기온역전이 중국의 6일짜리 휴가를 만들다

한국지리 국지기후 단원의 주된 주제인 기온역전현상.

제가 사용하는 (주)지학사 한국지리 교과서 85page에는 이렇게 설명이 나옵니다.

출처 : The Guardian - 2018.04.10

대학교 시절을 날라리로 보내고, 

현직에 와서 교과서를 통해 지리를 배우다보니,

기온역전 현상이나 복사안개는

분지지역에서 봄가을 날씨 맑은 날 밤, 바람이 없는 날에만 생기는 줄 알았습니다.

Google Earth에서 확인하시려면 

계룡 터널.kmz

오늘 아침에 겪은 일입니다.

2014년 11월 19일 07:10분경

지도에 보이는 계룡터널을 통과해서 계룡시(전형적인 분지)쪽으로 내려오는데 온도가 영상 1도씨를 가리키고 있더군요. 이곳의 고도는 250m정도 됩니다.

내리막길을 따라 큰길과 합류하는 지점에서 온도계를 보니 영하 -4도 입니다. 이곳의 해발고도는 100m 정도입니다.

매일 같이 출퇴근을 하기에, 아주 잘 아는 지점입니다.

분지형태로, 교과서에서 말하는 현상이 나타나기 딱 좋은 지점이지요

위의 한국지리 교과서에서 말하는 봄가을 맑은날 새벽에 기온역전과 복사안개을 자주 관찰하는 곳입니다.

그중에서도 오늘은 해발고도 150m 정도 차이에, 무려 5도의 차이를 보이는 모습을 보여줬습니다.

기온역전이 생긴다고 안개가 꼭 발생하는 것은 아니더군요.

왜 그런지는 아래 설명에 있습니다.

복사안개에 관해서는 이렇게들 설명하고 있습니다.

 

McKnight의 Physical Geography의 142page

A radiation fog results when the ground loses heat through radiatioin, usually at night. The heat radiated away from the ground passes through the lowest layer of air and into higher arers. The air closet to the ground cools as heat flows conductively from it to the relatively cool ground, and fog condenses in the cooled air at the dew point.

 

 

Christopherson의 Elemental Geosystems의 157page

Radiation fog forms when radiative cooling of a surface chills the air layer directly above that surface to the dew-point temperature, creating saturated conditions and fog. This fog occurs especially on clear nights over moist ground; it does not occur over water, because water does not cool appreciably overnight. slight movements of air deliver even more moisture to the cooled area for formation of greater depth.

Specific conditons of humidity, stability, and cloud coverage occur in regional, homogenous masses of air. These air masses interact to produce weather patterns.

 

 

 

특별히 분지 이야기는 나오지는 않지만, 복사안개가 분지나 계곡에서 발생확률이 높아서 Radiation fog라는 정식용어보다는 Valley fog라는 별명으로 많이 사용하고 있었습니다.

이렇게 아이들에게 기후단원에서 복사안개와 기온역전에 관해서  설렁설렁 설명하다가

최근에 이 내용이 얼마나 중요한 내용인가를 깨닫게 되었습니다.

 

 

중국은 올해 이상한 연휴를 만들었습니다.

2014년 11월 7일~12일간 무려 6일간 휴가를 만들었습니다.

 

이유는 APEC개최로 인해 휴가를 선포한다 인데, 뭐 이정도까지 해야할 정도인가?

라고 생각하실 수 있습니다.

생각보다 화북과 동북지역의 연탄소비량과 자동차 매연 수치는 대단합니다. 오염 원인을 회의 기간만이라도 줄이고 싶었던 모양입니다.

 

이 연휴는 바로 기온역전이 만들어낸 것입니다.

 

 

Temperature inversion in the early morning.

Cooler air lies below warmer air and a mist has formed close to the ground surface in the valley.

An Introduction to Physical Geography and the Environment by Joseph Holden (pearson)- 162page

아래 첫번째 위성사진은 2012년 1월 10일에 찍은 것이고

그 밑에 위성사진은 그 다음날 1월 11일에 찍은 것입니다.

