대기복사
대기복사
‘균형’이 중요한 태양복사량과 지구복사량
지구에 도달하는 태양복사에너지 중의 약 49%가 적외선, 약 44%가 가시광선 그리고 약 7%가 자외선영역으로 이루어져 있다. 또한 지구의 자전축이 기울어진 채로 태양의 주위를 공전하기 때문에 지구가 받는 복사량에는 계절적인 변화가 있고, 흑점과 같은 태양 자체의 지속적인 활동으로 인해 태양복사량은 일정하지 않다.
정기적으로 지구가 받는 태양복사량과 지구에서 방출되는 지구복사량은 균형을 이루고 있다. 지구의 대기층은 입사되는 태양에너지를 대부분 통과시키지만 지구에서 방출되는 지구복사에너지를 흡수한 후 지표로 재방출하는 역할을 하여 지표와 대기의 온도를 상승시키는 온실효과를 발생시킨다. 만일 이러한 역할을 하는 온실기체의 양이 변하게 되면 복사평형을 유지하기 위해 지구에는 이상기후가 나타나게 된다.
대기복사
- 대기복사는 태양복사와 지구복사로 구분할 수 있는데, 지구대기에 유입되는 에너지는 태양에서 방출한 빛에너지이다.
- 태양복사는 가시광선, 적외선, 자외선을 모두 포함하는데 그 중 가시광선을 가장 많이 방출하며, 대기를 통과하면서 일부는 구성성분에 의해 산란, 반사 또는 흡수되고 나머지는 지표에 도달한다.
- 태양에너지는 공기, 지표 등 기후시스템을 가열하는데 사용되므로 지구 대기를 움직이는 1차 원동력이자 지구상의 모든 생명체를 위해 필수적인 에너지원이다.
- 지구복사는 지구가 흡수한 태양에너지와 거의 같은 양의 에너지를 적외선 복사의 형태로 우주공간으로 내보내는 것을 말하는데, 지구의 지표, 대기, 구름 등 모든 물체에서 절대온도에 따라 복사에너지를 방출한다.
※ 복사에너지 : 모든 물체는 물체의 절대온도의 네제곱에 비례하여 전자기파의 형태로 에너지를 방출하며 다른물질의 도움을 받지 않고 직접 전달되는 에너지임.
태양복사
- 태양이 방출하는 단파복사로서 상향과 하향의 태양복사량으로 관측한다.
- 대기권 밖에 도달하는 태양에너지는 340W/m2이다
※ 태양하향복사(전천일사) : 태양으로부터 지표에 도달하는 모든 일사량으로 수평면 직달일사와 산란일사의 합으로 나타냄.
※ 태양상향복사 : 구름 및 에어로졸 등에 의해 산란되어 외계로 방출되는 일사량
※ 직달일사 : 대기, 구름 등에 의한 산란 없이 태양으로부터 직접 도달하는 복사량
①, ②
③, ④
⑤
지구복사
- 지표나 대기에서 방출하는 적외선 장파복사를 말하며 지구복사 에너지량은 입사되는 복사에너지량보다 지면에서 대기로 방출하는 복사에너지량이 크다.
- 지구복사수지는 기후변화의 원인이 되는 에너지이기 때문에 그 변화를 감시하는 것이 중요하다.
※ 지구상향복사 : 지표에서 대기로 방출되는 장파복사.
※ 지구하향복사 : 지구상향복사가 온실가스, 구름 등에 의해 흡수되어 재방출되어 지표에 도달하는 장파복사.
순복사
- 태양 및 지구복사의 입사량과 방출량 차이를 말한다.
※ 순복사 = 태양하향복사 - 태양상향복사 + 지구하향복사 - 지구상향복사
- 순복사는 지표 에너지수지를 결정하는 중요한 요소로 일별 순복사는 열대와 아열대지역, 적도 근처에서 일년 내내 양의 값을 가지는 반면, 그 외 지역에서는 양과 음의 값이 계절에 따라 다양하게 나타난다.
① 연평균을 나타내는 선을 보면 북반구와 남반구의 위도가 약 40°인 지점과 극지방 사이에 복사에너지 부족이 나타나며 북반구 겨울에는 복사에너지 부족이 위도 15°까지 확장되고 여름에는 복사에너지 과잉이 약 위도70°까지 도달함.
② 겨울(12, 1, 2월) 기간 동안 남반구의 복사에너지 과잉이 여름(6, 7, 8월) 기간 동안 북반구의 복사에너지
③ 극-적도 간 복사에너지 분포의 불균형을 바로 잡기 위해 적도에서 극지방으로 에너지 수송이 이루어져야 함.
복사수지
- 지구와 지구대기가 태양에너지를 우주로 방출하는 것보다 더 많이 흡수하면 지구는 따뜻해지고, 지구와 지구시스템이 태양으로부터 받는 것보다 더 많이 방출하면 지구는 차가워진다. 흡수된 에너지와 방출된 에너지가 균형을 이루면서 변하지 않는 상태를 복사평형이라고 한다.
※ 지구 전체로 볼 때 태양에너지의 70%는 흡수하고 30%는 반사함. 대기 중에서 19%를 흡수하고 지표면에서는 51%를 흡수하여 다시 적외선복사의 형태로 우주공간으로 방출.
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