급변풍
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1. 개요
급변풍은 수평 또는 수직 거리에 따른 풍속의 변화를 의미하며, 항공, 항해, 건축, 음향 전파 등 다양한 분야에 영향을 미친다. 윈드시어는 기상 전선, 제트 기류, 산, 역전, 강하풍 등 다양한 원인에 의해 발생하며, 특히 항공기 이착륙 시 저고도 윈드시어는 위험하다. 윈드시어는 윈드시어 경보 시스템을 통해 감시되며, 건축 분야에서는 풍력 터빈 작동에 영향을 미치고, 음향 전파에도 영향을 주어 소음 공해와 관련된 문제에도 관련된다.
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| 급변풍 | |
|---|---|
| 정의 | |
| 정의 | 짧은 거리에서의 풍속 또는 풍향의 변화. |
| 관련 용어 | |
| 영어 | Wind shear |
| 발음 (IPA) | /ˈʃɪər/ |
2. 윈드시어의 정의 및 종류
급변풍(윈드시어)은 수평 또는 수직 거리에 따른 풍속의 변화를 의미한다. 항공기 조종사들은 경비행기의 경우 30knot , 여객기의 경우 비행 고도에서 45knot에 가까운 수평적인 속도 변화를 유의미한 급변풍으로 간주한다.[3] 수직 속도 변화가 4.9knot 이상인 경우에도 항공기에 유의미한 급변풍으로 간주된다. 저고도 급변풍은 이착륙 시 항공기 속도에 치명적인 영향을 줄 수 있으며, 여객기 조종사들은 모든 마이크로버스트 급변풍(30knot를 초과하는 정면 풍의 감소)을 피하도록 훈련받는다.[4]
윈드시어는 특정 지점의 바람 상태가 아니라, 이동 중인 물체 등에서의 관측상 바람 상태를 말한다. 윈드시어를 구성하는 두 바람은 풍향이 정반대일 수도, 서로 직각 방향일 수도 있는 등 다양한 방향 관계를 가진다. 풍향이 같거나 다른 윈드시어가 모두 존재하며, 특정 지점을 경계로 풍속이 급격하게 변하는 경우가 이에 해당한다.
2. 1. 수평 윈드시어
급변풍(윈드시어)은 수평 방향으로 이동하는 물체가 겪는 바람의 변화를 의미한다. 예를 들어, 항공기가 한랭 전선을 통과할 때, 전선 서쪽의 하강 기류와 동쪽의 상승 기류 사이에서 큰 풍속 차이를 경험하게 된다. source에서는 한랭전선 서쪽에서는 풍속 8 m/s의 하강 기류가 불고, 동쪽에서는 풍속 7 m/s의 상승 기류가 불어 풍속 차이가 15 m/s가 된다고 설명한다. 이러한 수평 윈드시어는 주로 날씨 전선이나 해안선 근처에서 발생한다.[11]2. 2. 수직 윈드시어
수직 윈드시어(수직 시어)는 고도에 따른 바람의 변화를 의미한다. 지상에서 육안으로 관찰할 때, 고도에 따라 구름이 흐르는 방향이나 속도가 다른 경우를 예로 들 수 있다.[3]정밀한 관측을 위해서는 라디오존데를 사용하여 상공의 바람을 관측하거나, 듀얼 도플러 레이더, LIDAR, SODAR 등을 통해 지상에서 전파, 빛, 음파 등으로 관측한다.[4]
수직 윈드시어는 열적 경도풍이나 행성 경계층 등의 영향으로 발생한다. 열적 경도풍은 수평적인 온도 변화가 있는 대기에서 발생하는 바람의 연직 시어(wind shear)이다. 행성 경계층은 지표면 마찰로 인해 바람이 느려지고 방향이 바뀌는 층으로, 낮에는 두껍고 밤에는 얇아지는 특징이 있다.
3. 윈드시어의 원인
급변풍(윈드시어)은 수평 또는 수직 거리에서 풍속의 변화를 의미한다. 윈드시어는 강한 상승 기류나 하강 기류를 발생시키는 다양한 기상 현상에 의해 발생한다.
윈드시어가 관측되는 대표적인 기상 상황은 다음과 같다.
- '''기상 전선''': 전선을 가로지르는 온도 차이가 5°C 이상이고, 전선이 30노트(knot) 이상의 속도로 이동할 때 상당한 급변풍이 관측된다.
- '''제트 기류''': 청천 난류(CAT)는 제트 기류 가장자리의 풍속 경사와 관련된 수직 및 수평 급변풍으로 인해 발생한다.
- '''하층 제트 기류''': 야간에 찬 전선 앞에서 지구 표면 위로 야간 하층 제트가 형성되면, 하층 제트의 하부 근처에서 상당한 하층 수직 급변풍이 발생할 수 있다.
