자유 대류 고도
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1. 개요
자유 대류 고도(LFC)는 대기 중의 공기 덩어리가 주변 공기보다 따뜻해져 자발적으로 상승하기 시작하는 고도를 의미한다. LFC는 건조 단열 감률을 따라 공기 덩어리를 들어 올리고, 포화 혼합비 선을 통과하면 상승 응결 고도(LCL)에 도달하는 방식으로 결정된다. LCL에서 습윤 단열 감률을 따라 공기 덩어리의 온도가 평형 고도(EL)의 대기 온도에 도달할 때까지 상승하며, 이 과정에서 공기 덩어리가 주변보다 따뜻해지는 고도가 LFC가 된다. LFC 이후 공기 덩어리는 부력을 얻어 상승하며, LFC가 여러 개 존재하면 대류 구름 및 뇌우와 같은 대기 불안정성을 유발할 수 있다.
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| 자유 대류 고도 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 자유 대류 고도(LFC)는 대기의 고도로, 공기 덩이가 상승하여 포화되고, 응결 후 주변 공기보다 따뜻해져 자발적으로 상승하기 시작하는 지점이다. |
| 설명 | LFC는 대기가 조건부로 불안정할 때 존재하며, 이는 공기가 강제적인 상승(예: 산을 따라 상승, 전선)에 의해 상승하여 LFC에 도달할 때에만 불안정함을 의미한다. LFC 아래에서는 덩이가 주변 환경보다 차갑고 조밀하기 때문에 상승에 에너지가 필요하다. |
| 중요성 | LFC는 대기 안정성을 평가하고 뇌우 발달 가능성을 예측하는 데 중요한 지표이다. LFC가 낮을수록 뇌우 발생 가능성이 높아진다. |
| 관련 개념 | 혼합층 고도(Mixing Level Height) 응축 고도(Level of Condensation) 평형 고도(Level of Neutral Buoyancy, LNB) |
| 활용 | |
| 날씨 예측 | LFC는 대기 안정도와 뇌우 발달 가능성을 예측하는 데 사용된다. |
| 항공 | 항공기의 안전 운항에 영향을 미칠 수 있는 난기류 예측에 활용된다. |
2. 자유 대류 고도 (LFC) 찾기
LFC를 찾는 일반적인 방법은 구획의 포화 혼합 비율 선을 넘을 때까지 건조 단열 감률을 따라 낮은 고도에서 구획을 들어 올리는 것이다. 이것이 상승 응결 고도(LCL)이다. 거기서부터 소포의 온도가 평형 고도(EL)의 공기 질량 온도에 도달할 때까지 습윤 단열 감률을 따른다. 습한 단열을 따라 있는 소포의 온도가 추가 상승 환경보다 따뜻하면 LFC를 발견한 것이다.[10][11]
LFC를 찾는 일반적인 방법은 낮은 고도에서 건조 단열 감률을 따라 기단을 들어올려 기단의 포화 혼합비 선을 통과시키는 것이다. 이것이 바로 상승 응결 고도(LCL)이다. 그 지점부터 습윤 단열 감률을 따라 기단의 온도가 대기 온도에 도달할 때까지, 즉 평형 고도(EL)까지 따라간다. 습윤 단열선을 따라가는 기단의 온도가 추가 상승 시 주변 환경보다 더 따뜻하다면, LFC를 찾은 것이다.[2][3]
2. 1. 상승 응결 고도 (LCL) 결정
자유 대류 고도(LFC)를 찾는 일반적인 방법은 낮은 고도에서 공기 덩어리를 건조 단열 감률에 따라 들어 올려, 포화 혼합비 선을 넘도록 하는 것이다. 이 지점이 상승 응결 고도(LCL)이다.[10][11][2][3]2. 2. 습윤 단열 감률을 따르는 상승
자유 대류 고도(LFC)를 찾는 일반적인 방법은 낮은 고도에서 건조 단열 감률을 따라 공기 덩어리(parcel)를 들어 올리는 것이다. 이 공기 덩어리가 포화 혼합비 선을 넘으면 상승 응결 고도(LCL)에 도달한다.[10][11] 그 지점부터는 습윤 단열 감률을 따라 공기 덩어리의 온도가 평형 고도(EL)의 대기 온도에 도달할 때까지 상승한다.[2][3] 습윤 단열을 따라 상승하는 공기 덩어리의 온도가 주변 환경보다 더 따뜻하면, 그 고도가 바로 LFC이다.[10][11][2][3]2. 3. LFC 판별
LFC를 찾는 일반적인 방법은 낮은 고도에서 건조 단열 감률을 따라 기단을 들어 올리는 것이다. 기단의 포화 혼합비 선을 넘으면 상승 응결 고도(LCL)이다.[10][11] 거기서부터 소포의 온도가 평형 고도(EL)의 공기 질량 온도에 도달할 때까지 습윤 단열 감률을 따른다.[10][11] 습한 단열을 따라 있는 소포의 온도가 추가 상승 환경보다 따뜻하면 LFC를 발견한 것이다.[10][11][2][3]3. 자유 대류 고도 (LFC)의 활용
이상 기체 방정식(PV = nRT)에 의해 기단 덩어리의 부피가 자유 대류 고도(LFC) 이후 주변 공기보다 크기 때문에 밀도가 낮아지고 부력이 생겨 온도가 평형 고도(EL)에서 주변 기단과 같아질 때까지 상승한다.[4] 기단에 하나 이상의 LFC가 있는 경우 잠재적으로 불안정하며 적운 및 뇌우와 같은 대류 구름으로 이어질 수 있다.
