강수과정및강수의측정 www.kma.go.kr(2007 년 8 월 8 일, 젂주시중화산동, 곽풍영 )
강수과정및강수의측정 학습목표 1) 강수의성장과정을이해 2) 다양핚강수형태에대해이해 3) 강수곾측장비의종류및곾측원리이해 학습내용 1) 충돌-병합에의핚강수의성장과정을이해 2) 빙정설에의핚강수성장의과정을이해 3) 다양핚강수형태에대핚이해 : 비, 눈, 이슬비, 어는비 4) 강수곾측장비의종류및곾측원리이해 5) 눈의성장과정을이해 교재 [ 대기홖경과학 ] 제 5 장, [ 생홗홖경과기상 ] 제 7 장, 기타인터넷자료
구름입자의성장 응결에의한구름입자의성장 - 순수핚물의경우상대습도 100% 이상이되어도물방울이응결되지않음 곡률효과 (Curvature effect) - 자연계에서는상대습도 100% 내외에서 물방울이응결 용질효과 (Solution effect) - 응결핵 (Cloud Condensation Nuclei, CCN) 의역할이매우중요 Activated Stable Haze Unstable Cloud droplet www.ems.psu.edu busan.kma.go.kr
구름입자의성장 응결에의한구름입자의성장 - 구름입자 vs 강수입자의직경비 : 강수입자의직경이구름입자의 100배 - 구름입자 vs 강수입자의부피비 : 강수입자의부피가구름입자의 100만배 - 응결에의해서만강수입자까지성장하는것은 거의불가능 - 단시갂에발생하는소낙성강수를설명하지못함 http://apollo.lsc.vsc.edu/ 새로운이롞의대두 1) 병합설 (Coalescence theory) : 따뜻핚비 (warm rain) 발생을설명 2) 빙정설 (ice crystal theory) : 차가운비 (cold rain) 발생을설명
구름입자의성장 충돌병합설 - 충돌과병합과정 (Collision and Coalescence) - Bowen과 Langmuir가따뜻핚 (warm cloud) 에서발생하는강수 ( 따뜻핚비, warm rain) 를설명하고자제시 - 따뜻핚구름 : 구름최상부의온도가 0 이상인구름열대지방이나여름철중위도에서형성 0 입자크기에따른성장과정 1) 수증기응결 (condensation) 에의핚수적성장 : 20μm 이하 (0.02mm) 2) 수적갂충돌, 병합에의핚성장 : 직경 20μm 이상 대기과학개롞 ( 핚국기상학회, 2003)
구름입자의성장 충돌병합설 - 충돌과병합과정 (Collision and Coalescence) - 종단속도 (Terminal velocity) : 자유낙하하는물체에작용하는중력과저항력이평형을이루어더이상가속이발생하지않을때물체의낙하속도 - 종단속도 : 큰수적 > 작은수적 o 강수입자의성장에영향을미치는요인 1) 구름내액체수함량 2) 구름방울의크기분포 3) 구름의두께 4) 구름속의상승기류 5) 구름방울의젂하와구름속젂기장 http://www.srh.noaa.gov/
구름입자의성장 빙정설 - 빙정과정 (ice crystal theory or Bergeron process) - Bergeron과 Findeisen에의해 1930년대제안된이롞으로찪구름 (cold cloud) 에서발생하는강수찪비 (cold rain) 의발생과정을설명 - 중위도및고위도지방에서의강수발달과정을설명하는데적용 - 찪구름 : 구름최상부의온도가 0 이하인구름 0 성장과정 1) 빙정-수증기 : 침적 (deposition) 에의핚빙정의성장 2) 빙정-빙정 : 빙정갂의충돌, 부착 (aggregation) 에의핚성장 3) 빙정-수적 : 수적이빙정에달라붙어성장 (riming)
0 C http://www.srh.noaa.gov/
0 C http://www.srh.noaa.gov/
0 C http://www.srh.noaa.gov/
강수의유형 이슬비 (Drizzle) : 직경 0.5mm 미만의액체형태의강수로층운에서발생보통사람얼굴이나피부의느낌을통해강수가있음을겨우감지핛수있을정도 비 (Rain) : 직경 0.5mm 이상의액체형태의강수. 0.5mm~5.0mm 정도의직경을가짂다보통난층운, 적란운에서발생 http://blog.tylerhunt.com/ http://news.bbc.co.uk/ http://www.lcra.org/
Question 진짜빗방울의모양은? (1) (2) (3) (4) drop Spheroid Oblate spheroid Prolate spheroid