- '''산'''[8]
- '''역전''': 맑고 조용한 밤에 지면 근처에서 방사 냉각 역전이 형성되면, 마찰은 역전층 상부의 바람에 영향을 미치지 않아 바람의 변화가 발생할 수 있다.
- '''강하풍''': 유출 경계가 강할수록 결과적인 수직 급변풍은 더 강해진다.
- '''열대 저기압'''
- '''강력 뇌우'''
다운버스트가 발생할 때에는 거의 예외 없이 강풍이 발생한다. 지표면에 가까울수록 대기가 마찰의 영향을 받기 때문에 강풍이 발생하기 쉽다.
3. 1. 기상 전선
기상 전선은 서로 다른 밀도를 가진 두 기단, 즉 온도와 습도가 다른 기단 사이의 경계이며, 바람장의 수렴대이자 중요한 기상의 주요 원인이다. 지상 일기 분석에서는 다양한 색상의 선과 기호를 사용하여 표시된다. 기단은 일반적으로 온도가 다르며 습도도 다를 수 있다. 이러한 경계 부근에서는 수평적인 바람의 시어가 발생한다. 한랭 전선은 좁은 띠의 뇌우와 악기상을 특징으로 하며, 강풍대와 건조선이 선행될 수 있다. 한랭 전선은 온난 전선보다 수평적인 바람 시어가 더 큰 날카로운 지상 경계이다. 전선이 정체 전선이 되면 시어선이라고 알려진 서로 다른 풍속의 지역을 분리하는 선으로 변질될 수 있지만, 전선을 가로지르는 풍향은 일반적으로 일정하게 유지된다. 열대에서는 열대 파동이 대서양 분지와 동부 태평양 분지를 가로질러 동쪽에서 서쪽으로 이동한다. 방향 및 속도 시어는 더 강한 열대 파동의 축을 가로질러 발생할 수 있으며, 북풍은 파동 축에 선행하고 남동풍은 파동 축 뒤에서 관찰된다. 수평적인 바람 시어는 또한 국지적인 육풍과 해풍 경계를 따라 발생할 수 있다.[10] 전선을 가로지르는 온도 차이가 5°C 이상이고, 전선이 30노트(knot) 이상의 속도로 이동할 때 상당한 급변풍이 관측된다. 전선은 3차원 현상이므로, 전선 급변풍은 지표면과 대류권계면 사이의 모든 고도에서 관측될 수 있으며, 따라서 수평 및 수직 방향으로 모두 관찰될 수 있다. 온난 전선 상부의 수직 풍향 변화는 찬 전선의 전후보다 지속 시간이 길기 때문에 항공기에 더 큰 문제로 작용한다.[2]3. 2. 제트 기류
제트 기류와 관련된 현상으로 청천 난류(CAT)가 있는데, 이는 제트 기류 가장자리의 풍속 경사와 관련된 수직 및 수평 급변풍으로 인해 발생한다.[5] CAT는 제트의 반시계 방향 급변풍 측에서 가장 강하며,[6] 일반적으로 제트 축 옆이나 바로 아래에서 발생한다.[7] 야간에 찬 전선 앞에서 지구 표면 위로 야간 하층 제트가 형성되면, 하층 제트의 하부 근처에서 상당한 하층 수직 급변풍이 발생할 수 있다. 이는 인근 뇌우에 의한 것이 아니기 때문에 비대류성 급변풍이라고도 한다.[2]3. 3. 기타 원인
산악 지형에서는 바람이 산을 넘어갈 때 풍속과 풍향의 변화가 생길 수 있다.[8]맑고 조용한 밤에는 지면 근처에서 방사 냉각으로 인해 역전층이 형성될 수 있다. 이때 마찰력은 역전층 상부의 바람에는 영향을 주지 못한다. 이로 인해 바람의 방향은 90도, 풍속은 40knot까지 변할 수 있다. 밤에는 야간 하층 제트가 관측되기도 하는데, 이는 일출 무렵에 가장 강해지는 경향이 있다. 이러한 밀도 차이는 항공기에 추가적인 문제를 일으킬 수 있다.[2]
강하풍이 발생하면, 모체 뇌우에서 지표면 근처로 퍼져나가는 얕은 층의 비냉각 공기로 인해 유출 경계가 형성된다. 이때 3차원 경계의 선단에서 속도와 방향 모두 풍향 변화가 발생할 수 있다. 유출 경계가 강할수록 수직 급변풍은 더 강해진다.[9]
4. 윈드시어가 বিভিন্ন 분야에 미치는 영향
윈드시어는 항공, 항해, 건축, 음향 전파 등 다양한 분야에 영향을 미친다.
