습도

습도는 대기의 특성 중 가장 변화무쌍하며 기후와 날씨의 주된 요소이다. 대기의 수증기는 몇 가지 이유에서 날씨의 중요한 요소이다. 수증기는 태양과 지구로부터 열복사를 흡수함으로써 기온을 조절한다.

습도

대기가 더욱 많은 수증기를 가질수록 폭풍을 일으키는 데 필요한 잠재적 에너지는 더욱더 증가한다. 또한 수증기는 모든 형태의 응결(凝結)과 강수의 궁극적인 원천이 된다. 수증기는 육지나 바다의 지구표면에서부터 주로 물의 증발에 의하여 대기로 들어간다. 대기 중의 수증기의 함유량은 공기의 습도용량이 온도에 의하여 결정되기 때문에, 장소와 시간에 따라서 변한다. 예를 들면 30℃에서 단위 부피의 공기는 4％까지 수증기를 함유할 수 있지만 －40℃에서는 0.2％ 이상을 함유할 수 없다.

주어진 온도에서 단위 부피의 공기가 최대량의 수증기를 가지고 있을 때 그 공기는 포화(飽和)되었다고 한다. 포화상태의 함유량에 대한 공기의 수증기 함유량을 상대습도라 부른다. 예를 들면 포화된 공기는 100％의 상대습도를 가지고 있고 지표면 부근에서의 상대습도는 30％ 이하로 거의 떨어지지 않는다.

불포화 공기가 포화되는 방법에는 3가지가 있다. 첫째, 물이 공기 중으로 증발함으로써 포화된다. 둘째, 처음에는 둘 다 포화되지 않은 서로 다른 온도를 가지는 2개의 공기 덩어리가 혼합됨으로써 포화된다. 셋째, 가장 흔히 일어나는 것으로 공기의 냉각에 의하여 포화된다. 공기의 냉각은 습기를 수증기로서 함유할 수 있는 공기의 용량을 함유된 수증기가 포화하는 데 충분한 정도까지 줄인다. 이러한 대기의 냉각은 더 차가운 공기 덩어리가 다가오거나 공기 덩어리가 산의 경사면을 따라 상승함으로써 일어날 수 있다. 만약 냉각이 포화점을 넘어서 계속되고 공기 중에 조그만 구름이나 안개방울이 만들어질 수 있는 충분한 응결핵(凝結核)이 존재한다면 과도한 습기는 지구표면에서 구름, 안개방울, 여러 가지 형태의 강수로 공기로부터 응결한다. 그러나 이러한 응결과정에서 잠열(潛熱)이 방출된다. 잠열은 습한 공기를 따뜻하게 하여 구름이 위로 성장하는 것을 도와서 구름이 상승하게 한다. 또는 반대로 따뜻한 공기가 포화점 이하로 내려감에 따라 더 많은 수증기를 흡수할 수 있어서 구름을 증발시킬 수 있다. 그러나 구름이 형성되면 약간의 태양 복사를 가로막아 공기를 냉각시키는 순효과를 가진다.

공기의 상대습도와 절대습도로 알려진 습기의 양, 혹은 밀도를 구별하는 데는 주의가 필요하다. 사하라 사막이나 멕시코 사막과 같은 열대지방 사막 위의 공기 덩어리들은 보이지 않는 수증기의 형태로 엄청난 양의 습기를 가지고 있다. 그러나 높은 온도 때문에 상대습도는 매우 낮다.

반면에 위도가 높은 지방의 공기는 온도가 낮기 때문에 공기 중 습기의 절대량은 적더라도 자주 포화된다.