대기과학(Atmospheric Science) 문답 #13. Tropical Cyclone

#1. 열대 폭풍은 지역에 따라서 다른 이름인 태풍, 윌리윌리, 사이클론, 허리케인 등으로 명명된다. 각각을 설명하면?

열대 폭풍은 지역에 따라서 다양한 이름으로 명명된다.

• 태풍: 동아시아 및 북태평양 지역에서는 열대 폭풍을 태풍이라고 명명한다.
• 허리케인: 북대서양 지역 및 미주 대륙에서는 열대 폭풍을 허리케인이라 명명한다.
• 윌리윌리: 호주 부근에서는 열대 폭풍을 윌리윌리라고 부르기도 한다.
• 사이클론: 남태평양 및 인도양 부근에서는 열대 폭풍을 사이클론이라 부르기도 한다.

#2. 태풍에서의 대기 흐름은 흔히 1차 순환과 2차 순환의 결합으로 설명할 수 있다고 말한다. 1차 순환과 2차 순환은 각각 무엇인가?

태풍에서 수평적인 대기의 흐름을 1차 순환, 태풍에서 연직적인 대기의 흐름을 2차 순환이라 한다.

태풍의 1차 순환은 지상에서는 저기압성 수렴풍, 상공에서는 고기압성 발산풍을 태풍의 눈을 중심으로 해서 보인다.

태풍의 2차 순환은 태풍의 눈 부근에서는 약한 하강기류, 그 주변 눈벽 부근에서는 저기압성 회전을 동반한 강한 상승 기류가 발달하며, 그 바깥에서는 상승 기류와 하강 기류가 교대로 발달한다.

일반적으로 태풍에서의 상승 기류는 눈벽 구름에서 가장 강하게 발달하기 때문에, 눈벽 구름의 운고가 가장 높다.

#3. 태풍의 눈이란 무엇인가? 태풍의 눈에서의 기상 상태는 어떠하며 왜 그러한가? 그러한 하강 기류가 발달하는 이유는?

태풍의 중앙부에서 약한 하강 기류가 발달하기 때문에 맑고 약한 바람의 날씨를 보이는 지역의 구조를 태풍의 눈이라 한다. 태풍의 눈에서는 고기압성 날씨가 나타나는데, 약한 하강 기류가 발달하기 때문이다.

태풍의 눈은 태풍에서 가장 기압이 낮은 지역임에도 불구하고 하강 기류가 나타난다. 이러한 약한 하강 기류의 원인은 냉각과 공기의 수렴의 영향으로 설명해볼 수 있는데, 태풍의 눈 주변에서의 상승 기류로 인하여 공기가 상승하며 단열 팽창 및 냉각되어 고밀도화되는 영향과 상층 중심부에 도달한 공기의 수렴으로 인한 하강 기류의 발달로 설명할 수도 있다.

#4. 태풍의 눈벽 구름이란 무엇인가? 태풍의 눈벽 구름의 특징은 무엇인가? 태풍의 눈벽 구름은 태풍의 피해 측면에서 어떤 의미를 가지는가?

태풍의 중앙부, 태풍의 눈 부근을 둘러싼 높은 연직운을 태풍의 눈벽 구름이라 한다. 태풍의 눈벽 구름에서는 상승 기류가 강하게 나타난다. 태풍의 눈벽 구름에서 상승 기류가 가장 강하게 나타나며, 따라서 태풍의 운고는 태풍의 눈벽 구름이 가장 높다. 태풍의 눈벽 구름에서는 가장 강한 상승 기류가 나타나기 때문에 풍속과 강수 강도가 가장 높아 태풍에서 가장 피해가 큰 지역이다.

#5. 태풍의 눈벽 구름 바깥에는 소강 지역을 포함한 나선형의 강수대가 나타난다. 이 소강 지역을 포함한 나선형의 강수대를 태풍의 2차 순환과 연관지어 설명하면?

태풍의 눈벽 구름 바깥에는 소강 지역을 포함한 나선형의 강수대가 나타난다. 이러한 소강 지역은 보통 태풍의 2차 순환에서 교대적으로 나타나는 상승 기류와 하강 기류의 영향으로 이해해볼 수 있다. 상승 기류가 나타나는 지역에서는 구름이 형성되어 강수대가 발달하지만, 하강 기류가 나타나는 지역에서는 국지적인 소강대가 형성되는 것이다.

#6. 태풍의 유출류란 무엇인가? 태풍의 유출류는 어떤 기능을 하는가?

