하강기류

하강기류(下降氣流, downdraft)는 대기 중에서 아래로 내려가는 공기의 흐름을 말한다. 대체로 기온이 상승하고 구름이 없어져 날이 맑은 경우가 많다.

개요

하강기류는 따뜻한 공기가 빠져나간 자리로 차가운 공기가 내려오는 흐름이다. 이 차가운 공기가 내려오다가 지표면에서 올라오는 열기를 받아 따뜻해지면 그 속에 있던 물방울들이 증발해서 날아가 버린다. 그래서 하강기류로 인해 고기압이 되면 날씨가 뽀송뽀송하고 맑아진다. 태양열에 의해 따뜻해져서 위로 올라가는 공기의 흐름을 상승기류라고 하고 차가워져서 아래로 내려오는 공기의 흐름을 하강기류라고 한다. 상승기류일 때 위로 올라가는 따뜻한 공기는 수증기를 많이 머금고 있는데, 올라가며 차가워진 공기는 품고 있던 수증기를 내보낸다. 이렇게 공기에서 빠져나온 수증기가 엉겨 붙어 물방울이 되고 이 물방울들이 모여 구름이 된다. 그래서 상승기류로 인해 저기압이 되면 날씨가 구름이 끼고 흐려진다.

기류(氣流, air current)는 온도나 기압 차이로 발생하는 공기의 흐름을 말한다. 태양 복사에너지로 인해 위도에 따라 다른 온도로 가열되고 이때의 온도 차이로 인해 밀도가 큰 찬 공기와 밀도가 작은 더운 공기가 생겨난다. 이러한 공기가 대류로 이동하면서 공기의 흐름이 발생하게 된다. 수평 방향 공기의 흐름을 의미하는 바람과는 달리, 기류는 수직, 수평 방향의 흐름 모두를 의미하지만, 기상학에서는 주로 수직(연직)방향의 공기 흐름을 중심으로 다룬다. 공기가 위로 올라가는 것은 상승기류, 아래로 내려가는 것은 하강기류이다. 상승기류로 바람이 한 곳에 집중(수렴기류)되면 베르누이의 정리(Bernoulli's theorem)에 의해 풍속이 증가한다.

특징

하강기류는 상승기류와 반대로 상층에서 아래쪽을 향하는 기류를 말한다. 밑으로 향하는 연직류로서 광범위하게 하강기류가 있는 곳은 일반적으로 날씨가 좋다.

지표면에서 위쪽을 향해 흐르는 상승기류에 대응하는 말로, 고기압 지역에서 많이 나타나는 현상이다. 고기압 내부에서는 공기가 주변부로 흐르기 때문에 상층부의 공기가 그 빈 자리를 메우기 위해 아래로 내려오게 된다. 하강 속도가 초당 수cm로 아주 느리고 공기도 매우 건조해서 하강기류가 활발한 중위도 고압대에는 사막이 형성되기도 한다.

또 고원이나 산맥을 넘어 내려오는 하강기류는 고온건조하여 국지적으로 기온상승을 가져오므로 인간생활이나 목축업에 많은 영향을 준다. 로키산맥의 치누크(Chinook)나 알프스의 푄(Föhn)은 모두 하강기류의 일종이다. 이 기류 속에서는 공기의 열이 차단되고 온도가 올라가므로 구름이 없고 날씨가 맑은 것이 특징인데, 열대저기압 중심부에 나타나는 태풍의 눈이 대표적인 예이다.

중위도고압대

적도 저압대에서 상층으로 올라간 공기는 이동하면서 냉각되어 위도 30도 부근에서 하강기류로 변한다. 하강기류가 발생하면 공기가 누르는 힘이 강해져 기압이 높아지기 때문에 이 지역을 중위도고압대라고 한다. 공기가 점점 아래로 내려오면서 지표의 복사열을 받으면 온도가 올라가고 매우 건조해진다. 이 때문에 중위도지방에는 건조하고 맑은 날씨가 계속되는 경우가 많다. 사하라 사막, 아라비아 사막, 중국의 타클라마칸 사막과 몽골의 고비사막, 미국의 모하비 사막 및 호주 북부의 사막 등 대부분의 사막은 중위도고압대에 있다.

극고압대

극지방은 태양의 고도가 매우 낮아서 복사열을 적게 받는다. 따라서 땅에 인접한 공기는 항상 차갑고, 이로 인해 하강기류가 형성된다. 이 하강기류에 의한 고기압대를 극고압대라고 부르며 비나 눈이 거의 오지 않는다는 특징을 지닌다.

태풍의 눈

태풍은 공기의 거대한 소용돌이로, 기압이 낮은 중심부를 향해 공기가 반시계방향으로 회전하면서 모여든다. 중심으로 접근할수록 바람이 강해지고, 공기는 강한 원심력을 받게 된다. 원심력이 엄청나게 강해지면, 공기는 중심으로 들어가지 못하고 중심 둘레를 돌면서 상승한다. 이 때문에 태풍의 중심부는 공기가 비게 되고, 이 부분을 보충하려는 하강기류가 생긴다. 따라서 강한 저기압임에도 불구하고 구름도 드물고 바람이나 비도 약한 날씨가 된다. 이 부분을 태풍의 눈이라 한다.

