구름은 언제 생기게 되는것인지를알아보기 위해 우선간단한것부터복잡한것을 추가해가며 이야기해 보자. 대기에 Moisture가 하나도 없다고 가정해 보자. 이전글에서알아봤듯이공기는 주변보다온도가높으면상승을한다고했다. 지상에서상승을 시작한 A라는공기는 주변온도와같아지는 시점까지 계속상승을할것이다. 그러다가 주변온도가같아지고 오히려 더온도가낮아지면 다시 하강을 하는것이다. 이것을 조금 어렵게 표현하면상승을 시작한 A의온도는 DALR로온도가감소한다. 그러다 ELR과같아지는 시점인 X에서 상승을멈출것이다.출처 : JAA ATPL Meteorology.
하지만 지구에 있는 대기는 Moisture를 포함하고 있으며 이전 글에서 언급했듯이 공기가 상승하다가 온도가 낮아지면 포화상태가 되고 그 후부터는 SALR로 온도가 감소한다고 했다. 이제 그 부분을 알아보자. 다시 지상에서 A 공기가 상승을 시작했다고 하자. A 공기는 DALR로 온도가 감소를 하고 Dew point 또한 0.5도씩 감소를 시작한다. 그러다가 A 공기가 ELR과 먼저 만나 상승을 멈추는 것이 아니라 Dew point와 먼저 만나게 되면 A 공기는 포화상태로 되어 A 공기 내에 있던 Moisture가 물이나 ice로 변하면서 구름을 형성하게 된다. DALR과 Dew Point가 만나는 시점을 Condensation Level이라고 하며 이 높이가 Cloud Base가 된다. 이 높이부터는 A 공기는 SALR로 온도가 감소하다가 ELR과 만나 상승을 멈추거나 더 이상 Moisture가 포함하고 있지 않는 상태가 될 때까지 구름을 생성하며 상승을 하게 되는 것이다.
DALR은 3도씩 감소하며 Dew Point는 0.5도씩 감소하는 것을 통해 Cloud Base가 어느 높이에서 형성될지를 계산할 수 있다.
지상의 온도는 구름 생성에 큰 영향을 준다. 그 이유에 대해 알기 위해 Critical Temperature에 대해 알 필요가 있다. 아침에 해가 뜨면 지표면의 온도는 태양열에 의해 조금씩 올라가게 된다. 먼저 아침 7시일 때 지표면의 온도가 7도였다고 해보자. 이때 공기가 상승을 시작했다고 가정하면 DALR로 온도가 하강하다가 Dew Point에 도달하기 전에 ELR과 먼저 만나게 된다. 이 문장의 의미를 조금 더 풀어서 이야기하면 공기는 상승을 하다 포화상태가 되기 전에 주변 공기와 온도가 같아지며 더 이상 상승을 하지 못하게 된다는 것을 의미한다. 포화상태가 되기 전에 상승을 멈추었으니 구름을 생성하지 못한 것이다. 그러면 이번에 아침 9시를 보자. 아침 9시에 지표면 온도는 10도이다. 공기가 상승을 시작하여 DALR로 온도가 감소하다 보면 Dew Point와 ELR을 같이 만나게 된다. 이때부터 공기가 포화상태가 되며 구름을 생성하게 되는 것이다. 이 온도를 Critical Temperature라고 한다.출처 : CAE Oxford
Aviation Academy - Meteorology.
아래 그래프에 나와있듯이 구름을생성하기 시작한공기는 SALR로온도가감소하다가 ELR과만나는 시점에서상승을멈추게 되고 Cloud Top을형성하게된다. 지표면의온도가높을수록 ELR과만나는높이가올라가서 Cloud Top이높게형성되는것을알수있다.
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