태풍의 눈 부근의 저기압성 회전 상승 기류 및 태풍에서의 상승 기류를 통하여 상층으로 유입된 공기의 경우는 국지적인 고압대를 형성하므로, 태풍의 상층에서는 태풍의 중심을 기준으로 고기압성 발산풍이 나타나게 되는데 이를 태풍의 유출류라 한다.

태풍의 유출류는 상층의 공기를 발산시켜 태풍 중앙부와 그 주변 지역에서의 상승 기류를 강하게 유지시켜 주기 때문에 태풍의 중심 기압을 낮게, 따라서 태풍 자체를 유지시켜 주는 기능을 한다. (태풍의 중심 기압을 낮게 하고, 태풍의 상승 기류를 유지)

#7. 태풍이 발달하기 위해서는 4가지 조건이 필요함이 알려져 있다. 각각을 설명하면?

태풍이 발달하기 위해서는 다음의 4가지 조건이 필요함이 알려져 있다.

• 따뜻한 표층 해수온(SST): 26.5℃ 이상의 표층 해수온
• 4도 이상의 위도
• 약한 연직 바람 시어
• 이미 존재하는 대기 요란

태풍은 우선 그 자체의 발달이 저기압성 회전과 강한 상승 기류가 존재하는 경우, 하층에서 공급된 수증기를 포함한 공기가 상승하면서 단열 냉각되어 수증기가 응결, 잠열을 방출하는 과정을 통해 동작한다.

따라서 태풍의 발달을 위해서는 수증기의 공급은 거의 필수적이다. 따뜻한 표층 해수온은 대기 불안정을 유도하며 수증기를 공급하므로 태풍의 발달에 있어 필수적인 조건이라 할 수 있다. 일반적으로, 관측에 따르면 SST가 26.5℃ 이상인 해수역에서의 태풍의 발생 확률이 높다.

태풍은 저기압성 회전이 필요하기 때문에, 회전 흐름이 형성되기 위한 전향력이 충분한 크기를 가지고 있어야 한다. 일반적으로 전향력의 크기는 위도에 sin을 취한 값에 비례하므로, 어느 정도 이상의 위도부터 태풍이 발달할 수 있다. 관측에 의하면 약 4도 이상의 위도에서 태풍이 발달할 수 있다.

태풍의 발달에는 에너지원인 수증기의 공급이 필수적이며, 그 자체의 구조를 발달 단계에서 유지하는 것이 중요하다. 강한 연직 바람 시어는 태풍의 에너지원인 수증기를 발산시켜 버리며, 태풍의 상승 기류가 높게 발달하지 못하게 할 뿐더러 태풍의 구조를 망가뜨린다. 따라서 태풍의 발달 조건 중 하나는 이들 방해 요인이 없는 약한 바람 시어 조건이라고 할 수 있다.

태풍의 발달에는 이미 존재하는 수렴성 대기 요란이 필요하다. 일반적으로 이런 대기 요란은 열대 지방에서의 열대 요란의 형태로 자주 나타난다. 이를테면 열대 지역에서의 유선이 저기압골 부근에서 수렴하는 경우, 이 수렴이 편동풍파 등의 요란을 일으켜 태풍으로 발달할 수 있다.

#8. 태풍은 4단계의 발달 단계를 거친다. 각각의 단계 이름을 말하고, 태풍이 발달할수록 그 형태와 규모, 풍속은 어떻게 되는지 설명하면?

우선 태풍은 발달함에 따라 열대 요란 → 열대 저압부 → 열대 저기압 → 태풍(열대 폭풍)으로 발달하게 된다. 발달함에 따라 태풍은 그 형태가 원형에 가까워지며 규모가 커지고 풍속이 빨라진다.

#9. 태풍이 소멸하는 조건은 크게 4가지가 있다. 각각을 나열하고, 각 조건이 태풍을 어떠한 기작을 통하여 소멸시키게 되는지 설명하면?

태풍이 소멸할 수 있는 조건에는 다음의 4가지가 있다.

• 육지 도달에 따른 수증기 공급의 중단
• 한랭한 해수면
• 아열대 고기압 주변부의 하강 기류 및 고기압성 발산풍
• 강한 연직 바람 시어

우선 강한 연직 바람 시어는 태풍의 에너지원인 수증기를 발산시키며, 태풍의 구조 자체를 망가뜨릴 수 있어 태풍의 소멸에 기여할 수 있다.

한랭한 해수면은 태풍의 에너지원이 되는 수증기의 공급을 줄이기 때문에 태풍의 소멸을 유도할 수 있다.

아열대 고기압 주변부에서 발달하는 하강 기류는 태풍의 상승 기류를 약화시킬 수 있으며, 고기압성 발산풍은 태풍의 저기압성 수렴풍을 방해하여 태풍을 약화 · 소멸시킬 수 있다.

