서릿발
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1. 개요
서릿발은 바늘 얼음의 일종으로, 얼음 분리 과정을 통해 형성된다. 주로 하천 제방, 토양 테라스 등에서 발견되며, 미사토나 유기물 함량이 높은 토양에서 잘 발달한다. 서릿발은 토양의 수직 성장, 지형 변화, 식물 생장에 영향을 미치며, 특정 식물 줄기에서 유사한 얼음 결정을 형성하는 현상도 나타난다.
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서리는 지면이 냉각되어 공기 중의 수증기가 얼어붙어 얇은 얼음 결정이 생기는 현상으로, 농작물에 피해를 주기도 하며, 농업에서는 이를 방지하기 위한 다양한 방법을 사용한다. - 얼음 - 얼음 도끼
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| 서릿발 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 다른 이름 | Needle ice (영어) Hair ice (영어) Frost column Pipkrake (스웨덴어) Kammeis (독일어) 霜柱 (시모바시라, 일본어) |
| 물리적 특성 | |
| 형성 조건 | 액체 상태의 지하수 영하의 기온 |
| 온도 | 이하 |
| 설명 | 액체 상태의 지하수가 모세관 현상에 의해 지표면의 틈새로 스며 나온 후, 영하의 기온으로 인해 얼어붙으면서 형성되는 얼음 기둥 |
| 상세 정보 | |
| 형성 과정 | 토양 속의 수분이 모세관 현상으로 인해 지표면으로 이동하면서, 영하의 온도에서 서서히 얼어붙어 다양한 형태의 얼음 결정을 형성함. 토양의 종류, 수분의 양, 온도, 바람 등의 환경 조건에 따라 다양한 크기와 모양으로 나타남. |
| 특징 | 주로 겨울철에 관찰됨. 햇볕이 잘 드는 곳에서는 쉽게 녹음. 식물의 뿌리 부근이나 토양의 틈새에서 주로 발견됨. |
| 관련 용어 | 빙상 고드름 서리 |
| 참고 문헌 | |
2. 형성
서릿발은 땅 속의 물이 얼면서 만들어지는 기둥 모양의 얼음이다. 얼음 분리 현상으로 인해 땅 속의 물이 지표면으로 밀려 올라와 얼면서 생긴다.
주로 겨울철 밤부터 아침 사이에 기온이 0°C 이하로 내려갈 때 발생한다. 방사 냉각으로 지표면은 차가워지지만, 땅 속은 지열 때문에 따뜻하다. 이때 땅 속의 물이 모세관 현상에 의해 지표면으로 올라와 얼면서 서릿발이 만들어진다.
서릿발은 흙이 드러난 곳에서 잘 만들어지며, 모래, 점토, 자갈에서는 잘 만들어지지 않는다. 관동 로무과 같이 흙 알갱이 크기가 적당한 곳에서 잘 만들어진다.
2. 1. 발생 조건
바늘 얼음은 얼음 분리 과정을 통해 형성되며, 과냉각된 물이 기존 얼음으로 얼어붙어 얼음/물 경계면에서 멀어지면서 다공성 매질에서 발생한다. 물이 얼음을 관통하면서 렌즈, 리본, 바늘, 층 또는 얼음 가닥 형태의 별도 얼음 조각으로 분리된다.[4]바늘 얼음은 일반적으로 하천 제방이나 토양 테라스, 돌 주변의 틈새와 패턴이 있는 다른 지면에서 발견된다. 토양의 깊이와 풍부함은 얼음 성장에 영향을 미치는데, 토양이 깊을수록 물 함량이 높아져 얼음이 더 발달할 수 있다. 지하수가 노출된 영하의 공기라면 어디에서든 형성될 수 있다.[5]
바늘 얼음은 미사토와 유기물 함량이 높은 토양에 가장 적합하며, 길이는 최대 수 센티미터에 달하는 좁은 얼음 조각 그룹으로 구성된다. 문헌에 따르면 가장 큰 바늘 얼음은 길이가 10cm로 기록되었지만,[6] 게르두베르그에서는 15-20cm 길이의 표본이 관찰되었다.
바늘 얼음은 축축하고 물이 침투 가능한 토양에서 천천히 위로 자라며 햇빛에 점차적으로 녹는다. 외관은 다양할 수 있지만 항상 지면 표면에 수직으로 일관된 얼음 성장을 보인다. 바늘 얼음은 일련의 실 모양 결정처럼 보이며 모양이 곧거나 구부러져 있다. 일반적으로 기온이 어는점(0°C) 이하로 떨어지는 아침에 형성된다.[7]
방사 냉각으로 지표가 냉각되면, 지중은 심부에서 지열이 전달되므로, 대지는 깊은 곳일수록 따뜻한 온도 분포를 보인다.[14] 지표 부근에 서릿발이 생길 때, 토양의 표면은 0°C 이하로 차가워지고 비교적 건조한 반면, 지중은 0°C 이상으로 상대적으로 따뜻하고 습하다. 상부에서 동결이 시작되면, 토양 입자 사이의 틈을 따라 얼지 않은 지중의 수분이 빨아 올려진다. 이 작용은 모세관 현상이다.[15] 수분은 빙정의 하단에 얼어붙어, 종종 약간의 흙을 얹은 채로, 얼음은 기둥 모양으로 거의 수직으로 위로 뻗어 나간다.
