성층권계면 (Stratopause)

대기과학
한 줄 정의: 성층권과 중간권 사이의 경계로, 대기 기온이 고도 상승에 따라 최고점을 찍는 층입니다.

쉽게 풀면

대기는 고도에 따라 기온이 오르내리며 여러 층으로 나뉘는데, 성층권계면은 그중 기온이 가장 높은 지점입니다. 성층권에서는 오존이 자외선을 흡수하며 위로 갈수록 기온이 올라가다가, 성층권계면에 이르러 정점을 찍고 그 위 중간권부터는 다시 기온이 낮아지기 시작합니다. 산 정상에 올라갔다가 다시 내려가는 지점이라고 생각하면 이해하기 쉽습니다. 지표에서 멀리 떨어진 만큼 관측이 쉽지 않아 위성이나 로켓 관측 자료가 중요하게 쓰입니다.

왜 중요한가

성층권계면의 고도와 기온은 성층권 오존량과 태양복사 흡수의 균형을 보여주는 지표이기 때문에 대기 연직 구조 연구에서 기준점으로 자주 다뤄집니다. 성층권 돌연승온과 같은 극적인 대기 현상이 발생할 때 성층권계면의 위치가 크게 변하기 때문에, 이를 추적하는 것이 중고층대기 역학 연구의 중요한 진단 수단이 됩니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"성층권 돌연승온 발생 시 성층권계면(stratopause)의 고도가 급격히 낮아지는 현상이 관측되었다."

극야제트 붕괴와 함께 성층권계면 고도가 급변한다는 사실을 서술한 문장입니다.

"위성 기반 기온 프로파일을 이용해 성층권계면의 계절별 고도 변화를 분석하였다."

성층권계면 고도가 계절에 따라 달라짐을 관측 자료로 분석한 예입니다.

조금 더 깊게 보면

성층권계면은 일반적으로 고도 약 50킬로미터 부근에 위치하며, 오존에 의한 자외선 흡수와 이산화탄소에 의한 적외선 복사 냉각의 균형으로 그 높이와 기온이 결정됩니다. 성층권 돌연승온 시에는 하강운동에 의한 단열승온으로 성층권계면 부근 기온이 일시적으로 크게 오르거나, 계면 자체가 사라졌다가 더 높은 고도에서 재형성되는 현상이 보고되기도 합니다.

주의할 점

성층권계면은 고정된 물리적 경계가 아니라 기온 연직 프로파일에서 정의되는 극값 지점이므로, 계절과 위도, 대기 교란 상황에 따라 고도가 수 킬로미터씩 변할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

관련 용어