육지 도달의 경우, 태풍의 주요 에너지원인 수증기의 공급이 중단되기 때문에 태풍이 빠르게 소멸하거나 온대 저기압으로 변질되게 된다.

#10. 태풍은 주로 어떤 지역에서 발생하는가?

태풍은 주로 위도 5 ~ 20도 사이의 온난한 해수역서 발생하는 편이다.

#11. 태풍의 이동에 영향을 주는 요소로는 무역풍대와 편서풍대, 북태평양 고기압의 세력, 주변 기압계 등이 있다. 각각에 따른 태풍의 이동을 설명하면?

#11-1. 무역풍대와 편서풍대

태풍은 맨 처음 발달하기 시작하면 무역풍대의 영향으로 북서진한다. 그러나 아열대 고압대 부근을 넘어 편서풍대에 진입하는 경우, 보통은 편서풍대의 영향으로 전향점을 보이고 북동진하게 된다.

#11-2. 북태평양 고기압의 세력과 한반도의 태풍

한반도에는 주로 태풍이 8 ~ 9월 경에 도달하고 5 ~ 6월 경에는 도달하지 않는다. 이는 한반도에 5 ~ 6월에는 북태평양 고기압이 확장하여 자리하기 때문에, 북태평양 고기압의 영향으로 태풍이 북상하지 못하고 동중국으로 서진하기 때문이다. 그러나 북태평양 고기압의 세력이 약화되어 수축하는 8 ~ 9월의 경우는 태풍이 보통 북태평양 고기압의 가장자리를 따라 한반도와 일본 해상으로 유입되어 영향을 미친다.

#11-3. 주변 기압계의 영향

태풍은 무역풍 · 편서풍과 같은 바람의 영향과 북태평양 고기압과 같은 영향 이외에도, 국지적인 기압계에 의하여 그 경로가 변동할 수 있다. 이러한 점이 일반적인 태풍의 예측을 어렵게 한다. 일례로 미국의 허리케인 중 몇몇은 그 경로가 아주 개판인 경우가 있었다.

#12. 태풍은 어떻게 명명하는가?

태풍은 주로 그 영향권 안에 드는 동아시아의 국가들에서 제출한 5개의 이름 중에 매번 발생하는 태풍마다 돌아가며 이름을 붙여 명명한다. 이 때, 피해가 극심한 태풍의 경우 그 이름을 영구제명하기도 한다.

#13. 미국은 허리케인의 강도를 어떻게 분류하였는가? 우리나라 기상청은 태풍의 강도와 크기를 어떻게 분류하는가?

미국은 섀퍼-심슨 풍력 계급을 사용하여 허리케인의 강도를 5단계로 분류한다. 우리나라 기상청은 태풍의 최대 풍속을 기준으로 태풍의 강도를 중-강-매우 강으로 분류하며, 15m/s 강풍반경을 기준으로 태풍의 크기를 소-중-대-초대형으로 분류한다. 우리나라에 도달한 태풍은 역사적으로 소형 또는 중형 태풍이 대부분이었다.

#14. 태풍은 어떤 피해를 줄 수 있는가? 그 피해를 4가지 나열하고 각각을 설명하면?

태풍은 호우, 강풍, 해일, 허리케인 피해를 유발할 수 있다.

우선 태풍은 그 특성상 다량의 강수와 강풍을 동반하기 때문에 이들에 의한 인명 · 재산 피해가 유발될 수 있다.

한편, 태풍이 해안가에 접근함에 따라서 태풍의 중앙 저기압역에 의한 해수면의 상승과 강풍에 의한 폭풍 해일로 인하여 해안가가 침수 또는 해일의 피해를 입을 수 있다.

태풍이 육상에 도달하는 경우, 주로 미국 등지에서는 허리케인을 형성하여 추가 피해를 입히는 경우도 있다.

#15. 태풍 세력을 약화하려는 시도에는 어떤 것들이 있는가? 이들은 어떤 문제점을 가지는가?

태풍의 세력을 약화하려는 시도는 주로 태풍의 에너지원이 되는 수증기량을 감소시키려는 노력에 해당한다. 그 중 첫 번째는 태풍 자체에 응결핵을 공급하는 Cloud Seeding을 감행하여 태풍 내 수증기를 강수 형태로 내리려는 시도가 있으며, 두 번째로는 해수면에 얇은 기름막을 형성하여 수증기의 증발을 줄이려는 시도가 있다.

그러나 이들 시도 모두는 환경 오염이나 환경에 미치는 영향이 중대하다는 문제가 있다.