정답
편서풍 파동에서 지균 상대 소용돌이도가 큰 부분: 기압골(골) / ㉠: 열풍(thermal wind, 수직시어에 해당) / A에서 상층 발산–하층 수렴이 생겨 상승 운동이 강화된다.
출제 의도
700 hPa 일기도에서 편서풍 파동(기압골·기압마루)과 지균 상대 소용돌이도 분포를 해석하고, ‘열풍(수평 온도경도에 따른 지균풍의 수직시어)’과 절대 소용돌이도 경도(또는 소용돌이도 이류)의 결합이 연직 운동(상승·하강)을 유도하는 과정을 식과 연결해 설명하는지를 평가한다.
풀이 과정
일기도에서 등지고도(실선)가 남쪽으로 굽어 들어가는 곳이 기압골이며, 그 주변은 흐름의 곡률이 저기압성(반시계 방향)으로 커져 주위보다 지균 상대 소용돌이도 \(\zeta_g\)가 크게 나타난다. 따라서 “주위보다 \(\zeta_g\)가 큰 부분”의 명칭은 기압골이다.
식 (1)에서 \(-\dfrac{\partial \vec{V}_g}{\partial z}\)는 고도에 따른 지균풍의 변화(수직시어)를 뜻하며, 수평 온도 경도에 의해 결정되는 바람 성분인 열풍(thermal wind)을 의미한다. 따라서 ㉠은 열풍이다.
$$ w \propto -\frac{\partial \vec{V}_g}{\partial z}\cdot \nabla(\zeta_g+f) $$
A에서 상승 운동(\(w>0\))이 나타나려면 위 비례식의 우변이 양(+)이 되어야 하므로, \(\dfrac{\partial \vec{V}_g}{\partial z}\cdot \nabla(\zeta_g+f)\)가 음(-)이 되는 배치가 필요하다. 즉 열풍(지균풍의 수직시어) 방향이 절대 소용돌이도 \((\zeta_g+f)\)가 증가하는 방향(경도 \(\nabla(\zeta_g+f)\))과 반대 성분을 갖는 경우, 우변이 양(+)이 되어 상승이 강화된다.
편서풍 파동에서 기압골 부근은 \(\zeta_g\)가 크고(또한 북쪽으로 갈수록 \(f\)도 커져) \((\zeta_g+f)\)의 공간 변화가 크다. A는 기압골에 연계된 영역으로서, 열풍과 \(\nabla(\zeta_g+f)\)의 결합이 상층에서 발산을, 하층에서 수렴을 유도하여 공기를 위로 끌어올린다. 그 결과 A에서 상승 운동이 발달한다.
<풀이가 부정확할 수 있으니 반드시 교차검증 확인 바랍니다.>