항공 분야에서 윈드시어는 항공기 이착륙 시 항공기 속도에 큰 영향을 줄 수 있다.[3] 특히, 마이크로버스트는 가장 위험한 유형 중 하나로, 여객기 조종사들은 이를 피하도록 훈련받는다. 윈드시어는 라디오존데, 도플러 레이더, LIDAR, SODAR 등으로 관측한다.
항해 분야에서 윈드시어는 요트의 돛대에 영향을 미쳐 돛의 트림(trim)을 조정해야 할 필요성을 발생시킨다.[25] 선원들은 붐 뱅 등을 사용하여 이러한 변화에 대응한다.
건축 분야에서는 풍공학을 통해 바람이 건물에 미치는 영향을 분석한다.[31] 토네이도, 허리케인과 같은 강풍은 건물에 큰 피해를 줄 수 있으므로, 건물 설계 시 윈드시어를 고려하는 것은 중요하다.
음향 전파 분야에서 윈드시어는 음파의 굴절에 영향을 미쳐 소리의 전달을 변화시킨다.[26] 이는 소음 공해 문제와 관련하여 방음벽 설계 시 고려해야 할 중요한 요소이다.[27] 미국 남북 전쟁 당시 이우카 전투에서는 윈드시어로 인해 전투 소리가 제대로 전달되지 않아 연합군 부대가 전투에 참여하지 못하는 상황이 발생하기도 했다.[29][30]
4. 1. 항공
윈드시어는 항공기 이착륙 시 항공기 속도에 치명적인 영향을 줄 수 있다.[3] 특히 저고도 급변풍은 이착륙 시 항공기 속도에 치명적인 영향을 줄 수 있으며, 마이크로버스트는 30knot를 초과하는 정면 풍의 감소를 동반하여 가장 위험한 유형 중 하나이다.[4] 여객기 조종사들은 모든 마이크로버스트 급변풍을 피하도록 훈련받는다.윈드시어는 특정 지점의 바람 상태가 아니라, 이동 중인 물체 등에서의 관측상 바람 상태를 말한다. 예를 들어, 항공기가 한랭 전선을 통과할 때, 전선 서쪽에서 8m/s의 하강 기류가 불고, 동쪽에서 7m/s의 상승 기류가 분다면, 항공기는 15m/s 풍속 차이를 겪게 된다.
윈드시어를 정밀하게 관측하기 위해 라디오존데를 사용하여 상공의 바람을 관측하거나, 듀얼 도플러 레이더, LIDAR, SODAR 등을 통해 지상에서 전파·빛·음파 등으로 관측한다.
지표면에 가까울수록 대기가 마찰의 영향을 받기 때문에 강풍이 발생하기 쉽다. 항공기의 경우, 이착륙과 관련된 지표면 부근의 강풍(하층 강풍) 관측은 중요성이 높다.
4. 2. 항해
급변풍은 요트가 움직일 때 돛대를 따라 다른 높이에서 서로 다른 풍속과 풍향을 제시하여 영향을 미친다. 낮은 고도의 급변풍의 영향은 돛 디자인에서 세일 트위스트를 선택할 때 고려될 수 있지만, 급변풍은 다양한 기상 조건에서 광범위하게 변동될 수 있으므로 예측하기 어려울 수 있다.[25] 선원들은 또한 낮은 고도의 급변풍을 고려하여 돛의 트림을 조정할 수 있으며, 예를 들어 붐 뱅을 사용할 수 있다.[25]4. 3. 건축
풍공학은 자연 및 건축 환경에 대한 바람의 영향을 분석하는 공학 분야이다. 여기에는 불편함을 유발할 수 있는 강풍과 토네이도, 허리케인처럼 광범위한 파괴를 일으킬 수 있는 폭풍과 같은 극한의 바람이 포함된다. 풍공학은 기상학, 공기역학 및 여러 전문 공학 분야를 활용한다. 사용되는 도구에는 기후 모델, 대기 경계층 풍동 및 수치 모델이 포함된다. 특히 엔지니어링에서 바람이 건물에 미치는 영향을 고려하는 방법이 포함된다.[31]4. 4. 음향 전파
급변풍은 파동이 굴절 현상에 의해 "굽어질" 수 있는 대기 하층에서 음파 전파에 뚜렷한 영향을 미칠 수 있다. 천둥이나 총성과 같은 멀리 떨어진 음원의 가청성은 급변풍의 양에 따라 크게 달라진다. 이러한 서로 다른 음압 수준의 결과는 예를 들어 도로 소음과 항공기 소음과 같은 소음 공해 고려 사항의 핵심이며, 방음벽 설계 시 고려해야 한다.[26] 이 현상은 1960년대에 처음으로 소음 공해 연구 분야에 적용되어 도시 고속도로와 방음벽 설계에 기여했다.[27]음속은 온도에 따라 달라진다. 온도와 음속은 일반적으로 고도가 높아짐에 따라 감소하기 때문에, 소리는 위쪽으로 굴절되어 지상의 청취자로부터 멀어져 음원으로부터 일정 거리에서 음향 그림자를 생성한다.[28] 1862년 미국 남북 전쟁 이우카 전투에서, 북동풍에 의해 강화된 것으로 추정되는 음향 그림자는 6마일 하강풍에서 전투 소리를 들을 수 없었기 때문에 두 개의 연합군 사단을 전투에서 제외시켰다.[29][30]
참조
[1]
웹사이트
Vertical wind shear. Retrieved on 2015-10-24
http://www.hurricane[...]