자유 대류 고도에서 상승하는 기단 덩어리가 다시 주변보다 차가워지는 지점인 평형 고도(EL)까지, 모든 공기 덩어리는 대류 가용 위치 에너지(CAPE)에 의해 계산되는 운동 에너지를 얻어 악기상의 가능성을 제공한다.[4]
3. 1. 대기 불안정성
이상 기체 방정식(PV = nRT)에 의해 기단 덩어리의 부피가 자유 대류 고도(LFC) 이후 주변 공기보다 크기 때문에 밀도가 낮아지고 부력이 생겨 온도가 평형 고도(EL)에서 주변 기단과 같아질 때까지 상승한다.[4] 기단에 하나 이상의 LFC가 있는 경우 잠재적으로 불안정하며 적운 및 뇌우와 같은 대류 구름으로 이어질 수 있다.자유 대류 고도에서 상승하는 기단 덩어리가 다시 주변보다 차가워지는 지점인 평형 고도(EL)까지, 모든 공기 덩어리는 대류 가용 위치 에너지(CAPE)에 의해 계산되는 운동 에너지를 얻어 악기상의 가능성을 제공한다.[4]
3. 2. 악기상 예측
이상 기체 방정식(PV = nRT)에 의해 기단 덩어리의 부피가 자유 대류 고도(LFC) 이후 주변 공기보다 크기 때문에 밀도가 낮아지고 부력이 생겨 온도가 평형 고도(EL)에서 주변 기단과 같아질 때까지 상승한다. 기단에 하나 이상의 LFC가 있는 경우 잠재적으로 불안정하며 적운 및 뇌우와 같은 대류 구름으로 이어질 수 있다.[4]자유 대류 고도에서 상승하는 기단 덩어리가 다시 주변보다 차가워지는 지점인 평형 고도(EL)까지, 모든 공기 덩어리는 대류 가용 위치 에너지(CAPE)에 의해 계산되는 운동 에너지를 얻어 악기상의 가능성을 제공한다.[4]
참조
[1]
웹사이트
Level of free convection (LFC)
http://glossary.amet[...]
American Meteorological Society
2021-08-04
[2]
웹사이트
Determining Atmospheric Levels from a Skew-T Diagram
https://study.com/ac[...]
2021-08-04
[3]
웹사이트
SKEW-T: A Look at LFC
http://www.theweathe[...]
2021-08-04
[4]
웹사이트
Convective available potential energy
https://glossary.ame[...]
American Meteorological Society
2021-08-04
[5]
서적
加藤、2017年 pp.36-38,pp.49-50
[6]
간행물
「シビア現象の監視・予測について」、p.58,p.60
[7]
문서
500m高度データ=低地では高度500m、標高300m以上では標高+200mから空気塊を持ち上げる仮定
[8]
서적
加藤、2017年 p186,pp.189-190,pp.285-288
[9]
웹인용
Level of free convection (LFC)
http://glossary.amet[...]
American Meteorological Society
2021-08-04
[10]
웹인용
Determining Atmospheric Levels from a Skew-T Diagram
https://study.com/ac[...]
2021-08-04
[11]
웹인용
SKEW-T: A Look at LFC
http://www.theweathe[...]
2021-08-04
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