 

 

Fog and haze blanketed the North China Plain on January 10, 2012, making travel difficult. The Beijing airport cancelled 43 flights and delayed 80 more in the morning hours, when visibility dropped to 200 meters, according to state news reports. Provinces across the plain reported low visibility.

 

The haze decreased visibility in satellite images too. A milky, gray pall entirely blocks the ground from view in the top image, taken in the early afternoon by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on the Aqua satellite. Patches of white fog or low cloud hang below the gray haze. Winds had already begun to push the haze out of Beijing in the north, but the rest of the North China Plain still suffered from poor air quality. By the next day, when Aqua MODIS acquired the lower image, skies were mostly clear across the region.

 

One major constituent of haze is particle pollution, such as dust, liquid drops, and soot from burning fuel or coal. Particles smaller than 10 micrometers (called PM 10) are small enough to enter the lungs, where they can cause respiratory problems. The density of PM10 reached 560 micrograms per cubic meter of air on January 10, said the Beijing Environment Protection Bureau. By contrast, U.S. cities exceed air quality standards when PM10 concentrations reach 150 micrograms per cubic meter.

 

But most of the pollution that makes up haze isn’t PM10; it’s finer particles, smaller than 2.5 micrometers in diameter (PM2.5). These particles can embed themselves deep in the lungs and occasionally enter the blood stream. The fine particles are highly reflective, sending sunlight back into space. The Chinese government does not currently measure PM2.5, but the U.S. Embassy in Beijing reports their measurements hourly in a Twitter feed. On the morning of January 10, PM2.5 measurements were off the scale, though by afternoon they had dropped to moderate levels. The Beijing Environmental Bureau will start releasing PM2.5 measurements sometime before January 23, the Chinese New Year.

 

The Chinese government is implementing a plan to monitor PM2.5 across the nation by 2016. Even with improved monitoring, winter haze events may be difficult to control. One common cause of poor air quality in the winter is a temperature inversion in which a layer of cold, dense air gets trapped beneath a more buoyant layer of warm air. As long as the temperature inversion persists, pollution builds in the trapped pocket of air near the ground. Such inversions often contribute to poor winter air quality in the Beijing region.

  

 Haze in this region tends to worsen in the fall and winter, when cold, heavy air traps pollutants near the surface. In this case, the haze was likely trapped by a temperature inversion. Normally, air is warmest near the surface of the Earth. Occasionally, a mass of warm air will move over cooler air so that the atmosphere actually warms with altitude. Since the cool air does not have the energy to rise through the warm air, vertical circulation slows and air becomes trapped near the surface. Any pollutant that enters the air gets trapped as well, and haze builds up over time.

사족을 하나 더 달아보면

제가 대학시절 중국어 수업을 들었는데 교수님께서 재미있는 일화를 말씀해주셨습니다.

 

IOC에서 2000년 북경 올림픽 개최를 위해 심사단을 겨울에 보낸일이 있었나 봅니다.

북경은 그 당시 대부분 가정은 연탄을 주로 가정용 연료로 사용하고 있었습니다.

IOC 위원단은 북경의 대기오염에 관한 걱정도 많았는데, 이를 피하기 위해 연탄 사용금지령을 내렸다고 합니다.

 

중국 연탄 <출처 : 중국 안산 카페>

 

중국의 화북 및 동북지역의 대기오염은 9월부터 슬금슬금 심각해지기 시작합니다.

바로 기온역전현상이 본격적으로 나타나기 시작하는 시기와 겹친다는 뜻입니다.

9월이면 동북지역은 이미 보일러 없이 살기는 힘든 시기에 접어듭니다.

 

이 대기오염은 겨울로 올수록 절정에 달하게 되지요.

아래 사진은 2009년 10월 28일 찍은 사진입니다.

 

 

올해 열렸던 APEC정상회담 시기가 딱 이시기하고 겹치는 것이지요.

중국때문에 미국에도 기러기 아빠 문화가 도입되었다는 우스운 얘기가 있습니다.