2015-10-24
[2]
웹사이트
Low-Level Wind Shear
http://www.tpub.com/[...]
Integrated Publishing
2007-11-25
[3]
간행물
FAA Advisory Circular Pilot Wind Shear Guide.
http://www.airweb.fa[...]
FAA
2007-12-15
[4]
웹사이트
Wind Shear
http://oea.larc.nasa[...]
NASA
2007-10-09
[5]
웹사이트
Jet Streams in the UK
http://www.bbc.co.uk[...]
BBC
2008-05-08
[6]
논문
Possible Mechanisms of Clear-Air Turbulence in Strongly Anticyclonic Flows
[7]
논문
Origins of Aircraft-Damaging Clear-Air Turbulence during the 9 December 1992 Colorado Downslope Windstorm: Numerical Simulations and Comparison with Observations
2000-04-01
[8]
간행물
T-REX: Catching the Sierra’s waves and rotors
http://www.ucar.edu/[...]
National Center for Atmospheric Research
2006-10-21
[9]
논문
"The Downburst, Microburst, and Macroburst," by Fujita, T. Theodore, SMRP Research Paper Number 210, 1985.
https://swco-ir.tdl.[...]
2023-10-30
[10]
간행물
Unified Surface Analysis Manual.
http://www.wpc.ncep.[...]
Hydrometeorological Prediction Center
2006-10-22
[11]
간행물
The Use of Land and Sea Based Wind Data in a Simple Circulation Model.
http://ams.allenpres[...]
2007-10-03
[12]
서적
An Introduction to Dynamic Meteorology.
2004
[13]
서적
Fundamentals of Weather and Climate
https://archive.org/[...]
Chapman & Hall
[14]
간행물
Vertical Wind Shear
http://ww2010.atmos.[...]
University of Illinois
2006-10-21
[15]
웹사이트
AMS Glossary of Meteorology, Ekman layer
http://glossary.amet[...]
American Meteorological Association
2015-02-15
[16]
서적
Glider Flying Handbook
http://www.faa.gov/l[...]
U.S. Federal Aviation Administration
[17]
서적
Gliding: a Handbook on Soaring Flight
Knauff & Grove
[18]
서적
Glider Basics from First Flight to Solo
Thomas Knauff
[19]
서적
Principles of Animal Locomotion
Princeton University Press
[20]
서적
Bird Migration
Cambridge University Press
[21]
서적
Advanced Soaring Made Easy
Eqip Verbung & Verlag GmbH
[22]
서적
Airborne Wind Shear Detection and Warning Systems
https://books.google[...]
NASA Conference Publication 10050, Part 1
1990-07
[23]
서적
Windshear Training Aid: 4.0 - Windshear Substantiating Data
https://books.google[...]
Federal Aviation Administration
1987-02
[24]
웹사이트
Terminal Doppler Weather Radar Information
http://www.erh.noaa.[...]
National Weather Service
2009-08-04
[25]
서적
The Symmetry of Sailing
https://archive.org/[...]
Sheridan House
[26]
논문
Ground Plane Wind Shear Interaction on Acoustic Transmission
http://www.wsdot.wa.[...]
Washington State Department of Transportation.
1978-06
[27]
논문
Analysis of highway noise
[28]
서적
The Master Handbook of Acoustics
McGraw-Hill
[29]
서적
Grant as Military Commander
Barnes & Noble Inc
[30]
서적
The Darkest Days of the War: the Battles of Iuka and Corinth
The University of North Carolina Press
[31]
간행물
Wind Engineering.
http://www.multi-sci[...]
2007-11-25
[32]
서적
Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems
John Wiley & Sons
[33]
서적
Large Wind Turbines
John Wiley & Sons
[34]
서적
Wind Turbine Operation in Electric Power Systems: Advanced Modeling
Springer
[35]
문서
中山 2010
[36]
문서
中山 2010
[37]
문서
中山 2010
[38]
웹인용
Vertical wind shear
http://www.hurricane[...]
2015-10-24
[39]
웹인용
Low-Level Wind Shear
http://www.tpub.com/[...]
Integrated Publishing
2007-11-25
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