대기오염개론 - 대기의 안정도, 온위, 리차드슨 수

1. 대기의 안정도

(1) 건조단열감율 (rd)

- 100m 당 약 1’C 씩 감소되는 비율 (대기가 건조한 경우)

 

- 공기가 단열적으로 상승하면 온도가 낮아지게 된다.

 

(2) 습윤단열감율 (rw)

- 국제적으로 약속된 표준율은 –0.66‘C/100

 

(3) 환경감율 (r)

- 대기층에서의 실측수직온도 변화 비율

 

cf. 대기안정도(stability)에 영향을 미치는 인자

: 풍속, 일사량, 운량

 

 

 

ex) 지상으로부터 500m까지의 평균 기온 감율은  1.2℃/100m 이다. 100m 고도의 기온이 18℃일 때 400m에서의 기온(℃)은얼마인가?

풀이

 

100m 고도 기온에서 고도의 차이만큼의 기온 감율을 빼주면 된다.

 

기온(℃) = 18℃ - {(1.2℃/100m) * (400m -100m)}

           = 14.4℃

 

 

 

 

 

 

2. 온위 (Potential Temperature)

- 온도와 압력의 특수한 대기조합이 연관된 건조단열을 정의하는 방법

 

- 온위는(θ) = T *(1000/P)^0.288 로 나타낼 수 있으며, 이때 P는 millibar, T는 K 단위

 

- 높이에 따라 온위가 감소하면 대기는 불안정, 온위가 증가하면 대기는 안정

 

- 밀도는 온위에 반비례

 

ex) 2000m 에서 대기압력이 805mbar, 온도가 5℃, 비열비가 K가 1.4일 때 온위는 얼마인가? (단, 표준압력은 1,000mbar이다.)

 

풀이

 

온위의 공식 (θ) = T *(1000/P)^0.288 에 주어진 조건값을 대입해 풀면 된다.

 

이때, 온도 5℃는 절대온도로 바꾼 뒤 대입해야 한다.

 

온위(θ) = T *(1000/P)^0.288

 

          = (273 + 5℃)K * (1,000mbar/805mbar)^0.2888

 

          = 295.92K

 

 

 

 

 

 

3. 리차드슨 수 (Ri, Richardson Number)

1. 리차드슨 수(Ri) 특징

 

- 대류난류를 기계적인 난류로 전환시키는 율을 측정한 것으로 무차원 수

 

- 대기의 동적인 안정도를 나타내며, 지구경계층에서의 기류 안정도를 나타내는 척도로 이용

 

- Ri가 큰 음의 값을 가지면 대류가 지배적이며 바람이 약하게 되어 강한 수직운동이 발생

 

- Ri < -0.04 이면 대류에 의한 혼합이 기계적 혼합을 지배

 

- -0.03 < Ri < 0 일 때, 기계적 난류와 대류가 존재하나 기계적 난류가 주로 혼합을 일으킴

 

- 0 < Ri < 0.25 일 때, 성층에 의해 약화된 기계적 난류가 존재

 

- 0.25보다 크게 되면 수직혼합을 없어지고 수평상의 소용돌이만 남게 됨

 

 

2. 리차드슨 수 계산식

 

 리차드슨 수 계산식

리차든 수를 나타내는 식을 물어보는 문제가 출제된다. 이때, 제곱항이 분모에 존재하는 것을 외운다면 문제를 풀 때 좀 더 쉽게 기억이 날 수 있다.