대류권, 성층권, 중간권, 열권의 특성 1 - 대류권

<대기의 연직구조2(출처 : https://www.pinterest.co.kr/pin/238409373996179828/)>

<대기의 연직구조 중 대류권(troposphere)>

 

위의 두 그림은 모두 대기의 연직구조에 대한 설명이다. 중, 고등학교 교과서에 굉장히 많이 소개되어있고, 학생들도 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 달달 외우는 개념이다. 여기서는 대류권, 성층권, 중간권, 열권에 대해 4번의 글로 쪼개어 알아보고자 한다.

반응형

대류권(Troposphere)

대류권은 지표면에서부터 고도가 상승함에 따라 기온이 하강하는 구간을 총칭한다. 위도에 따라 대류권의 높이가 다른데, 저위도에서는 18km까지 올라가고, 고위도나 극지방의 경우 10km내외 수준이다. 공기가 뜨거울 수록 팽창한다는 사실을 비추어 생각해 보면, 저위도에서 고도가 높은것은 당연하다. 고도 상승에 따른 온도 감소율은 평균적으로 6.5도씨 정도인데, 이건 어디까지나 평균일 뿐이며, 수증기량, 일사량(계절)등에 따라 시시각각 바뀐다.

 

  온도 구조를 보면 알 수 있듯, 가장 아래가 뜨겁다 보니 뜨거운 공기가 위로 상승하려는 대류가 활발하다. 단 여기서 주의할 점은 대류권의 기온 분포가 대류권계면(대류권과 성층권의 경계)까지 하강하다보니 대류가 24시간 항상 대류권 전체에 걸쳐 발생한다고 생각하는 부분이다. 사실 그렇지는 않다. 대류권의 기온분포는 어디까지나 평균한 기온분포라는 사실을 잊어서는 안된다. 국지적으로 지면의 가열이 활발하거나, 상층이나 중층 공기의 움직임, 수증기량에 따라 대류가 일어나는 구간은 제한적이다. 사실 대류권 전체에서 대류가 발생한다면 엄청난 재앙 수준의 기상현상이 될 지 모른다. 태풍을 생각하면 쉽다. 그야말로 난리가 난다. 심지어 어떤 경우에는 역전층이 발생하여 안정하기도 하고, 온도감소가 굉장히 작아 안정하기도 하다.

 

대류권에서 온도가 지면에서 멀어질 수록 감소하는 이유는, 대기의 주 열원이 지표면이기 때문이다. 놀랍게도 대기는 태양복사, 특히 가시광선을 거의 흡수하지 못하고 대부분 그냥 투과해 버린다. 대기는 주로 적외복사를 잘 흡수한다. 지면은 주로 적외복사를 방출하며, 이에 대기의 주 열원이 지면이 된다. 따라서 고도가 높아진다는 소리는 지면에서 멀어진다는 소리이니 당연히 고도가 높아질 수록 온도는 감소하게 된다.

 

대류권의 또다른 특징은 다른 대기층에 비해 수증기가 많다는 점이다. 대기중의 수증기는 거의 100% 지표면(바다나 호수, 강 등)으로부터 공급받는다. 지표면에서 올라온 수증기는 성층권이나 중간권까지 올라갈 수 없다. 후술 하겠지만 성층권은 굉장히 안정한 층이어서 공기의 움직임을 기대하기 어렵기 때문에, 지표면의 수증기가 대류권계면을 뚫고 올라갈 수 없다. 수증기와 대류, 이 두가지를 합치면 이제 기상현상이 나타날 수 있다는 소리가 된다. 수증기가 응결하여 구름이 되고, 구름이 무거워지면 비가 되기도, 눈이 되기도 한다. 때문에 대류권은 다른 층에 비해 굉장히 역동적으로 변화한다.

 

더군다나 지구 대기질량의 80%가 대류권에 있다. 기체는 압축성이다. 고체가 아닌 이상 애시당초 차곡차곡 쌓일 수 없다. 당연히 중력에 의해 지면과 가장 가까운 곳에 몰려있다. 대류권의 어느 곳을 조사하더라도 우리가 알 고 있는 것처럼 산소분자 21%, 질소분자 78%, 기타 분자 1%이다. 이 특징은 중간권까지 유지되는데, 이런 대기를 균질대기라고 한다. 이런 이유는 중간권에서 설명할 예정이다.

 

다음 포스팅에서는 성층권에 대하여 알아 볼 예정이다.

 

(성층권에 관한 포스팅 링크)

대류권, 성층권, 중간권, 열권의 특성 2 - 성층권

(중간권과 열관에 관한 포스팅 링크)

대류권, 성층권, 중간권, 열권의 특성 3 - 중간권과 열권