관련 용어

고기압

고기압(高氣壓, Anticyclone)은 하강기류로 인해 날씨가 맑다. 구름이 있어도 소멸되며 전선이 형성되기 어렵다. 그러나 쇠약단계의 고기압 또는 고기압 후면에서 하층이 가열되면 대기가 불안정하여 대류성 구름이 발생하고 심하면 소나기, 뇌우를 동반한다. 기압이 높은 중심쪽에서 낮은 바깥쪽으로 바람이 분다. 이때 북반구에서는 시계방향으로, 남반구에서는 시계반대방향으로 불어나간다. 풍속은 중심에 가까워질수록 약하다. 침강하는 공기의 단열압축에 의해 상층의 공기가 따뜻해져 기온역전이 일어난다. 소규모의 이동성 고기압을 제외하면 대체로 제자리에 있거나 아주 느리게 이동한다. 상당히 넓은 지역에서 발생한다.

일기도에서 보면 중심 주위가 막힌 등압선으로 에워싸여 있으며 중심이 저기압만큼 뚜렷하지는 않다. 지상의 고기압 부분에서는 기류가 발산하여 그것을 보완하기 위해 상공에서 공기가 하강하기 때문에 고기압 안에는 하강 기류가 있다. 하강 기류가 있으면 공기는 단열적으로 온도가 올라가고, 수증기의 응결이 어려워지기 때문에 고기압 내부는 구름이 적다. 구름이 생성되는 경우는 낮은 층운형이 된다. 고기압 안은 이와 같은 상태이기 때문에 야간의 복사 냉각이 강하여 지면 부근의 온도가 낮아진다. 한편 고기압 내부에서는 바람이 약하기 때문에 접지(接地) 역전이 일어나기 쉽다. 그렇기 때문에 추운 계절에는 아침 일찍 서리가 발생하기 쉽고, 도시에서는 스모그 발생이 많아진다.

상승기류

상승기류(上昇氣流, ascending air current, updraft)는 대기 중에서 위로 올라가는 공기의 흐름을 말한다. 단열 팽창으로 인하여 공기 중의 수증기가 응결됨에 따라 구름이 만들어지고 비가 내리게 되는 경우가 많다.

상승기류는 연직 기류 중 위쪽으로 향하는 것을 말한다. 지표면에 대한 공기의 상대운동 중에서 수평방향 성분을 바람이라 부르며 수직방향 성분을 수직기류라 한다. 이때 위로 올라가는 것을 상승기류라 한다. 연직 기류의 속도는 적란운 속에서와 같은 특수한 경우를 제외하고 매초 수cm의 크기여서, 이것은 매초 수m 이상의 수평 기류에 비하면 훨씬 작다. 그러나 상승기류에 의하여 공기덩이는 단열팽창하여 기온이 내려가기 때문에 그 안에서 응결 현상이 일어나고 구름이 발생한다. 이는 대기 중의 기본적인 현상을 일으키는 원인이 된다. 지형성 상승, 대류성 상승, 대규모 운동에 의한 상승 등이 있다. 글라이더가 고도를 유지하거나 혹은 높이 뜨기 위해서 이용한다. 상승기류는 크게 지형 상승풍(地形上昇風)과 열 상승풍(熱上昇風)으로 나눈다.

상승기류의 특징은 위쪽으로 향하는 공기의 운동을 말한다. 기압은 높이 올라갈수록 낮아지므로 공기덩어리가 상승하면 부피가 팽창해서 온도는 내려간다. 온도가 낮아지는 비율은 100m 상승하는 데 따라 약 1℃이다. 공기 중에 포함된 수증기는 이슬점 온도에 도달하면 응결되어 구름을 만든다. 상승을 계속하면 구름입자가 성장해서 비나 눈이 내린다. 그러므로 상승기류가 생기는 곳은 일반적으로 날씨가 나쁘다. 산의 일기가 변덕스러운 것도 상승기류가 발생하기 쉽기 때문이다. 반대로 하강기류가 발생하는 곳은 구름이 없고 대체로 습도가 낮다.

수렴기류

수렴기류(convergence air current, 收斂氣流)는 지형과 기상조건에 따라서 기류가 한 곳으로 집중이 되어 있는 상태를 말한다. 기류가 한 곳으로 모이는 곳은 '베르누이의 정리'에 의해서 풍속이 증가한다. 수렴기류가 존재하는 곳을 수렴장, 수렴기류와 함께 부는 바람을 수렴풍이라 한다. 상승속도와 공기의 연속식에 의해 관계 지어지며, 수렴한 기류는 상승기류가 되기 때문에 일기분포와 밀접한 관계가 있으며 일기예보에 중요하다. 또한 기류가 수렴하는 곳에서는 유체역학(流體力學)의 '베르누이의 정리'에 의하여 풍속이 증가하므로, 항공항법(航空航法) 등에서도 중요하다. 수렴기류가 존재하는 곳을 수렴장, 수렴기류와 함께 부는 바람을 수렴풍이라고 한다.

참고자료

• 〈하강기류〉, 《네이버 국어사전》
• 〈기류〉, 《위키백과》
• 〈하강기류〉, 《두산백과》
• 〈고기압〉, 《두산백과》
• 〈고기압〉, 《위키백과》
• 〈상승기류〉, 《기상백과》
• 〈상승기류〉, 《용어해설》
• 〈상승기류〉, 《두산백과》
• 〈수렴기류〉, 《두산백과》
• 노하선, 〈<흥미진진 날씨 이야기> 공기는 고기압에서 저기압으로 흐르지〉, 《어린이조선일보》, 2014-10-13

같이 보기

• 대기
• 공기
• 기온
• 구름
• 기류
• 기압
• 지표면
• 태양열
• 수증기
• 저기압
• 고기압
• 물방울
• 기상학
• 일기도
• 상승기류
• 수렴기류

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