지금까지 바람이 어떤 힘에 의해 불게 되는지 알아보았고 비교적 좁은 범위에서 부는 Local Wind에 대해 알아보았다. 이제 Upper Wind에 대해 같이 알아보자. 고 고도에 부는 바람 또한 항공기가 순항을 할 때 상당히 중요한 부분에 해당한다. Upper Wind 또한 지난 글에서 다루었던 Pressure Gradient Force(PGF), Coriolis Force, Centrifugal Force가 그대로 적용된다. 하지만 Upper Wind에 가장 큰 영향을 끼치는 것은 Thermal Wind, Air 밀도 하락이라는 다른 요소가 있다.
Thermal Wind
Thermal Wind가 무엇인지 알아보자. 지표면의 온도가 높은 곳과 낮은 곳의 Air 분포를 잠깐 비교해 보면 Air 온도가 낮은 곳은 Air의 밀도가 커서 지표면으로 모여있는 형태를 띤다. 상대적으로 온도가 높으면 더 높은 곳까지 Air가 퍼져있는 상태가 된다. 이 뜻은 만약 같은 고도라고 하더라도 온도가 높은 곳이 더 기압이 높다는 것을 뜻한다. 예를 들어, 온도가 서로 다른 두 지역의 18,000ft에 있는 대기압을 측정해 본다고 하자. 18,000ft에서 온도가 높은 곳의 대기압이 더 높게 측정될 것이다. 이렇게 되면 18,000ft에서 온도가 높은 지역이 고기압이 된다. 고기압에서 저기압으로 가는 PGF에 의해 Thermal Wind가 발생하게 된다.출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Meteorology
Air 밀도 또한 풍속에 큰 영향이 있다. 고도가 증가하면 Air 밀도가 감소한다. 풍속을 구하는 공식은 아래와 같은데 분모에 Air 밀도가 있는 것을 알 수 있다.다시 말해, Air 밀도가 작아지면 풍속은 증가하게 된다. 따라서 지상보다 고 고도에서는 더 강한 바람이 불게 된다.
Thermal Wind를 지구에 적용해 보면 가장 뜨거운 적도 부근에서 상승한 Air가 고 고도에서 고기압을 형성하게 되고 극지방으로 이동하다가 Coriolis Force에 의해 우측으로 휘어지며 바람이 불게 된다. 이렇게 되어 고 고도에는 강한 서풍이 불게 되는데 이것을 편서풍이라고 한다.
출처 : CAE Oxford Aviation Academy - Meteorology
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