 보통 고층일기도 상에 두 개의 제트기류가 나타나고 있는데, 위도 30° 부근과 중위도의 위치에 나타난다. 전자는 아열대제트로 불리고 후자는 한대제트기류라 불린다 (그림). 제트기류의 중심부에는 특별히 난류(亂流)가 심한 부분이 있으므로 항공기 운항에 주의를 기울여야 한다. 북반구에서 한대제트는 북위 35°에 위치하고 여름철에는 북상하여 북위 50°에 가까워지며 평균풍속은 겨울철에는 시속 130km, 여름철에는 시속 65km이고 공기밀도의 차이가 가장 큰 겨울철에 풍속도 가장 강하다. 중위도 저기압의 발달과 위치는 제트기류에 의해 결정되어서 제트기류 형태를 정확히 예상할 수 있다면 일주일 또는 그 이상의 예보에 많은 도움이 될 수 있다.[3]
제트기류와 항공기[편집]
제트기류의 주요한 상업적 관련성은 비행기를 통한 여행에 있는데, 제트기류를 따라 비행하느냐, 반대로 비행하느냐에 따라 비행 시간이 큰 영향을 받을 수 있기 때문이다. CAT[2] 또는 비행기 승객의 안전에 대한 잠재적인 위험들이 제트기류 부근에서 발견되지만, 이들은 상당한 비행 시간의 변화를 초래하지는 않는다.
서쪽으로 운항할 때의 비행시간보다 동쪽으로 운항할 때의 비행시간이 짧은 이유도 제트기류 때문이다. 예를 들어 한국에서 유럽으로 갈 때는 11-12시간이 걸리지만 귀국할 때는 10시간 전후로 비행시간이 줄어든다. 반대로 한국에서 미국 LA로 갈 때는 11시간 전후지만 돌아올 때는 13시간 가까이 걸린다. 한국을 기준으로 할 때 제트기류의 효과가 극대화되는 노선은 인천(인천국제공항)-호놀룰루(다니엘 K. 이노우에 국제공항)가 있다. 제트기류가 강한 겨울철에 이 노선을 이용할 경우 제트기류의 속도가 300km/h 이상인 지대를 지나가기 때문에 VOD의 속도 표시를 잘 살펴보면 초음속으로 비행하는 경우가 심심찮게 보인다. 물론 이는 당연하게도 GPS 기반의 Ground speed로, 초음속비행중이 아니다. 일반적인 민항기의 순항고도에서의 순항속도는 900km/h 언저리로 나타나고 순풍을 300km/h로 받으니 지상속도가 1200km/h를 넘게되어 이 때문에 음속을 넘는 것 처럼 보이는 것이다. 그리고 음속은 고정값이 아니라 대기온도와 밀도라는 변수를 갖고있으므로 해수면대기 음속과 순항고도 음속은 차이가 크다.
다만 목적지의 위도가 높거나 이동 거리가 길 경우 최단 경로가 주로 북극 근처를 지나가기 때문에 제트기류의 영향이 적어 갈 때와 올 때의 시간 차이가 크게 나지 않는다. 대표적인 경우가 인천(인천국제공항)-뉴욕(존 F. 케네디 국제공항) 노선. 인천에서 뉴욕으로 갈 때는 13시간 30분, 돌아올 때는 14시간 30분 정도 걸린다. 물론 날씨가 좋을 때 제트기류를 잘 타면 뉴욕까지 12시간 중반대에 도착하는 경우도 있다. 반대로 제트기류를 맞으면서 가는 예를 들면 일본 국내선 중 삿포로 - 도쿄처럼 남서쪽으로 가는 항공편은 12km가 넘는 고도에서 하이퍼카의 속도랑 비슷한 시속 300km/h 후반대가 나오는 경우도 간혹 있다. 하지만, 반대 방향일 경우 제트기류를 타기 때문에 국내선 항공편 조차도 같은 12km 넘는 고도에서 기본 1100km/h 이상이 나온다. 속도 차이가 B737 순항속도랑 거의 비슷하다.
2020년 2월 미국 JFK 국제공항을 출발해 영국 런던 히스로 공항으로 가는 영국항공 112편은 이 제트기류 덕분에 통상적으로 6-7시간 정도 걸리는 이 노선을 무려 4시간 56분만에 주파하는 기록을 세웠다. 콩코드를 제외한 일반 민항기의 상업 운항 역사에서 가장 빠르게 대서양을 횡단한 사례로 남아있다. 다만 제트기류가 강하다고 항공사들이 무조건 제트기류에 편승하여 운항시간을 단축하지는 않는다. 물론 제트기류를 이용해 운항시간 단축을 하면 항공사 입장에서는 기름도 아끼고, 승객 입장에서는 답답한 비행기에 있는 시간도 줄어드니 서로 좋은게 아닌가 생각할 수도 있지만, 사실 비행기가 목적지에 너무 일찍 도착해버리면 그것도 그것대로 난감한 상황이 될 수 있다. 항공사 입장에서는 목적지 공항이 자신들의 허브가 아닌 이상, 너무 일찍 도착해버리면 공항에 주기장이 부족한 상황이 발생할 수 있고, 길어지는 주기 시간으로 인해 늘어나는 주기료도 고려해야 한다.
승객으로서는 만약 공항에서 최종 목적지까지 이동하는 연결 교통편이 이미 예약된 상태라면 중간에 기다리는 시간이 길어지거나, 혹시 마중 나오는 사람이 있다면 비행기가 너무 일찍 도착했을 때 오히려 마중 나오는 사람이 공항에 더 늦게 오는 일이 생겨 서로 무안해지기도 한다. 아예 처음부터 제트기류를 고려해서 운항시간을 짧게 잡아버렸다가 막상 그날 제트기류가 약한 편이라면 이건 지연이 되어버리니 이래저래 어려운 문제다. 그래서 일부러 제트기류가 강한 구역을 피해가기도 한다.
지구의 자전 효과 때문에 이런 시간 차이가 난다는 통념이 있지만 틀린 설명이다. 지구가 자전할 때 땅만 움직이는 것이 아니라 중력 영향권 내에 있는 대부분 물체와 대기도 함께 자전하고 있다는 사실을 간과하면 안 되고, 애초에 비행기의 지면 속도가 이미 자전하고 있는 지구를 기준으로 했기도 하지만, 보통 바람의 효과를 무시할 때 여객기의 순항속도는 250m/s(900km/h) 정도인데, 지구의 자전 속도는 적도를 기준으로 약 460m/s에 달하며, 중위도 지방(위도 3~40도)에서도 350m/s 이상이다. 따라서 지구의 자전 효과대로라면 항공기가 지구 자전 속도를 따라잡지 못하기 때문에 항상 지구 자전 반대 방향으로 운항해야 한다는 결론이 나온다. 설령 지구의 자전 속력이 매우 느려서 비행기의 속력이 더 빠르다 해도 일반적인 상황에서처럼 동쪽으로 갈 때의 소요 시간이 더 적으려면 지구가 동에서 서로 자전해야 한다. 이러한 통념은 끔살 문서의 유래에서 나오는 농담처럼, 달리는 차 안에서 점프한다고 해서 차 뒤편으로 날아가지는 않는다는 점만 생각해도 단번에 틀림을 알 수 있다.[2]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
