관성중력파 (inertia-gravity wave)
한 줄 정의: 부력과 코리올리힘이 함께 복원력으로 작용하는, 주기가 수 시간인 대기파입니다.
쉽게 풀면
안정한 대기에서 공기덩이가 위아래로 흔들리면 부력이 제자리로 되돌리려 하고, 수평으로 길게 흔들리면 지구 자전에 의한 코리올리힘도 복원력에 끼어듭니다. 두 힘이 함께 작용하는 파동이 관성중력파이며, 주기는 대체로 관성주기와 부력주기 사이입니다. 지상 기압계에 수 시간 주기로 나타나는 작은 진동이 그 흔적일 때가 많습니다.
왜 중요한가
제트기류 출구나 대류계에서 만들어진 관성중력파가 멀리까지 에너지와 운동량을 나르면서 상층 대기를 가속하거나 대류를 촉발합니다. 또 수치모델에서 초기장이 균형을 이루지 못하면 이 파동이 잡음처럼 발생하기 때문에, 자료동화에서 이를 걸러내는 문제가 중요하게 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"제트스트리크 출구영역에서 발생한 관성중력파가 하층으로 전파하며 대류 발달의 초기 강제력으로 작용한 것으로 분석되었다."
상층에서 만들어진 파동이 아래쪽 대류를 촉발했다는, 중규모 대류계 연구에서 자주 보이는 설명입니다.
조금 더 깊게 보면
진동수는 코리올리 매개변수 f와 브런트-바이살라 진동수 N 사이에 놓이며, 수평 파장이 짧을수록 부력이, 길수록 관성 효과가 지배합니다. 연직으로 전파할 때 위상속도와 군속도의 연직 성분이 서로 반대 방향이 되는 것도 특징입니다. 지균조정 과정에서 불균형 상태가 관성중력파를 방출하며 균형 상태로 돌아간다는 설명이 고전적입니다.
주의할 점
순수한 중력파는 코리올리힘을 무시하는 짧은 주기의 파동이므로, 주기가 관성주기에 가까운 경우에만 관성중력파라고 부릅니다. 또 중력파쇄파처럼 파동이 깨지며 운동량을 넘겨주는 현상과는 층위가 다른 개념입니다.