3.3. Saturation
포화상태는 어떠한 온도와 압력에서 공기 덩어리가 수용할 수 있는 수증기의 최대 양을 말합니다. 포화상태의 공기라는 말은 공기 덩어리가 수용할 수 있는 모든 수증기를 꽉 채워 가지고 있는 반면, 불포화 상태 공기라는 것은 공기 덩어리가 수증기에 의해 완전히 채워지지 않은 상태로 더 많은 수증기를 담을 수 있다는 것을 의미합니다.
3.4. Relative Humidity
상대 습도는 특정 온도와 압력에서 공기 덩이가 수용할 수 있는 수증기의 양과 비교하여 공기 덩이에 실제로 존재하는 수증기의 비율(%)로 표현되는 것이 보통입니다.
상대습도가 대기 중의 수분(습기)을 설명하는 가장 흔한 방법인 반면, 또한 가장 오해를 받고 있기도 합니다. 상대습도는 공기의 실제 수증기 함량을 나타내지 않고 오히려 공기가 포화 상태에 얼마나 가까운지를 나타내기 때문에 혼동될 수 있습니다. 상대습도가 100%인 공기 덩어리는 포화상태이며, 상대습도가 100% 미만인 공기 덩어리는 불포화 상태입니다.
(일정한 압력상태에서) 공기 덩어리가 수증기를 잡아두고 있을 수 있는 능력은 온도와 직접적으로 관련이 있습니다. 수증기 함량을 변화시키지 않고 공기 덩어리의 상대습도를 변화시킬 수 있습니다. [Figure 3-2]는 상대습도에 미치는 온도의 영향을 보여주는 것입니다.
해수면 온도가 30℃인 공기 덩이는 27g의 수증기를 가질 수 있습니다. 만약 수증기가 8g이라면, 해당 공기 덩이의 상대 습도는 30%가 될 것이고, 불포화 상태가 될 것입니다. 그러나, 만약 공기 덩이의 온도가 20℃까지 떨어지면 수증기 저장용량은 15g으로 감소하고 상대습도는 53%로 상승할 것입니다. 10℃에서 공기 덩이의 수증기 저장용량이 실제 수증기 보유량(8g)과 같아지고 상대습도가 100%로 증가하며 포화 상태가 됩니다. 이렇게 온도가 감소하는(냉각) 과정 동안, 공기 덩이의 실제 수증기 함량은 일정하게 유지되었지만 온도가 감소함에 따라 상대 습도가 증가했습니다.
3.5. Dewpoint
이슬점은 공기 덩이가 일정한 압력과 일정한 수증기 압력에서 공기 덩이 안의 수증기(이슬)가 응축되어 물이 되도록 냉각되어야(차가워져야) 하는 온도입니다. 이 온도가 0℃ 이하일 때, 때때로 서리 지점(frost point)이라고 불립니다. 공기 덩이의 온도를 낮추면 수증기를 담을 수 있는 용량은 줄어듭니다.
3.6. Temperature-Dewpoint Spread (Dewpoint Depression)
공기 덩이의 온도와 이슬점 사이의 차이는 이슬점 격차(습수, dewpoint depression) 또는 일반적으로 스프레드(spread)라고 불립니다. METAR와 SPECI 같은 지표 비행 기상 보고는 온도와 이슬점 모두의 관측을 제공합니다. 이슬점은 공기 덩이 안의 실제 수증기 양을 나타내는 반면, 온도는 공기 덩이의 수증기를 잡아둘 수 있는 수용 능력에 큰 영향을 미칩니다. 스프레드가 감소함에 따라 상대 습도는 증가합니다. 스프레드가 0으로 감소하면 상대습도는 100%이며 공기 덩이는 포화 상태입니다. 아래 [Figure 3-3]은 온도-이슬점 스프레드와 상대 습도 사이의 관계를 보여줍니다.
지표 온도-이슬점 스프레드는 안개(fog) 예측에는 중요하지만 강수와는 거의 관련이 없습니다. 강수를 내리게 하기 위해서는 높은 곳까지의 두꺼운 층을 통해 공기는 포화상태야만 합니다.
- 포화상태(saturation) : 공기나 물이 어떤 물질을 더 이상 머금을 수 없는 한도까지 머금은 상태를 말합니다. 온도나 압력이 일정하면 머금는 한도도 일정합니다.
- 불포화 상태(unsaturation) : 현재 공기가 가지고 있는 수증기량이 포화 수증기량보다 적은 공기를 말합니다.
- 과포화 상태(supersaturation) : 공기나 물이 어떤 온도에서의 가지고 있을 상당하는 양보다 많은 양의 용질을 포함하고 있는 상태를 말합니다.
- 상대습도(relative humidity) : 공기의 습하고 건조한 정도를 백분율로 나타낸 것을 말합니다. https://jicho9597.tistory.com/138
- 이슬점(dewpoint) : 일정한 압력 하에서 온도를 내려서 공기가 포화되는 순간의 온도를 말하며 대기 속의 수증기가 포화되어 그 수증기의 일부가 물로 응결할 때의 온도를 뜻하기도 합니다. https://jicho9597.tistory.com/138
- 서리 지점(frost point) : 공기가 0℃ 이하로 냉각될 때에는 어느 온도에서 수증기가 물방울로 응결되지 않고 직접 승화되어 얼음의 결정체가 되는 경우의 온도입니다. 한 마디로 얼음에 대한 포화수증기압과 그때 공기 중의 수증기압이 같아지는 온도입니다.
- 공기 덩이(air parcel) : https://jicho9597.tistory.com/127
- 이슬점 격차(습수, dewpoint depression) : 대기의 특정 고도에서 기온과 이슬점 온도의 차이를 말하며, 같은 의미로 기온 이슬점 차라고 하기도 합니다. 일정한 온도에서 기온과 이슬점 온도와의 차이가 작을수록, 수분이 많아지고 상대습도가 높아집니다. 즉 공기를 등압적으로 얼마나 냉각하면 포화에 도달하는가를 의미하므로, 공기의 건습 정도를 표시하는 데 사용됩니다.
※ U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, FAA Advisory Circular (AC) 00-6B, AVIATION WEATHER, page 3-3~5 해석