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토네이도
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토네이도(tornado)는 미국 중남부 지역에서 일어나는 강렬한 회오리바람을 뜻한다. 특히 봄에서 여름에 걸쳐 많이 발생하며 파괴력이 크다. 용오름 또는 뱀오름(문화어: 룡올림)이라고도 한다.
개요
토네이도는 한국에서는 마치 이무기가 용이 되어 승천하는 현상과 같다고 하여 용오름이라고 부른다. 영어 토네이도는 명확한 어원이 밝혀지지 않았으나 스페인어에서 번개폭풍을 의미하는 Tronada나 돌다는 의미가 있는 Tornar와 관련이 있는 것이 아닌가 추측하고 있다. 그 외에 영화 제목으로도 유명한 트위스터(Twister) 역시 토네이도를 지칭하는 표현으로 쓴다. 토네이도는 미국, 유럽, 동북아시아 등 온난 지역의 여름에 주로 발생하는 강력한 바람의 일종이며 주로 적란운에서 발생한다. 뇌우를 같이 동반하며 우박도 내린다. 그 규모는 일반적인 회오리바람보다 훨씬 커 지름이 수백 미터에 달할 수도 있으며, 많은 지역에 인명하고 재산피해를 남긴다. 풍속은 대개 시속 180km 이상으로 관측되며, 규모는 각기 편차가 심하다. 2007년까지는 토네이도의 위력을 후지타 등급으로 가늠했으나, 2007년 개량 후지타 등급으로 수정된 이후로는 EF0부터 EF5 등급으로 위력을 구분한다. 등급의 숫자가 올라갈 수록 위력이 강력한 토네이도이다. 발생 조건은 뇌우 등과 유사하다고 알려져 있으나 자세한 것은 아직 수수께끼이다.
토네이도는 상층부 대기에는 차갑고 건조한 공기가 머무르고 있는 상황에서 지상에서 뜨거운 공기가 급격히 상승하면서 강력한 대기불안정을 유발할 경우 발생할 가능성이 높다고 한다. 이는 지형적 요인과 기단의 배치와 같은 환경적 요인이 복합적으로 작용하는데 기상학자들은 토네이도의 생성 기작을 알고 있지만 폭풍이 어떤 이유로 인해 토네이도로 발전하는지는 아직까지 알아내지 못했다. 이를 연구하는 학자들도 많고, 토네이도를 조사하기 위해 직접 토네이도에 뛰어드는 기상학자들도 있다. 이 사람들 차를 개조해서 정말 토네이도 안에 들어갔다 온다. 이들에 대한 이야기는 Discovery 채널의 Storm Chasers라는 프로그램에서 취재한 바 있다. 당연히 매우 위험해서 토네이도를 연구하다가 목숨을 잃은 사람들도 꽤 된다. 토네이도에 대한 연구가 누적되면서 이제는 컴퓨터로 시뮬레이션이 가능해질 정도에 이르렀다.
토네이도는 슈퍼셀의 일부가 회전하기 시작하면서 만들어내는 후크 에코(hook echo)의 끝부분에서 형성된다. 회전하는 공기 덩어리인 메조사이클론(mesocyclone)의 하단부는 구름벽(wall cloud)이라고 불리는, 원통형으로 낮게 드리워진 모습으로 나타나게 되고, 마치 중심의 심을 향해 두루마리 휴지가 말려 들어가듯이 후크의 전방에서 따뜻한 공기가 밀려들어와 나선형으로 상승하면서 구름벽 속으로 에너지를 공급한다. 이때 슈퍼셀 내부에는 다수의 소용돌이(vortex)들이 구름벽 내부로 이끌려 들어오게 되며, 후크의 바깥 뒷부분에 반대방향으로 도는 다른 소용돌이가 나타난다. 에너지를 흡수하며 강력해진 소용돌이는 마침내 지면에 착지함과 함께 하늘로는 해발 8~9km까지 뻗쳐 올라가는 거대하고도 격렬한 회전을 만들어내며, 이때 구름벽을 통해 전면에서 들어오는 상승기류와 구름 속에서 끌려오는 소용돌이들이 토네이도에게 꾸역꾸역 집어삼켜지면서[8] 그 강도는 더욱 더 강해진다. 한편 후크 에코의 바깥으로는 강력한 후방 하강기류(RFD)가 나타나면서 이를 따라 강우가 발생하는데 이를 비 커튼(rain curtain)이라고도 한다.
