2015년 3월 09일 강원대학교 소방방재학부 재난 관리학과

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1 2015년 3월 09일 강원대학교 소방방재학부 재난 관리학과
기상 방재학 2015년 3월 09일 강원대학교 소방방재학부 재난 관리학과

2 날씨와 기후 용어의정리 Weather(날씨,기상,일기): 어느 순간의 대기상태
Cf)천후(天候): 일주일정도의 대기상태를 종합한 것(평균, 최대, 최소) Climate- (주어진 기간의) 대기의 종합적이고 장기적 인 상태 주요기상(기후)요소: 기온, 기압, 강수, 습도, 바람, 구 름 평균의 기간:30년(세계기상기구) 기후의 분류: 대기후( ,000km), 중기후(2- 20km), 소기후(0.2km), 미기후(0.02km)

3 날씨와 기후 용어의정리 Climate의 유래:
elea 학파 이래 문헌에서 ‘κλινω’이란 단어를 사용 함(=klino(라틴어), kline(영어)) 이러한 ‘기운다’는 의미는 태양과 지표와의 관계에 서 나온것으로 봄 Parmenides(B.C. 500) Hippokrates(B.C )

4 역사적 배경 기후의 정의 역사 훔볼트(A.v. Humboldt, 1817): 기후라는 표현은 일반적인 의미로 우리의 기관에 현저 하게 영향을주는 대기권에서의 모든 변화를 의미함. 이는 지면의 증가되는 열복사, 식 물 기관의 발달과 과실의 익음에 대해서 중요할 뿐만 아니라, 인간의 감수성과 모든 정 신적 정서에 중요하다 한(J.v. Hann, 1983): 기후란 지표상의 어느 한 장소에서 대기의 평균상태를 특징 짓는 기상현상의 총체이다. 쾨펜(W.Koppen,1923): 기후란 주어진 한 장소에서 천후의 평균상태와 일반적인 경과 이다. 이것은 각각 변화하는 천후를 요약하는 것과, 개별적인 기상요소를 하나의 전체 상으로 요약하는 것이다. 루빈슈타인, 드로스 도프(E.S. Rubinstein & O.A. Drosdow. 1956): 기후란 입사 태양 복사, 지면의 특성과 그와 관련된 대기 순환을 통해서 일어나는 특징적인 천후의 장기 간 평균이다. 블뤼트겐(J. Bluthgen. 1964): 지리적 기후란 최빈수들, 평균값, 극값 들의 특징적인 분 포로 장기간 동안 한 장소, 한 경과 또는 한 대지역에 대해서 접지기층과 지표에 영향을 주는 대기의 상태들과 천후 과정들을 전형적으로 요약한 것이다 램(H.H.Lamb. 1972): 기후란 계절변화와 해가 경과함에 따른 한 장소의 일기 현상들 의 총체. 기후는 평균(average), 표준-평년(normal)뿐만 아니라 극값 등 모든 조건을 포괄한다

5 역사적 배경 기후의 정의 역사 게이츠(L.Gates, 1977): 기후란 기후 시스템, 기후 상태와 기후변화의 세가지 서 로 다른 범주에서 정의된다. 기후 시스템은 대기권, 수권, 설빙권, 암석권, 생물권 으로 이루어진다. 이들은 조성요소가 다른 서로가 전혀 다른특성을 갖고 있으며, 또한 물리적으로는 연결되어있다. 기후상태란 내부기후시스템의 통계적 상태와 이를 통해 규정된 시간 간격에서의 주변조건을 설명하는 것이다. 한편, 기후변화 는 같은 유형의 두가지 기후상태들의 차이이다. 세계기상기구WMO(1979): 통계적인 전체 특성들(평균, 분산, 극값 발생확률)등 을 규정할 수 있기위해서 실제 충분하게 긴 시간 간격에서, 그리고 어떤 순간적인 상태들과 관련하여 크게 종속되지 않는 일기의 종합 한텔, 크라우스, 쇤비제(M.Hantel, H. Kraus & C.D.schonwiese, 1987): 기후란 상대적으로 긴 시간 크기의 정도에 대해서 특징적인 대기의 통계적 성질이다.

