지균풍과 경도풍의 힘과 방향

핵심 정리

바람은 기압 차이로 생기는 기압 경도력에 의해 움직이기 시작하고, 움직이는 공기에는 전향력이 작용한다. 직선에 가까운 등압선 주변에서 두 힘이 균형을 이루어 등압선과 나란히 부는 바람을 지균풍이라 한다. 지균풍에서는 기압 경도력과 전향력이 크기는 같고 방향은 반대이며, 이 평형 때문에 바람은 등압선을 가로질러 계속 이동하지 않는다. 지균풍은 등압선과 나란하게 불며 기압 경도력과 전향력이 평형을 이룬다.

바람의 방향을 판별할 때에는 먼저 반구를 확인한다. 북반구의 지균풍은 고압을 오른쪽, 저압을 왼쪽에 두고 등압선에 나란히 분다. 남반구에서는 전향력의 방향이 북반구와 반대이므로 고압과 저압의 좌우 관계도 반대다. 북반구 저기압 주변 바람은 반시계 방향으로 분다. 북반구에서 지균풍은 고압을 오른쪽에 두고 등압선과 나란하게 분다.

지균풍의 속력은 기압 경도력의 크기가 클수록 커진다. 같은 기압차라면 등압선 간격이 좁을수록 기압 경도력이 크고 지균풍도 빠르다. 전향력은 위도가 낮아질수록 작아지므로 같은 기압 경도력에서는 저위도에서 지균풍 속력이 크다. 다만 등압면의 등고도선 자료를 읽을 때는 높이와 기압을 혼동하지 않아야 한다. 같은 등압면에서는 등고도선의 높이가 높은 곳이 기압이 높은 곳이다.

등압선이 곡선이면 바람의 경로도 곡선이 되고, 원심력이 추가로 작용하는 경도풍이 된다. 따라서 경도풍은 기압 경도력과 전향력만으로 판단하지 않고 원심력까지 포함해 힘의 방향과 균형을 살펴야 한다. 같은 기압 경도력에서 경도풍 속력은 등압선의 곡률에도 달라진다. 같은 기압 경도력이라도 등압선 곡률에 따라 경도풍의 풍속이 달라진다.

자세히

지균풍과 경도풍을 구별하는 출발점은 등압선의 모양이다. 등압선이 거의 직선이라고 볼 수 있는 곳에서는 바람의 진행 방향이 크게 휘지 않는다. 이때 바람에 작용하는 수평 힘을 기압 경도력과 전향력으로 생각하고, 두 힘이 서로 반대 방향으로 균형을 이룬 상태를 지균풍으로 다룬다. 기압 경도력은 높은 기압에서 낮은 기압 쪽으로 공기를 움직이게 한다. 공기가 움직이기 시작하면 전향력이 작용하고, 북반구에서는 진행 방향의 오른쪽, 남반구에서는 왼쪽으로 바람의 방향을 굽힌다. 바람이 등압선과 나란히 부는 상태에서는 기압 경도력과 전향력이 서로 반대 방향이므로 바람이 등압선을 가로질러 고압에서 저압으로 계속 가속하는 상황이 아니다. 지균풍을 묻는 문제에서는 풍향, 힘의 방향, 두 힘의 크기 관계를 한 묶음으로 확인해야 한다. 북반구에서 고압을 오른쪽에 둔다는 방향 규칙은 두 힘의 평형에서 나온 결과이지, 바람이 언제나 고압 쪽으로 향한다는 뜻이 아니다.

지균풍의 속력을 비교할 때는 기압 경도력의 차이가 있는지 먼저 본다. 같은 거리에서 기압 차이가 클수록 기압 경도력이 커지고, 이에 균형을 이루는 전향력도 커져야 한다. 지균풍에서는 전향력이 바람 속력에 따라 커지므로 기압 경도력이 큰 경우 풍속도 커진다. 지도에서 기압 차이가 직접 제시되지 않고 등압선 간격만 보이면, 간격이 좁은 곳을 기압이 빠르게 변하는 곳으로 읽는다. 등압선 간격이 좁을수록 지균풍의 풍속은 크다. 같은 기압 경도력에서는 위도도 비교 조건이 된다. 전향력은 위도가 낮을수록 작으므로 그 작은 전향력으로 균형을 맞추려면 지균풍 속력이 더 커진다. 반대로 위도가 높을수록 전향력이 크므로 같은 기압 경도력에서는 지균풍의 속력이 작다. 위도와 등압선 간격이 동시에 달라지는 그림이라면 한 요소만 보고 결론을 내리지 말고, 각 지점의 기압 경도력과 위도에 따른 전향력을 함께 고려한다.

상층 자료에서는 등압선 대신 등압면의 등고도선이 주어질 수 있다. 등압면은 기압이 같은 면이며, 등고도선은 그 면의 높이가 같은 곳을 잇는다. 같은 등압면에서 높이가 높은 곳은 기압이 높은 곳으로 해석한다. 따라서 등고도선의 높낮이로 고압 쪽과 저압 쪽을 확인한 다음, 등고도선의 간격으로 기압 경도력의 상대적인 크기를 비교할 수 있다. 등고도선이 남북 방향으로 기울어져 있어도 지균풍은 등고도선에 평행하게 불고 북반구에서는 고기압을 오른쪽에 둔다. 등고도선의 방향과 풍향을 따로 외우기보다, 등고도선에 나란히 바람이 분다는 조건과 반구별 고압의 좌우를 함께 적용한다. 등압면의 높이 차가 커지면 지균풍의 풍속이 커지고, 지표 기압이 낮아질 때 상층 등압면의 고도 차가 줄어드는 자료 관계도 출제된 바 있다. 이 관계를 읽을 때에는 그림의 높이 차와 간격이 어느 두 지점 또는 등압면 사이를 나타내는지 먼저 확인해야 한다.