[대기] 대기 안정도 분류방법

Q. 리차드슨 수(Richardson Number)와 관련한 다음 설명 중 틀린 것은?

① 대기 난류확산의 유형을 열적대류와 역학적 대류로 보았다.
② 바람의 수직분포, 난류의 성질, 대기의 안정도 등을 나타내는 척도이다.
③ 리차드슨 수는 무차원이다.
④ 기온역전시 리차드슨 수는 음의 값을 갖는다.
⑤ 리차드슨 수가 0일 때는 역학적 대류만 존재한다.

답: 4번

Q. 리차드슨수(Richardson number)의 크기와 대기의 혼합간의 관계로 알맞지 않은 것은?

① R=0：대류에 의한 혼합만 존재한다
② R〈 -0.04：대류에 의한 혼합이 기계적 혼합을 지배한다.
③ 0.25〈 R：수직방향의 혼합이 없다.
④ -0.03〈 R〈 0：기계적난류와 대류가 존재하나 기계적 난류가 혼합을 주로 일으킨다.

답: 1번

Q. 온위(Potential Temperature)에 관한 내용으로 알맞지 않은 것은?

① 온위는 어느 고도의 공기를 건조단열적으로 끌어내려 임의로 선정한 표준기압면까지 옮겨 놓았을 때 나타나는 기온을 말한다.
② 온위의 연직 분포로부터 대기의 안정도를 판단할 수 있다.
③ 온위의 기준이 되는 고도에서의 기압은 보통 1000mb이다.
④ 온위가 높을수록 공기의 밀도가 커진다.

답: 4번

Q. 대기안정도에 관한 설명으로 맞는 것은?

① Ri(리차드슨 수)는 정적인 안정도 표시법이다.
② Ri=0 이면 등온이다.
③ 대기 중 수분에 의한 잠열을 고려한다면 1km고도가 상승할 때 기온은 평균적으로 5℃ 감소한다.
④ 온위경사(⊿Ɵ/⊿Z) >0 이면 불안정한 상태이다.

답: 3번

Q. 다음은 대기안정도에 대한 설명이다. 가장 부적절한 것은?

① Ri(리차든슨 수)는 대기의 동적인 안정도를 나타내는 표시법이며, 건조단열감율( Γd )과 습윤단열감율( Γw ), 환경감율( Γ ), 온위경사 등은 정적인 안정도를 파악할 수 있다.
② 대기 중 수분에 의한 잠열을 고려할 때 고도가 1km 상승한다면 기온의 평균감소량은 5℃이다.
③ 고도에 따른 온위의 변화를 나타낸 온위경사가 (⊿Ɵ/⊿Z) = 0 이라면 대기는 등온 상태이다.
④ 과단열상태라고 ( Γ > Γd > Γw )하면 대기가 무척 불안정하여 열적난류가 활발하게 발달한 상태이다.

답: 3번
온위가 일정한 것이기 때문에 온도가 같은 등온상태는 아니다

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● 대기 안정도 판별지표

Ri(리차든슨 수)는 대기의 동적인 안정도를 나타내는 표시법
건조단열감율( Γd )과 습윤단열감율( Γw ), 환경감율( Γ ), 온위경사 등은 정적인 안정도를 파악할 수 있다.

① 건조단열감율( Γd )과 습윤단열감율( Γw ), 환경감율( Γ ) - 정적인 안정도

- 기온감율: 고도가 높아짐에 따라 온도가 낮아지는 것
- 건조단열감율(Γd): 이론적인 기온감율, 100m 상승할때마다 -1도씩 하강한다
- 습윤단열감율(Γw): 공기의 단열감율이 잠열의 영향을 받아 건조단열 감율보다 온도가 낮게 하강한다. 습윤공기는 100m 상승할때마다 -0.5도 정도 하강한다
- 환경감율(Γ ): 대기층의 수직온도 분포를 실제로 측정한 값, 고도에 따라 실제로 일어나는 기온감율

 

② 안정조건: Γd> >Γ 

- 고도가 높아질수록 대기의 온도가 높아지는 대기층
- 대기는 매우 안정하고 역전층 내의 공기의 수직운동은 강력하게 차단되고 난류도 억제되어 대기오염이 심해진다
- 굴뚝연기는 부채형을 형성

③ 불안정(과단열): Γ >Γd

- 태양에 의해 지표의 가열이 있거나 한랭한 공기나 온난화 지표위로 이동했을 때 고도가 높아짐에 따라 기온감율이 -1도/100m를 초과하는 환경감율을 말함
- 대기는 매우 불안정하고 이 조건에서 굴뚝연기는 환상형을 형성한다
- 불안정한 과단열: 잠재온도 경사가 (-)값으로 가장 큰 경우 대기안정도
- 과단열상태: ( Γ >Γd>Γw )하면 대기가 무척 불안정하여 열적난류가 활발하게 발달한 상태이다.

④ 약한 안정조건:Γd>Γ 

- 기온이 -1도/100m 보다 더 완만한 환경감율을 갖고 있는 대기층
- 대기는 다소 안정하고 굴뚝연기는 원추형을 형성한다

⑤ 중립조건: Γd=Γ 

- 환경감율이 건조단열감율과 같을 때, 굴뚝연기는 원추형을 형성

 

⑥ 등온

- 주위 대기 온도가 고도와 관계없이 일정할 때
- 대기는 비교적 안정하고 굴뚝연기의 형태는 원추형을 형성

⑦ 온위Θ , 온위경사 - 정적인 안정도

- 건조공기가 상승하면 온도가 낮아지고 하강하면 온도가 높아지므로 어느 고도에 있는 공기의 온도를 다른 고도의 공기온도과 비교하기 위해 고도를 통일할 필요가 있다

고도가 높아질 때 온위가 높아지면 안정
고도가 높아질 때 온위의 변화가 없으면 중립
고도가 높아질 때 온위가 낮아지면 불안정

 

 

 

⑧ 리차드슨 수(Ri) - 동적인 안정도

- 무차원수로 대류, 난류를 기계적 난류로 전환시키는 비율을 나타내는 것

 

- 0.04 < Ri < 0 : 기계적 난류와 대류 공존, 불안정
0 = 기계적난류, 중립
0 < Ri < 0.25 : 기계적 난류 약화, 안정
0.25 < Ri : 수직혼합 없음

- 기계적 난류와 대류 난류 중 어느 것이 지배적인가를 추정할 수 있다.
- 큰 음의 값을 가지면 대류가 지배적이어서 바람이 약하게 되어 강한 수직운동이 일어난다
- 대기 난류확산의 유형을 열적대류와 역학적 대류로 보았다.
- 바람의 수직분포, 난류의 성질, 대기의 안정도 등을 나타내는 척도이다.
- 리차드슨 수가 0일 때는 역학적 대류만 존재한다.

⑨ 파스킬 수 (Pasquill) - 파스킬 안정도, 동적인 안정도

- 안정도를 분류할 때 고려해야할 항목: 풍속, 운량, 일사량
- 낮에는 풍속과 일사량으로, 밤에는 운량과 운고, 풍속으로부터 안정도를 구분