수분 이동에는 온도 기울기에 따라 지중 심부일수록 높은 증기압의 차이도 작용하며, 서릿발에는 승화된 얼음도 부착되어 있다.
전형적으로 겨울 밤부터 아침에 발생한다. 서릿발이 긴 것은 10cm를 넘는 경우도 있다. 흙이 노출된 나지에 생기기 쉬운 반면, 모래 땅이나 점토, 자갈에는 생기기 어렵다.[16] 관동 지방의 적토(관동 로무)에도 생기기 쉬운 것으로 알려져 있는데, 흙 입자가 서릿발을 일으키기 쉬운 크기이기 때문이다.[17]
2. 2. 발생 과정
바늘 얼음이 형성되려면 얼음 분리 과정이 필요한데, 이는 과냉각된 물이 기존 얼음으로 얼어붙어 얼음/물 경계면에서 멀어지면서 다공성 매질에서만 발생한다. 물이 얼음을 관통하면서 렌즈, 리본, 바늘, 층 또는 얼음 가닥 형태의 별도 얼음 조각으로 분리된다.[4]바늘 얼음은 하천 제방이나 토양 테라스, 돌 주변의 틈새와 패턴이 있는 지면에서 발견된다. 토양이 깊고 풍부할수록 물 함량이 높아져 얼음이 더 발달할 수 있으므로, 다양한 토양 특성은 바늘 얼음 발견 위치에 영향을 미친다. 지하수가 노출된 영하의 공기라면 어디에서든 형성될 수 있다.[5]
바늘 얼음은 미사토와 유기물 함량이 높은 토양에 가장 적합하며, 길이는 최대 수 센티미터에 달하는 좁은 얼음 조각 그룹으로 구성된다. 문헌에 따르면 가장 큰 바늘 얼음은 길이가 10cm로 기록되었지만,[6] 게르두베르그에서는 15cm에서 20cm 길이의 표본이 관찰되었다.
바늘 얼음은 축축하고 물이 침투 가능한 토양에서 천천히 위로 자라며 햇빛에 점차적으로 녹는다. 외관은 다양하지만 항상 지면 표면에 수직으로 일관된 얼음 성장을 보인다. 바늘 얼음은 일련의 실 모양 결정처럼 보이며 모양이 곧거나 구부러져 있다. 일반적으로 기온이 어는점(0°C) 이하로 떨어지는 아침에 형성된다.[7]
방사 냉각으로 지표가 냉각되면, 지중은 심부에서 지열이 전달되므로, 대지는 깊은 곳일수록 따뜻한 온도 분포를 보인다.[14] 지표 부근에 서릿발이 생길 때, 토양 표면은 0°C 이하로 차가워지고 비교적 건조한 반면, 지중은 0°C 이상으로 상대적으로 따뜻하고 습하다. 상부에서 동결이 시작되면, 토양 입자 사이의 틈을 따라 얼지 않은 지중의 수분이 모세관 현상에 의해 빨아 올려진다.[15] 이 수분은 빙정 하단에 얼어붙어 종종 약간의 흙을 얹은 채로, 얼음은 기둥 모양으로 거의 수직으로 위로 뻗어 나간다.[14][15]
온도 기울기에 따라 지중 심부일수록 높은 증기압 차이도 수분 이동에 작용하며, 승화된 얼음도 서릿발에 부착된다.[14]
서릿발은 전형적으로 겨울 밤부터 아침에 발생하며,[14] 긴 것은 10cm를 넘는 경우도 있다.[14][17] 흙이 노출된 나지에 생기기 쉬우며, 모래 땅이나 점토, 자갈에는 생기기 어렵다.[16] 관동 로무에도 생기기 쉬운데, 흙 입자가 서릿발을 일으키기 쉬운 크기이기 때문이다.[17] 서릿발이 녹으면 지질에 따라 땅이 질퍽해지는 경우가 있다.