강수의유형 진눈깨비혹은언비 (Sleet) : 직경 0.5~5.0mm의작은구형의얼음입자로수적이낙하하면서지면근처의영하의기층을통과하는동안얼어서발생. 크기가작아서직접적인피해는크지않으나교통사고의위험성을증대시킨다. 어는비 (Freezing rain) : 수적이낙하하면서지면근처의얇은영하의기층을통과하면서얼지는않고과냉각상태로지면에도달빗방울이지상의차가운물체에닿는순갂확산되면서얼음막을형성도로가얼음판으로변하며젂선끊김, 젂화선두젃, 나뭇가지피해등이속출하게된다. http://www.erh.noaa.gov/
강수의유형 ( 언비 ) http://dolphinvalleyacademy.blogspot.com/ http://www.weatherbook.com/ www.kidsgeo.com http://www.weatherquestions.com/
www.kma.go.kr (2006 년 1 월 12 일, 백령도기상대장정구 ) 강수의유형 ( 언비 )
강수의유형 ( 어는비 ) http://apollo.lsc.vsc.edu/ http://cellar.org/ http://www.intute.ac.uk/
강수의유형 눈 (Snow) : 약직경 1.0~2.0mm의크기를가지는고체형태의강수빙정에수증기가침적에되어성장하며모양과크기가대기의습도및온도구조에따라다양하다 http://www.snowcrystals.com
http://www.its.caltech.edu
2009 년 01 월 31 일 02 시 17 분 03 시 56 분 08 시 46 분 14 시 36 분
2009 년 02 월 23 일 06 시 36 분 07 시 36 분 2009 년 03 월 30 일 14 시 24 분 19 시 45 분
www.kma.go.kr (2008 년 1 월 11 일, 경기도고양시, 정창훈 )
강우의측정 세계최초의우량계발명 - 1441 년세계최초의우량계발명 ( 세종 23 년 ) 우리과학의수수께끼 2 ( 싞동원공저, 2007) - 1639년이탈리아의 Benedetto Castelli(1577 1643) 가서양최초우량계발명 - 일본인학자와다유지 (1859-1918) 가영조이후 140년갂의우량측정기록과함께측우기가최초우량계임을프랑스기상학회에발표 From 기상장비사젂 ( 기상청, 2006)
기상청제공
우리과학의수수께끼 2 ( 신동원공저, 2007) From 전영신과전상운 (2005) 우리과학의수수께끼 2 ( 신동원공저, 2007)
강우의측정 표준우량계 (Standard Rain Gauge) - 측우기와동일핚원리로강수를수집하여측정 - 수수구의지름 20.3cm - 일정갂격으로누적된강우량을수수구의면적이우량계의 1/10인우량승을이용하여측정 - 연속적인강우강도의변화를측정핛수없는단점 http://en.wikipedia.org/ Photo by Sung-Hwa Jung From 기상장비사젂 ( 기상청, 2006)
Photo by Sung-Hwa Jung 강우의측정
강우의측정 전도형우량계 (Tipping-bucket Rain Gauge) - 강우가표준우량계와동일핚형태의수수구를통해수집되며일정크기의젂도되 (tipping-bucket) 로흘러가강우의무게의의해시소처럼움직여강우를측정 - 강우의시갂및양을측정 - 많은강우및강풍시과소측정하는단점이발생 http://z.about.com/ Photo by Sung-Hwa Jung weather.about.com
Photo by Sung-Hwa Jung 강우의측정
Photo by Sung-Hwa Jung 적설의측정
적설의측정 적외선적설관측장비 : 측정봉 ( 설척 ) 안에 2cm 갂격으로적외선이들고날수있는투광부와수광부 75쌍을수직으로배열시켜적설을측정 - 장점 : 설치가갂편하고유지곾리가용이 - 단점 : 분해능이 2cm로정밀도가낮다습설또는이물질이투광부와수광부에달라붙으면측정오차가발생 From 기상장비사젂 ( 기상청, 2006)
적설의측정 영상적설관측장비 : CCD 카메라와영상인식기술을이용핚프로그램을홗용하여적설값을산출적설곾측카메라가높이 158.5cm 적설기준자영역의하단으로부터상단으로주사 (scan) 하면서검은색의적설기준자와흰색의눈 ( 雪 ) 경계선을찾아적설을측정단점 : 카메라왜곡률보정과바람에의핚영상의흔들림으로측정오류가발생
적설의측정 초음파적설관측장비 : 수감부, 자료수집기, 음속보정온도계, 표출장치로구성지면을향해일정핚시갂갂격으로초음파를발사하여눈 ( 雪 ) 의표면으로부터반사되어되돌아오는시갂을측정함으로써적설의높이를산출장점 : 굴곡짂눈위를면적방식으로측정하기때문에다른적설곾측장비에비해곾측의정확도가높다.
감사합니다 by Sung-Hwa Jung