대기 대순환, 해들리 순환, 페렐 순환, 극 순환, 해류의 순환 요약 정리

[지구과학 1] 지구의 에너지를 순환시켜라: 대기 대순환과 해류에 대한 요약 정리


드디어 생동하는 지구 대단원을 마무리 짓는 대기 대순환 파트를 다루게 되었다. 그동안 다인연구소는 대단원 1단원인 소중한 지구와 2단원인 생동하는 지구의 주요 개념 및 특징들에 대해 정리하였다. 오늘은 대기 대순환과 해류의 특징과 종류에 대해 알아보고 정리해보자.


대기 대순환의 종류와 특성


대기 대순환의 발생 원인

  • 대기 대순환은 직접원인으로서 위도간 열적 차이로 인해 발생한다.
  • 적도 부근의 저위도 지방은 방출하는 에너지보다 흡수하는 에너지가 많아 에너지가 과잉되고, 고위도 지방은 흡수하는 에너지보다 방출하는 에너지가 많아 에너지가 부족하다. 이를 극복하기 위해 대기와 해수가 순환하여 저위도의 에너지를 고위도로 수송한다.
  • 대기 대순환에는 페럴 순환과 해들리 순환 2가지의 모형이 있다.
  • 위도간의 열적차로 발생하는 해들리 순환과 극순환은 직접 순환으로 분류하고, 해들리 순환과 극 순환을 연결하는 페렐 순환은 간접 순환으로 분류한다.

해들리 순환이란?

  • 해들리 순환은 지구의 자전을 고려하지 않은 대기 대순환 모델인 해들리 모델에서 비롯되었다. 해들리 모델에선 적도에서 가열되어 상승한 공기가 극에서 냉각되어 하강하여 적도 지방으로 이동한다. 하지만 자전의 영향을 고려하게 되면 위도 30º 부근과 60º을 경계로 순환 방식이 나뉘게 된다.
  • 해들리 순환이란 적도 부근의 지방은 가열된 공기가 상승하여 저기압이 형성한다. 상승한 공기는 고위도로 이동하여 위도 30º 부근에 온난 고기압을 형성한다. 온난 고기압에서 하강 기류에 의해 하강한 공기는 다시 저위도 지방으로 이동하게 된다.
  • 해들리 순환에 의해 지구의 위도 0~30º 부근에서는 지구의 자전의 영향에 의해 지표 부근에서 무역풍(편동풍)이 형성된다.

페렐 순환이란?

  • 페렐 순환은 지구의 자전을 고려한 모델인 페럴 모델에서 시작되었다. 패럴 모델에서는 자전의 영향으로 인해 위도에 따라 해들리 순환, 페렐 순환, 극 순환의 3가지 세포 순환 모형으로 대기 대순환이 이루어진다.
  • 페럴 순환은 위도 30º 부근과 60º사이에서 발생한다.위도 30º에서 형성된 고기압 (온난 고기압)으로 부터 지표면을 따라 고위도로 편서풍의 형태로 이동한 공기는 위도 60º 부근에서 극으로 부터 내려온 찬 공기와 만나 온대 저기압을 형성하면서 상승하게 된다.  
  • 페렐 순환에 의해 위도 30º 부근과 60º 부근에서는 지구 자전에 의한 편향력의 영향으로 지표 부근에 편서풍이 형성된다.

극 순환이란?

  • 극 순환은 극 지방에서 냉각된 공기가 하강하는 한랭 고기압(극 고압대)으로 부터 지표면을 따라 극동풍의 형태로 이동한 차가운 공기가 위도 60º 페럴 순환으로 인한 따뜻한 공기와 만나 온대 저기압을 형성 하면서 상승하게 되는 순환이다.
  • 극 순환에 의해 위도. 60~90º 구간에서는 전향력에 의해 극동풍이 분다.

해류의 특징과 난류, 한류


표층 해류의 특징

  • 해류는 해양에서 일정한 방향과 속력을 갖는 해수의 흐름으로 정의한다. 해류는 저위도의 남는 에너지를 고위도로 운반하는 역할을 한다.
  • 해류 중 표층수가 이동하는 것을 표층 해류라고 하는 데, 해류를 일으키는 가장 큰 원인은 바로 바람에 의한 마찰이다. 따라서 해류의 이동 방향은 바람의 이동 방향과 거의 일치한다.
  • 무역풍에 의해 발생하는 해류: 북적도 해류, 남적도 해류 (동에서 서로 흐름)
  • 편서풍에 의해 발생하는 해류: 북태평양 해류, 북대서양 해류, 남극 순환류 (서에서 동으로 흐름)
  • 해수면 높이 차에 의해 발생하는 해류: 적도 반류 (서에서 동으로 흐른다.)

난류와 한류의 특징

  • 저위도에서 고위도로 올라가는 따뜻한 해류를 난류, 고위도에서 저위도로 내려가는 차가운 해류를 한류라고 한다.
  • 난류와 한류의 이동을 통해 에너지의 균형을 이루어 수온이 너무 차가워지거나 따뜻해지지 않는다.
  • 한류는  수온과 염분이 낮고, 용존 산소와 영양 염류가 풍부하다.
  • 난류는 수온과 염분이 높고, 용존 산소와 영양 염류가 작다.
  • 한류가 흐르는 지역은 대기가 안정해서 안개가 잘 발생하지만 구름은 잘 발생하지 않아 강수량이 적고 건조하다.
  • 난류가 흐르는 지역은 상승기류가 발생하여 대기가 불안정하기 때문에 적운영 구름이 잘 발달하고, 강수량이 많아 습하다.
  • 한류와 난류가 만나면 영양염류가 풍부한 조경 수역이 형성된다. 조경 수역은 난류가 우세한 여름에는 북상하고, 한류가 우세한 겨울에는 남하한다. 그리고 영양염류와 용존 산소는 한류가 우세한 겨울에 더욱 풍부하다.
  • 우리나라에 영향을 미치는 난류는 쿠로시오 해류로 부터 출발한 황해 난류와 동한난류가 있고, 한류는 오호츠크해에서 출발한 리만한류, 리만 한류로 부터 갈라져 나온 북한 한류가 있다.

표층 순환의 분포


무역 풍대의 열대 순환

  • 열대 순환은 무역풍 대에서 발생하는 순환으로, 적도 반류와 북적도(북반구) 혹은 적도 반류와 남적도 해류(남반구)에 의한 순환이다.
  • 북반구는 반시계 방향, 남반구는 시계 방향으로 순환이 이루어진다

편서풍대의 아열대 순환

  • 아열대 순환은 편서풍 대에서 발생하는 순환이다.
  • 동에서 서로 이동하던 북(남)적도 해류가 대륙을 만나 서안 경계류의 형태로 서쪽 해안을 따라 고위도로 흐르게 되고, 이후 편서풍의 영향으로 서풍 피류의 형태로 흐른 뒤 대륙을 만나 동안 경게류의 형태로 동쪽 해안을 따라 저위도로 이동하여 북(남)적도 해류로 이어진다.
  • 북반구는 시계 방향, 남반구는 반시계 방향으로 순환이 이루어진다.

극지방에서의 아한대 순환

  • 아한대순환은 편서풍에 의해 서->동로 이동하는 서풍 피류가 고위도로 이동하여 극지방에서 동-> 서로 이동하는 해류와 연결되는 순환이다
  • 북반구에서는 반시계 방향의 아한대 순환이 나타나지만, 남반구에서는 나타나지 않는다. 남극 근처인 남위 50º 아래의 지역은 대륙이 가로막는 지역이 없기 때문이다. 대신 남극 근처에는 남극 순환류가 존재한다.

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