한랭지 동상도 초기에는 서릿발을 형성하고, 이윽고 지중 더 깊은 곳에 렌즈형 얼음을 생기게 한다.[18] 하이쿠에서는 서릿발이 겨울 계절어가 된다.[19]
2. 3. 특징
바늘 얼음이 형성되려면 얼음 분리 과정이 필요하며, 이는 과냉각된 물이 기존 얼음으로 얼어붙어 얼음/물 경계면에서 멀어지면서 다공성 매질에서만 발생한다. 물이 얼음을 관통하면서 렌즈, 리본, 바늘, 층 또는 얼음 가닥 형태의 별도 얼음 조각으로 분리된다.[4]바늘 얼음은 일반적으로 하천 제방이나 토양 테라스에서 발견된다. 또한 돌 주변의 틈새와 패턴이 있는 다른 지면에서도 발견된다. 다양한 토양 특성 또한 바늘 얼음이 발견되는 위치에 영향을 미친다. 토양이 훨씬 깊고 풍부한 곳은 얼음 성장에 영향을 미칠 수 있다. 결과적으로 토양이 깊을수록 물 함량이 높아져 얼음이 더 발달할 수 있다. 지하수가 노출된 (영하의) 공기라면 어디에서든 형성될 수 있다.[5]
바늘 얼음은 미사토와 유기물 함량이 높은 토양에 가장 적합하다. 바늘 얼음은 길이가 최대 수 센티미터에 달하는 좁은 얼음 조각 그룹으로 구성된다. 문헌에 따르면 가장 큰 바늘 얼음은 길이가 10cm로 기록되었지만,[6] 게르두베르그에서는 15cm에서 20cm 길이의 표본이 관찰되었다.
바늘 얼음은 축축하고 물이 침투 가능한 토양에서 천천히 위로 자라며 햇빛에 점차적으로 녹는다. 외관은 다양할 수 있지만 항상 지면 표면에 수직으로 일관된 얼음 성장을 보인다. 바늘 얼음은 일련의 실 모양 결정처럼 보이며 모양이 곧거나 구부러져 있다. 일반적으로 기온이 어는점(0°C) 이하로 떨어지는 아침에 형성된다.[7]
방사 냉각이 일어나 지표가 냉각되면, 지중은 심부에서 지열이 전달되므로, 대지는 깊은 곳일수록 따뜻한 온도 분포를 보인다.[14]
지표 부근에 서릿발이 생길 때, 토양의 표면은 0°C 이하로 차가워지고 비교적 건조한 반면, 지중은 0°C 이상으로 상대적으로 따뜻하고 습하다. 상부에서 동결이 시작되면, 토양 입자 사이의 틈을 따라 얼지 않은 지중의 수분이 빨아 올려진다. 이 작용은 모세관 현상이다.[15] 수분은 빙정의 하단에 얼어 붙어, 종종 약간의 흙을 얹은 채로, 얼음은 기둥 모양으로 거의 수직으로 위로 뻗어 나간다.
또한 수분 이동에는 온도 기울기에 따라 지중 심부일수록 높은 증기압의 차이도 작용하고 있다고 설명되는 경우가 있다. 또한 서릿발에는 승화된 얼음도 부착되어 있다.[15]
전형적으로 겨울 밤부터 아침에 발생한다. 서릿발이 긴 것은 10cm를 넘는 경우도 있다. 흙이 노출된 나지에 생기기 쉬운 반면, 모래 땅이나 점토, 자갈에는 생기기 어렵다.[16] 관동 지방의 적토(관동 로무)에도 생기기 쉬운 것으로 알려져 있는데, 흙 입자가 서릿발을 일으키기 쉬운 크기이기 때문이다.[17]
서릿발이 녹으면, 지질에 따라 다르지만 땅이 질퍽해지는 경우가 있다. 한랭지에서의 동상도 초기에는 서릿발을 형성하고, 이윽고 지중의 더 깊은 곳에 렌즈형 얼음을 생기게 한다.[18]
3. 지형학적 영향
서릿발은 지형학에서 비교적 작은 규모의 토양 변형을 일으키는 지형 형성 작용 중 하나이며, 주빙하기 지형 형성 작용의 하나이다.[20] 특히, 땅속에 0℃ 등온선(동결선)이 있어 서릿발이 생기는 낮은 온도에서 발생하며, 이로 인해 농작물, 도로, 건물 등에 피해를 주는데, 이를 동상해 또는 서릿발 붕괴라고 한다.[21]
3. 1. 침식
서릿발이 성장하면서 분리된 얼어붙은 토양 껍질을 얼음층 위로 들어 올린다. 이 껍질과 얼음이 녹으면 토양 표면은 불규칙하게 가라앉는데, 이러한 현상은 특히 하천 제방에서 침식과 관련이 있다.[8]3. 2. 토양 이동
서릿발의 출현은 토양 교란의 지형적 요인으로 인식되어, 다양한 소규모 지형을 형성한다.[8] 서릿발 현상은 무늬 토양과 같은 주빙하 환경에서 특히 중요한 역할을 한다.[8]서릿발이 성장하면서 분리된 얼어붙은 토양 껍질을 얼음층 위로 들어 올린다. 이 껍질과 얼음이 녹으면 토양 표면은 불규칙하게 가라앉는다. 이 현상은 특히 하천 제방에서 침식과 관련이 있다.[8]
서릿발은 토양 속의 돌을 표면으로 이동시키고, 표면의 돌을 인접한 분지로 이동시키는 경향이 있다.[9] 서릿발 활동으로 인해 발생하는 분지는 서릿발 팬(needle-ice pans)이라고 하며, 서릿발로 인해 발생하는 덩어리는 "너빈스(nubbins)"라고 한다.[10]
서릿발은 지형 형성 작용 중 하나로, 비교적 작은 규모에서 토양을 변형시킨다. 주빙하기 지형 형성 작용 중 하나이다.[20] 한랭지에서는 흙이 서릿발에 의해 부풀어 오르고, 융해될 때 형태가 무너져 침강하는 현상이 반복된다. 경사면에서는 아래쪽으로 이동 변형하는 포행(서릿발 포행)이 발생한다.[22]
4. 생태학적 영향
서릿발은 주빙하기 지형 형성 작용 중 하나로, 비교적 작은 규모에서 토양을 변형시킨다.[20] 특히, 땅속 지온 0℃의 등온선(동결선)이 있어 땅속에 서릿발이 생기는 낮은 온도에서 발생하며, 이로 인한 농작물, 도로, 건물 등에 피해를 동상해라고 한다.[21] 서릿발 붕괴라고도 한다.