6 날씨와 기후 용어의정리 Climate: 지구기후(terrestrial climate)
정의할 수 있는 한 지역에 대해서, 또는 전지구적인 기후 요소 들을 통계학적으로 기술하는것 지나치게 적지 않은 시간 크기의 정도에 대한 지구 대기 권의 성질과 변화를 충분하게 특징지울 수 있는 것 기후는 인과관계로 인한 물리화학적 과정들의 결과이며, 기후시스템 간의 상호 작용과 외적영향의 결과이다.

7 날씨와 기후 용어의정리 Climate: 기상청의 정의
어떤 지역에서 규칙적으로 되풀이되는 일정 기간의 평균 기상 상 황으로, 대기의 종합 상태 또는 대기 현상의 적분 결과라고 할 수 있다. 따라서 기후는 장소에 따라 달라지지만 같은 장소에서는 일 정한 것이 보통이다. 그러나 기후도 엄밀히 말하면 일정한 것이 아 니고 수십 년 또는 수백 년이라는 긴 주기를 가지고 변화되어 간다. 세계기상기구에서는 30년 동안의 평균값을 기준으로 삼고 있으며, 대개 온도·강수량 및 바람과 같은 지상 요소들인 경우가 많다. 넓 은 의미에서의 기후란 통계적인 기술을 포함하여 기후시스템의 상 태를 말한다. 

8 날씨와 기후 용어의정리 날씨(weather): 기상청의 정의 기상(meteorological phenomena)
임의의 때에 나타나는 종합적인 기상 상태를 말한다. 보통 기압·기온·습도·바람·구름 의 양·구름의 형태·강수량·일조 등을 나열해서 표시한다. 국내외에서 교환되는 일정 시각에 관한 일기예보에는 이것들이 대부분 포함된다. 국제적인 일기도에서는 세계 기상기구에서 정한, 구름이 없는 '00' 상태에서부터 천둥이 치는 '99'까지 100종류 의 기호로 표시하고 있다 기상(meteorological phenomena) 대기 중에서 일어나는 각종 물리 현상으로서 바람·비·구름·눈·무지개 등 대기 중에서 일어나는 여러 가지 대기 현상을 말한다. 기상업무법에서는 대기의 정적 및 동적 상 태를 가리키는 뜻으로, 기상이란 대기의 여러가지 현상을 말한다고 정의하고 있다. 즉, 기압·기온·습구온도·증기압·이슬점온도·상대습도·바람·강수량·구름·증발량·일조 시간·일사량 및 기타 현상 등이다. 때로는 대기의 상태를 포함한 일기 또는 날씨의 뜻으로 쓰이기도 한다. 

9 역사적 배경 일기와 기후의 차이 항목 일기 기후 수시간-수일 최소-여러해, 수십억년까지 국지에서 지역까지 국지, 지역, 전구
시간적인 크기 수시간-수일 최소-여러해, 수십억년까지 공간적인 크기 국지에서 지역까지 국지, 지역, 전구 대상장소 대기권 기후시스템=대기권+수권+설빙권+생물권+토양권/암석권 기상요소/기후요소의 변동폭 일반적으로 상대적으로 큼 일반적으로 상대적으로 작음 변동의 영향 대체로 제한적 때로는 엄청남 예보가능성과 미래 투영 예보, 수일동안의 예보가능, 미래투영은 대기순환모형(GCM)으로 가능 투영,시나리오를 기초로 하고 있으며, 통계조건에 의해 투영함, 여러 모형체계가 있음(AOGCM)

