기온 역전이란 무엇이며 그 종류는?

기온 역전이란 무엇이며 그 종류는 어떻게 될까요?

기온 역전의 의미

우리 대기의 가장 낮은 부분은 대류권입니다. 이는 일반적으로 지표에서 10㎞ 정도의 고도이며, 16km 높이까지 확장될 수 있습니다. 대기는 주로 구름이 발생하거나 비가 내리는 등의 기상현상이 일어나는 범위로 대부분의 날씨가 이곳에서 일어납니다. 또한 일반적으로 기온이 더 올라갈수록 낮아지는 대기 구간이기도 합니다. 이를 실생활에서 예시를 든다면 산을 오를 때 정상으로 올라갈수록 보통은 더 춥습니다. 하지만, 때때로 높이에 따라서 온도가 상승하는 작은 층이 형성될 수도 있습니다. 이 층을 기온 역전층이라고 부릅니다.

즉 기온 역전(temperature inversion)이란 온도 반전이라고도 부르며 높이에 따라 온도가 증가하는 것을 말하며, 이는 대류권의 정상적인 온도 흐름을 반전시키는 것으로, 지표면의 차가운 공기 층이 따뜻한 공기 층에 의해 압도되는 일반적인 대류권에서는 보통 높이에 따라 공기 온도가 내려갑니다. 기온 역전은 구름의 형태뿐만 아니라 강수량 및 가시성을 결정하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 기온 역전은 아래층에서 위로 공기가 이동하는 움직임에서 캡 역할을 합니다. 기 결과로 아래쪽에서 발생하는 공기의 가열에 의해 생겨나는 대류는 기온 역전 이하의 수준으로 제한됩니다. 먼지나 연기뿐만 아니라 그 밖의 대기 오염 물질의 확산도 마찬가지로 제한될 뿐만 아니라 심하지 않은 기온 역전이 뚜렷하게 나타나는 지역에서는 대류 구름이 소나기를 일으킬 만큼 충분히 높이 자랄 수 없으며 그와 동시에 구름이 없는 경우에도 먼지와 연기 입자의 축적으로 인해 기온 역전 아래의 가시성이 크게 감소할 수도 있습니다. 특히 역방향의 기저부 근처의 공기는 차가운 경향이 있기 때문에 안개가 자주 발생합니다. 또한 기온 역전은 일주일의 대기 온도 변화에도 영향을 미칩니다. 낮 동안에 발생하는 공기의 가열은 태양의 복사에 의해 가열된 지표면과의 접촉에 의해 일어납니다. 땅에서 나오는 열은 전도 및 대류를 통해 공기로 전달됩니다. 기온 역전은 일반적으로 대류에 의해 열이 전달되는 상층부를 제어하기 때문에, 반전이 낮고 크면 얕은 공기층만 가열되고 온도 상승이 커집니다. 이러한 현상은 높은 공기가 땅으로 가라앉는 고기압 지역에서 특히 자주 발생합니다. 내려오면서 이는 건조해지고 따뜻해집니다. 따뜻한 공기는 차가운 공기보다 부력이 더 높기 때문에 차가운 공기 위에 떠서 갇히는 경향이 있기 때문에, 이 따뜻한 공기층은 뚜껑 역할을 하고 표면 근처에 더 차가운 공기를 가두는 것이 가능해집니다. 이 원리로 인해 기온 역전이 생깁니다. 그리고 기온 역전은 안개가 낮은 곳에서 서늘한 공기 안에 갇히는 겨울철에 가장 흔히 발생하지만, 그 자체는 일 년 내내 언제나 일어나는 게 가능합니다.

 

기온 역전의 종류

기온 역전에는 지반 역전, 침하 역전, 전면 역전, 난류 역전의 4가지 종류가 있습니다. 우선 지반 역전은 공기가 차가운 표면과의 접촉에 의해 냉각되어 대기에 비해 차가워질 때 발생하게 됩니다. 이것은 땅이 방사선에 의해 빠르게 식을 때인 맑은 날씨의 밤에 대부분 발생합니다. 표면 공기의 온도가 이슬점 아래로 떨어지면 안개가 발생할 수가 있으며 지형은 지반 전의 크기에 큰 영향을 미칩니다. 만약 땅이 구불구불하다면, 높은 곳에서 형성된 차가운 공기가 구멍으로 빠져나가는 경향이 있고 대신 낮은 땅에서는 크고 두꺼운 기온 역전 현상이 일어나는 경향이 있으며, 높은 곳에서는 거의 또는 전혀 발생하지 않습니다. 침하 역전은 광범위한 공기층이 내려올 때 발생하게 되는데, 층은 대기압의 증가에 의해 압축되고 가열되며, 그 결과 기온의 체감률이 감소합니다. 기단이 충분히 낮게 가라앉으면, 높은 고도에 있는 공기는 낮은 고도에 있는 공기에 비해 따뜻해져 기온 역전을 일으킵니다. 침하 역전은 겨울에 북부 대륙과 아열대 해양에서 특히 흔하게 일어납니다. 다음으로 전면 역전은 차가운 공기 덩어리가 따뜻한 공기 덩어리를 깎아서 위로 들어 올릴 때 발생합니다. 그러면 두 공기 덩어리 사이의 위쪽에는 따뜻한 공기가 존재하게 되며 아래에는 차가운 공기가 있게 되며, 이는 습도가 높고 바로 위에 구름이 있을 수 있습니다. 또한 다른 기온 역전 현상은 거의 수평인데 비해 전면 역전은 상당히 경사가 있는 편입니다. 마지막으로 난류 역전은 대기 공기가 난류 공기 위에 있을 때 종종 형성됩니다. 난류층 내에서 수직 혼합은 열을 아래로 전달하여 층의 윗부분을 냉각시킵니다. 위의 혼합되지 않은 공기는 냉각되지 않고 결국 아래의 공기보다 따뜻해지게 됩니다.