 

미국에서는 장기로 외국에서 일할 일이 있으면 가족이 같이 가는 사례가 많았는데

최근 북경 발령을 받으면, 가족은 놓고 아빠만 간다고 합니다.

이미 북경의 대기상태는 악명이 높을대로 높은 상태입니다.

 

미국의 비둘기아빠 문화와 11월의 뜬금없는 중국의 연휴는 모두

기온역전현상이 만들어낸 것이라 볼 수 있습니다.

 

안정층을 이루고 있는 대기가 확산은 되지 않고

공해물질이 뭉쳐있으니, 강력한 스모그의 상태로 나타나게 되는 것이지요.

 

문제는 이것이 그냥 중국 화북지역에 고정된 것이 아니라

편서풍을 타고 북한 지역으로 슬금슬금 이동한다는 점입니다.

 

 

 

결론적으로, 기온역전은 분지에서만 나타나는 현상도 아니고 (물론, 분지지역이 나타나기 좋은 여건을 갖추고 있습니다)

기온역전은 봄 가을 일교차가 클 때만 나타나는 것도 아니라는 것입니다.

 

분지가 아닌 일반적인 평지에서 복사안개 및 기온역전이 나타나기 좋은 시기는

바로 지금과 같은 초겨울 일 것입니다.

 

 

 

 

참고로 기온역전에 관한 내용입니다.

 

What are temperature inversions? On most days, the temperature of air in the atmosphere is cooler the higher up in altitude you go. This is because most of the suns energy is converted to sensible heat at the ground, which in turn warms the air at the surface.

 

The warm air rises in the atmosphere, where it expands and cools. Sometimes, however, the temperature of air actually increases with height. The situation of having warm air on top of cooler air is referred to as a temperature inversion, because the temperature profile of the atmosphere is "inverted" from its usual state. There are two types of temperature inversions: surface inversions that occur near the Earth's surface, and aloft inversions that occur above the ground. Surface inversions are the most important in the study of air quality.

 

 

Temperature Inversions

How do surface temperature inversions form? The most common manner in which surface inversions form is through the cooling of the air near the ground at night. Once the sun goes down, the ground loses heat very quickly, and this cools the air that is in contact with the ground. However, since air is a very poor conductor of heat, the air just above the surface remains warm.

 

Conditions that favor the development of a strong surface inversion are calm winds, clear skies, and long nights. Calm winds prevent warmer air above the surface from mixing down to the ground, and clear skies increase the rate of cooling at the Earth's surface. Long nights allow for the cooling of the ground to continue over a longer period of time, resulting in a greater temperature decrease at the surface. Since the nights in the wintertime are much longer than nights during the summertime, surface inversions are stronger and more common during the winter months. A strong inversion implies a substantial temperature difference exists between the cool surface air and the warmer air aloft. During the daylight hours, surface inversions normally weaken and disappear as the sun warms the Earth's surface. However, under certain meteorological conditions, such as strong high pressure over the area, these inversions can persist as long as several days. In addition, local topographical features can enhance the formation of inversions, especially in valley locations.

How do inversions impact air quality? Surface temperature inversions play a major role in air quality, especially during the winter when these inversions are the strongest. The warm air above cooler air acts like a lid, suppressing vertical mixing and trapping the cooler air at the surface. As pollutants from vehicles, fireplaces, and industry are emitted into the air, the inversion traps these pollutants near the ground, leading to poor air quality. The strength and duration of the inversion will control AQI levels near the ground. A strong inversion will confine pollutants to a shallow vertical layer, leading to high AQI levels, while a weak inversion will lead to lower AQI levels. A large contributor to poor air quality during the winter is residential wood burning. Wood smoke contains much higher amounts of particulate pollution than smoke from oil- or gas-fired furnaces. In some areas of the country, local governments issue burn bans to curtail the use of woodstoves and fireplaces under certain weather and pollution conditions during the winter.

 

 

<출처 : NOAA>

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아래 지도는 Financial Times 에서 

https://ig.ft.com/china-pollution/