10 날씨와 기후 평년 기후를 나타내는 표준 값으로서 사용되는 30년간의 누년 평균값을 말한다. 연, 월별 값 이외에 순, 반순, 일별 값등에 대해서도 그 값이 사용된다. 현재는 WMO의 권고에 의하 여 1961 ~ 1990년의 30년간 평균값이 사용되고 있다. 30년간 평균값을 구할 수 없을 때에는 10년 기간을 사용할 수 있는데 이를 준 평균값이라 하며 반드시 기간을 명시해 야 한다.  국제적인 결정으로는 앞에서 언급한 평균 값이외에 1901~1930년, 1931~1960년, 1961~1990년의 누년 평균값을 표준평균값으로 정의하고 있다. 그렇다면 1931~1960 년과 1961~1990년 평년값을 비교해 볼 때, 지역에 따라 기후(기온, 강수량)가 어떻게 변해왔는가를 살펴보자. 기온 . 최근 30년간 우리 나라는 전국적으로 연 평균 +0.4도 상승했다.  . 연중 기온상승률이 가장 컸던 달은 4월과 5월(0.8도 상승)이었고 가장 낮았던 달은 11월(-0.1도 하강)이다. . 지역별로는 서울의 1월로서 1.5도가 가장 높았으며  . 울릉도, 추풍령, 포항, 여수에서 11월에 가장 낮아 -0.4도가 하강했다. 강수량  . 최근 30년간 우리 나라 연강수량은 전국적으로 38.3mm가 증가했다.  . 평균 월별 강수량은 8월에 가장 많이 증가했으며, 9월에 가장 많이 감소했다.  . 지역적으로 가장 많이 증가한 곳은 8월에 강릉, 서울, 인천, 여수로 70mm내외가 증가 했다.  . 가장 많이 감소한 곳은 8월에 울릉도, 제주로서 -54mm, -70mm가 각각 감소되었다.

11 기후요소와 기후인자 기후요소의 개념 주요기후요소 기후를 나타내는 기본적인 물리량
지구의 대기권에서 측정, 추정하거나, 관측할 수있는 근본 적인 기상학의 변수 경험기상학(empirical climatology)의 (보조) 수단 주요기후요소 기온, 습도, 강수, 구름, 바람 기후요소(기상청) 기온·습도·강수량·바람·증발·일조·일사 이러한 기후요소의 결합에 의해 다양한 기후가 나타나며, 가후의 복잡성을 가중시킨다 기타 기후요소: 일조시간, 시정, 적설량, 토양상태(건조, 습 윤, 동결), 구름형, 구름량

12 기후요소와 기후인자 기후 시스템 내적상호작용과 외적영향을 받음 질량, 부피보다 열적능력(대응시간차이)이 영향인자임 기후시스템
대기권 생물권 설빙권 토양권 암석권 전체지권 수권

13 기후요소와 기후인자 기후인자: 기후요소의 시간적, 공간적 분포에 영향을 미치는 인자 천문학적 기후인자 지리학적 기후인자
위도: 태양에너지 입사량에 영향 해륙분포: 물과 토양의 비열차이에서 발생 지형: 산맥, 고도, 바다로 부터의 거리 해류: 해류의 온도, 연안지방에 영향 탁월풍 및 기압계: 풍상, 풍하의 관계, 대륙 내 고기압이 특징적임 천문학적 기후인자 계절 변화에 따른 중 밤낮의 길이 태양의 평균 입사 복사각 태양의 복사 플럭스 밀도의 스펙트럼(특히 UV) 지리학적 기후인자 위도 해발고도 해양으로의 근접성과 거리 큰 빙하지역들로의 근접성과 거리 사면경사, 방위,지형의 특수성(곡저나 정상) 도시, 산업, 교통이 미칠 수 있는 영향 이외 생물권(식생), 토양권(토양), 수권(해류)인자 등이 추가됨

14 기후학 정의 과거, 현재와 미래를 고려하여, 기후의 실제, 원인과 결과에서 매우 중요하고 현실성이 있으며, 사회정책적으로 관련성이 있는 학문이자 연구 과제 기상학, 대기 물리학, 대기 화학의 분야 지리학(자연지리학, 경제지리학, 인문지리학)과 관계: 기후 지리학(cf)기상학 적 기후학 해양 순환과의 연관성: 해양학, 빙하학(학제간 학문) 지상과의 관계성: 토양학, 수문학 생물적 기후 시스템: 생물 계절학(phenology) 역사와 관련성: 지질학, 고기후학 세분 기후학의 정보와 자료 분석 기후진단과 통계 기후학 기후와 관련된 물리화학적 과정의 분석 모형화 및 전체 시스템으로의 확대 기후진단을 통한 기후 시스템의 고찰 생물적∙경제적 시스템들과의 상호 작용과 영향에 대한 연구 기후학의 기타 횡적 관계 연구 사회적, 정치적 영향성 분석

