제트기류, 비행기의 항로와 비행시간은 어떻게 결정되는가? Climate Change

| 제트기류 (Jet stream) - 왕복 비행시간이 차이나는 이유 

인천에서 미국 샌프란시스코로 갈때 약 11시간의 비행시간이 소요되는데, 반대로 귀국할때는 약 14시간 정도로 3시간 차이가 생긴다. 이렇게 같은 구간을 왕복하는데 있어 왜 걸리는 시간에 차이가 생기는 이유는 제트기류 때문이다.


| 제트기류란?
전지구 규모의 기상현상인 제트기류는 대류권 상부 부근에 존재하는 폭이 좁은 편서풍으로 풍속이 30m/s 이상 강한 바람(길이: 수천 km, 폭: 수백 km, 두께: 수 km 규모)을 뜻한다. 세계2차대전 시 미군 폭격기가 아시아(일본) 쪽의 임무를 마치고 돌아오는 과정에서 가는 시간보다 복귀 시간이 더 짧다는 데서 발견했다고 한다. '제트' 라는 용어가 빠른 유체의 흐름을 의미하는 것으로 항공기에서 사용하는 '제트엔진' 역시 뜨거운 연소가스의 흐름, 즉 제트를 내뿜는데서 붙여진 이름이다. 제트기가 효율적으로 운항하는 고도에 제트기류가 존재하는 것은 우연치고는 재미있는 일이다.

[2000년 4월 | 250hPa 고도 | 풍속 (붉은색의 강한 풍속이 제트기류를 의미함) by Viz-ESM, "MENU" 클릭시 상세정보 표시]

* 이글은 기후변화에 대하여 교육, 홍보, 연구자료로 활용하기 위하여 국립기상과학원에서 개발한 "기후변화 시나리오 표출시스템(Viz-ESM)"을 이용하여 작성되었습니다.


바다에는 해류가 있듯 하늘에도 바람의 흐름이 존재하고 이 때문에 비행기 항로가 갈때와 올때 크게 달라진다. 우리나라에서 미국으로 이동할때는 북태평양의 따라 제트기류의 바람을 타고 가속을 받지만, 반대로 귀국시엔 맞바람의 저항에 의해 비행속도가 느려지고 그만큼 연료소비가 심해지기 때문에 제트기류를 피해 북극 베링해 부근을 지나는 루트가 선호된다. 따라서 제트기류의 도움을 받을 수 없기 때문에 왕복 비행시간 차이가 발생한다.


| 제트기류의 종류

높이에 따라 상층(약 10km 고도), 하층(약 3km 고도) 제트기류로 구분하기도 하지만, 여기에서는 항공기와 관련한 상층제트를 설명하고자 한다. 위의 표출시스템(Viz-ESM)을 통해 살펴보면 우리나라를 기준으로 북쪽과 남쪽에 두종류의 서로 다른 제트기류가 지나가는 것을 알 수 있다. 아래쪽은 아열대제트(Subtropical jet, 북위 30도), 위쪽은 한대제트(Polar jet, 북위 30~50도)로 구분된다. 특히 한대제트는 계절에 따른 남북변동과 풍속의 변화가 크며 겨울철 우리나라 한파와 높은 상관성을 가진다. 두종류의 제트는 위치에 따라 서로 만나 강화(우리나라부근 참고) 되기도 한다. 


| 제트기류의 연직구조 - 제트기류는 어떻게 만들어지는가?

                   - 제트기류의 연직구조 (출처: 위키백과)


| 아열대제트 (Subtropical jet) 생성원인
아열대 제트는 적도지역에 입사되는 강한 태양에너지에 의해 상승기류가 발생하면, 열적으로 안정한 성층권(붉은색 라인)을 만나 더 상승하지 못하고 북상(해들리 순환) 하므로, 전향력에 의해 이동방향의 오른쪽 방향 (서->동, 보는 방향)으로 휘어져 들어가 편서풍이 생긴다.
* 전향력(Coriolis effect): 회전하는 계에서 느껴지는 관성력으로 지구 자전에 의해 북반구에서의 바람은 우측편향이 발생한다.


| 한대제트 (Polar jet) 생성원인
한대제트는 고위도(North pole)의 차고 얇은 공기층과 중위도의 따뜻하고 두터운 공기층의 두께차이에 의한 기울기가 존재한다. 물이 높은곳에서 낮은곳에서 흐르듯 유체인 공기도 중위도에서 고위도로 흐르기 시작하고, 북상하는 공기는 전향력에 의해 강한 편서풍을 형성하게 된다.



* 이글은 기후변화에 대하여 교육, 홍보, 연구자료로 활용하기 위하여 국립기상과학원에서 개발한 "기후변화 시나리오 표출시스템(Viz-ESM)"을 이용하여 작성되었습니다.

덧글

  • 홍차도둑 2018/03/31 10:10 # 답글

    2차대전때 일본군이 기획한 "풍선폭탄" 도 이 제트기류를 이용하려고 한거라는데 맞나요?
  • 야옹이네멍멍이 2018/03/31 17:14 #

    네 사실 제트기류의 존재는 2차대전 이전에 이미 일본에서 알고 있었다고 합니다. 일본 기상학자가 1920년대 기구를 통해 상층 공기의 움직임을 관찰하던 중 후지산 상공에서 제트기류를 발견했고, 이후 2차대전에서 "풍선폭탄"을 제트기류에 실어서 미국본토에 타격을 주려고 했습니다. 하지만 실제로 별다른 타격 성과는 없었으나 미국에 공포심을 자극시키고 혼란을 주는것이 목적이었다고 알고 있습니다.
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