성층권 침입 (Stratospheric Intrusion)
한 줄 정의: 성층권의 공기가 대류권 상층이나 지표 부근까지 하강하여 대류권 대기와 섞이는 현상입니다.
쉽게 풀면
지구 대기는 위층인 성층권과 아래층인 대류권이 평소에는 잘 섞이지 않는 층상 구조를 이루고 있습니다. 그런데 강한 제트기류나 저기압 시스템이 발달하면 마치 위층 공기가 아래층으로 새어 들어오듯 성층권의 공기 덩어리가 대류권으로 내려오는 일이 생기는데, 이를 성층권 침입이라고 부릅니다. 이렇게 내려온 공기는 성층권 특유의 성질, 특히 오존 농도가 높다는 특징을 그대로 지니고 있어 지표 근처의 대기 성분을 관측할 때 특이한 신호로 나타납니다.
왜 중요한가
성층권 침입은 지표 오존 농도를 순간적으로 끌어올릴 수 있어 대기질 관측 자료를 해석할 때 반드시 고려해야 하는 요인입니다. 또한 성층권과 대류권 사이의 물질 교환을 이해하는 데 핵심적인 사례이기 때문에 대기 순환 연구에서도 자주 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"관측소에서 포착된 고농도 오존 사례는 성층권 침입에 의한 것으로 판단되었다."
지표 부근에서 갑자기 오존 농도가 높게 측정된 원인을 오염이 아니라 성층권 공기가 내려온 결과로 설명한 예문입니다.
"이번 사례연구는 제트기류의 굴곡과 관련된 성층권 침입 발생 조건을 분석하였다."
제트기류가 크게 휘어지는 기상 조건에서 성층권 침입이 일어나기 쉽다는 점을 연구했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
성층권 침입은 흔히 대류권계면이 낮아지는 절리저기압이나 한랭전선 후면의 하강기류와 함께 발생합니다. 관측에서는 오존 농도 상승과 함께 상대습도가 낮고 위치소용돌이도(potential vorticity) 값이 큰 공기가 함께 확인되는 경우가 많아, 이런 지표들을 조합해 성층권 기원 여부를 판별합니다.
주의할 점
지표의 오존 농도가 높다고 해서 모두 성층권 침입 때문은 아니며, 광화학 오염에 의한 오존 생성과 구분하는 별도의 분석이 필요합니다.