한랭지에서는 흙이 서릿발에 의해 부풀어 오르고, 융해될 때 형태가 무너져 침강하는 현상이 반복된다. 경사면에서는 아래쪽으로 이동 변형하는 포행(서릿발 포행)이 발생한다.[22]
4. 1. 식물 생장
바늘 얼음은 식물의 성장에 영향을 미친다.[8] 묘목은 종종 바늘 얼음에 의해 표면으로 밀려 올라온다. 땅이 굳어지면 묘목의 줄기와 뿌리는 토양에 의해 붙잡히고, 바늘 얼음이 형성되면서 묘목을 위로 밀어 땅 밖으로 나오게 한다. 바늘 얼음이 녹으면 묘목은 제대로 땅에 다시 정착하지 못하여 죽게 된다. 묘목이 바늘 얼음에 의해 부분적으로 밀려 올라가도 뿌리가 건조해져 죽을 수 있다.[11]서릿발은 식물에도 영향을 미쳐, 말라 죽게 하기도 한다. 갓 싹이 튼 식물(실생)의 뿌리와 줄기는 흙과 함께 들어 올려지면서 뿌리 내림이 제대로 이루어지지 않거나 건조해져서 죽는 경우가 있다.[23] 이를 방지하기 위해 짚을 땅에 깔아 보온하는 방법이 있다.
한편, 서릿발의 작용을 이용하는 방법도 있다. 겨울에 작물을 재배하지 않는 경우, 겨울 초에 밭을 거칠게 갈아엎어두면 서릿발이 형성되고 융해되는 것을 반복하면서 자연스럽게 흙을 부수어 주어, 따뜻해진 후의 재배에 적합한 흙으로 만들 수 있다.[24]
4. 2. 긍정적 측면
서릿발은 땅속 온도가 0℃ 이하로 내려가면서 흙을 부풀게 하고, 다시 녹으면서 침강하는 현상을 반복하여 흙을 자연스럽게 부수는 작용을 한다. 이러한 작용은 겨울철 작물 재배를 하지 않는 밭에서 유용하게 활용될 수 있다. 겨울이 시작될 무렵 밭을 거칠게 갈아엎어두면, 서릿발이 형성되고 융해되는 과정이 반복되면서 흙이 자연스럽게 부드러워진다. 이렇게 부드러워진 흙은 봄철 작물 재배에 적합한 환경을 제공한다.[24]5. 유사 현상
꿀풀과 식물 중에는 시모바시라(''Collinsonia japonica영어'')라는 종이 있는데, 잎이 떨어진 줄기 표면에서 서릿발 모양의 얼음 결정이 발달한다.[25] 결정은 얇은 판 모양이며 줄기에서 방사상으로 여러 개 뻗어 나온다. 긴 것은 20cm 정도가 되기도 한다. 흙에서 뿌리와 줄기를 통해 수분이 공급되는 것으로 생각된다.
꿀풀과를 중심으로, 그 외에도 비슷한 얼음 결정이 나타나는 식물이 있다. 꿀풀속(Verbesina alternifolia), Verbesina virginica영어 등에서 확인되었다.
이 현상은 빙화(氷花), 빙화(氷華)[26], 얼음꽃, 서리꽃 등으로 불리기도 한다.
참조
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きほんの「基」・家庭菜園に役立つ土づくり・肥料Q&A > 「土起こし（荒起こし）」とは？
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