15 기후학의 분류 기후학: 해석방법: 규모: 고전기후학(normal)과 근대 기후학(dynamics)으로도 구분
기후지(Climategraph) 물리기후학(Physical climatology) 기후역학(Dynamic climatology) 응용기후학(Applied Climatology): 농업기후학, 생기후학, 질병 기후학, 생활기후학, 산업기후학 해석방법: 서술기후학 통계기후학 수학기후학 종관 기후학 규모: 미기후학(Micro-) 중 기후학(Meso-) 대기후학(Macro) 고전기후학(normal)과 근대 기후학(dynamics)으로도 구분

16 기후 환경학 (Environmental Climatology)
구분: 생물 물리학 사회경제적학

17 에너지의 전달 에너지의 전달(구성물질에 따라 달라짐) 원인: 지구의 에너지 불균형의 해소(예-바람, 기상)
기상재해나 온화한 기후나 에너지는 같으나, 집중도가 다름 에너지의 정의: 부피나 면적을 가진 물체가 일을 할 수 있도록 하는 능력 (ability or capacity) 예: 동적잠재 에너지, 운동에너지(kinetic energy)=1/2mv2 열에너지(heat energy), 복사 에너지(radiant energy) 에너지 총량 불변의 법칙: 에너지는 새로 생성되지도 않고 파괴되지도 않는다. 다만 형태는 자유로이 변화한다. 기온(temperature):공기 분자의 평균 속도 열(HEAT): 두 물체 사이의 온도차이로 인해, 하나의 물체에서 다른 물 체로 이동되도록 하는 에너지

18 에너지의 전달 에너지의 전달의 형태 전도(conduction) 고체 내에서의 분자와 분자간의 이동 진동에 의해 전달
주로 따뜻한곳에서 찬곳으로 전달됨. 온도차이가 크면, 전달이 빠름 전도능력은 분자간의 결합력에 관련됨(금속) 공기는 열을 잘 전도하지 못한다. 대류(convection) 유체(액체, 기체)의 이동(흐름)에 의해 열이 이동하는 것 주로 수직적인 이동을 하며, 대기 중 이러한흐름을 convective circulation(대류 순환) 혹은 ‘cell’이라고 한다{(cf)수직적 움직임 만 이 대류 순환이며, 수평적 이동에는 wind라고 하기도 함} Advection(이류 移流: 대기가 수평적으로 움직이는 흐름, 다시 말해 기단의 성질이 대기 운동으로 변하는 과정-출처 기상청)

19 에너지의 전달 에너지의 전달의 형태 복사(radiation) 태양빛이 직접 열에너지로 변환되는 형태
에너지 파동형태(electromagnetic wave)로 전달됨 중간 매질이 필요없으며, 전파 속도는 빛의 속도임 관련단어:파장(wavelength), µm(=1/1,000,000m), 주파수와 파장수의 관계: 장파장은 에너지가 작다(한파장당 photon의 packet)

20 에너지 복사의 법칙 복사를 잘 흡수하는 물체는 잘 방사한다 어떤 온도에서든지 모든 물체는 복사에너지를 방사한 다
키르히호프(Gustav Robert Kirchhoff) :흑체(Black Body) :"복사파의 Albedo: R/G(입사복사에너지 대비 반사에너 지의 비율)(지구:30%) = 어떤 온도에서든지 모든 물체는 복사에너지를 방사한 다 에너지는 전자의 빠른 진동에 의해 생성된다. 파장가 물체의 종류에 따라 다르지 않고, 오직 온도에만 의존한다.“온도가 높아지면, 복사되는 파장은 짧아진 다.” :" 흑체에서 빠져나온 파장 가운데 에너지 밀도가 가장 큰 파장과 흑체의 온도가 반비례한다는 것을 말하는 법칙.“ Wien의 변위식  

21 에너지 복사의 법칙 물체의 표면온도가 높으면 높을 수록 물체로부터 방출 되는 총복사 에너지는 많아진다.
슈테판 볼츠만의 법칙: “흑체의 단위표면적에서 방출되 는 모든 파장의 빛에너지의 총합이 흑체의 절대온도에 4 제곱에 비례한다는 법칙”