태양복사에 의해 심하게 가열되는 적도 지방에서 상승한 기류는 상공에서 고위도로 이동하다가 위도 30도 근방에서 침강한 다음 지표를 따라 적도로 이동합니다. 이 순환을 해들리 세포라고 합니다. 지구상에서 가장 뚜렷하고, 또 가장 많은 양의 에너지를 순환시킵니다.

 

극 지방에서는 냉각된 공기가 침강한 다음 지표를 따라 남쪽으로 이동하다가 전향력의 영향으로 남하가 저지된 다음 상승하였다가 상공에서 다시 극 지방으로 이동해 옵니다. 이 순환을 극 순환 세포라고 하는데, 해들리 세포보다 뚜렷하지 않고 운반하는 에너지의 양도 많지 않습니다.

 

지구 대기의 순환을 주도하는 순환 세포는 이 두 가지입니다. 이 중간에 위치하는 것으로 알려진 페렐 세포는 해들리 세포와 극 순환 세포 사이에 끼어서 수동적으로 유지됩니다. 마치 동력이 연결된 양쪽의 톱니바퀴 사이에 끼어 있는 동력없는 톱니바뀌처럼 타의에 의해 순환하고 있습니다. 그런데 페렐 세포는 매우 미약하고, 심지어 상층에서의 순환에 대해서는 측정할 때마다 방향이 다를 정도로 불분명합니다. 따라서, 사실은 지구상에는 해들리 순환 세포와 극 순환 세포만 있다고 해도 무리는 아닙니다.

 

<남북 연직단면에서 본 대기 순환, Lockwood(1972)의 그림을 다시 그림>

 

 

페렐 순환이 존재를 알기 어려울 정도로 유명무실하기 때문에 중위도 지방의 에너지 순환에 큰 기여를 하지 못합니다. 이 상황이 지속되면 저위도와 고위도 사이의 에너지 순환이 원활하지 않아 남북간 기온 경도가 크게 증가합니다. 그 결과 중위도 지방에서는 남북으로 굽이치는 편서풍 파동이 크게 발달하고, 그 결과 남북간 기온 경도가 해소됩니다. 다시 말하면, 중위도를 가로지르는 남북간의 에너지 순환은 페렐 순환이 아니라 편서풍 파동에 일어나는 것입니다. 전 지구적 규모의 에너지 순환은 저위도에서는 해들리 세포에 의해, 중위도에서는 편서풍 파동에 의해, 극 지방에서는 극 세포에 의해 이루어집니다.

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