북반구에서는 반시계방향으로 회전하지만 2%는 역방향으로 회전하는 현상이 있다. 역방향으로 회전하는 토네이도를 최초로 분석하고 기록에 남긴 사람은 의외로 유전학의 아버지로 잘 알려진 그레고어 멘델이다. 그가 있던 브르노에 기상학회가 있었기에 기상학에도 관심 있었고, 오스트리아 기상학회의 창립인 중 하나이기도 하다. 역방향으로 회전하는 토네이도도 있다는 점에서 눈치채겠지만, 토네이도의 회전력은 와도 보존에 의한 것이지 전향력과는 관계없다. 국지일기계에 포함되는 토네이도는 전향력의 영향권이 아니다. 이 점은 미소일기에 포함되는 회오리도 마찬가지다. 수평방향의 전단응력(윈드시어)가 수직방향으로 변환되면서 와도가 강화되기 때문에, 기본적으로 절대와도가 양의 값인 북반구에서는 반시계방향으로 회전할 수밖에 없다. 나머지 2%는 원래부터 갖고 있던 와도가 음의 값으로 너무 커서 발달 후에도 음의 값을 유지한 경우다.[1][2]
구조 및 특징
토네이도는 연평균 기온이 10-20℃ 사이에 있는 온대 지방에서 발생하는 경우가 많으며, 열대 지방에서는 발생할 확률이 극히 적다. 토네이도는 거의 연직(鉛直)인 축 주위에 격렬하게 회전하는 기둥 모양의 공기 소용돌이이다. 풍속은 태풍보다 강하여 순간 풍속이 150m/sec를 넘는 것도 있다. 기둥 모양의 소용돌이 바깥에서 빨려 들어온 공기는 기압이 급격히 낮아지기 때문에 단열 냉각에 의해 수증기가 응결하여 깔때기 모양의 구름이 생성된다. 매우 건조한 지역에 생기는 회오리의 경우에는 깔때기 구름이 생기지 않는 경우도 있다. 또한 깔때기구름이 짧아서 지면에 닿지 않는 경우도 있다.
토네이도는 소규모 현상인데 대부분 저기압성으로 회전하며, 지면에서 회오리 속으로 빨려 들어가는 공기는 나선 계단 모양으로 꼬이면서 상승한다. 토네이도가 저기압성으로 회전하고 있는 것은 그 모체가 되는 구름 자신이 저기압성 회전을 하고 있기 때문이다. 깔때기구름은 지면에 닿거나 떨어지거나 하면서 일반적으로 100m/s~200m/s의 속도로 진행한다. 그러나 때로는 250m/s 속도인 것도 있다. 토네이도는 일반적으로는 수명이 짧다. 미국에서 나온 통계 자료에 의하면 그 경로의 길이가 30~50km로 끝나는 경우가 많다. 그러나 400km 이상이나 되는 거리를 휩쓸고 지나가는 것도 있다. [1]
토네이도의 생성 원리
토네이도는 난류풍과 냉류풍(차가운 바람과 따뜻한 바람)이 만나서 서로 대립하고 맞부딪쳐서 형성되는 것이다. 미국, 캐나다에서처럼 상층부의 찬공기와 하층부의 더운 공기가 대립하였을 때 소용돌이치면서 생기게 되며, 그리고 넓은 평원이 있어야 한다. 바람이 산을 넘게 되면 그 산들이 바람막이 역할을 하기 때문에 본래 갖고 있던 힘을 많이 잃게 된다. 대한민국과 일본에는 산이 많은데다 따뜻한 바람이 계절마다 불규칙적이기 때문에 토네이도가 잘 생기지 않는다.[1]
규모 및 피해
토네이도는 EF0 ~ EF5로 나뉘는데 최저 등급인 EF0은 나뭇가지를 부러뜨리거나, 간판을 부수는 정도지만, 최고 등급인 EF5는 자동차를 들어올리며, 기관차도 감아올릴 뿐만 아니라, 선박도 전복시킬 수 있으며, 대형 여객기까지 날려 버릴 정도의 어마무시한 힘을 갖고 있다. 실제로 1931년, 미국 미네소타 주에서 발생한 토네이도는, 83톤의 기관차를 감아올렸다고 한다. 보통 토네이도는 시속 600km로 회전하는데, 1759년 4월 22일 토네이도는 시속 500km로 회전하며 집을 부수고 다녔다고 한다.[3]
깔때기구름이 지면에 도달해 있을 때는 소용돌이가 강하여 제트기가 날고 있을 때와 같은 굉장한 소리를 내며, 나무를 뿌리째 뽑아 쓰러뜨리기도 하고, 지붕이 벗겨져 나가고 자동차가 날려가는 등의 무서운 횡포를 부린다. 또한 하나만 고립되어 발생하는 것도 있지만 넓은 범위에 걸쳐 몇 개의 토네이도가 발생하는 경우가 있다. 한 예로 1974년 4월 3일부터 4일까지 미국 동부 조지아주, 앨라배마주, 인디애나주에 이르는 넓은 지역에서 많은 회오리가 발생하여 사망 320명, 부상자가 수천 명이 넘었다. 깔때기구름이 지면에 닿지 않을 때는 소용돌이가 약하지만 그래도 상당한 피해를 주는 경우가 있다.
토네이도는 규모가 작기 때문에 사람이 살지 않는 곳에서 발생한 경우에는 기록에 남지 않는다. 그렇기 때문에 연간 몇 개 정도나 발생하는가 하는 것도 인구 밀도에 따라 다르며, 주민들이 어느 정도 토네이도에 관심이 있는가에 따라서도 달라진다. 1960년 이후 미국의 통계에 의하면 연간 500 ~ 900개 정도 발생하고 있다고 한다. 미국에서는 주로 봄과 여름에 발생하는데 가장 살인적인 토네이도는 1925년 3월에 미주리·일리노이·인디애나주를 통과하면서 689명의 인명 피해를 낸 것으로, 이동경로 350km, 폭 1.5km, 시속 100km/h였다.[1]
회오리와 구별
대중적으로 '토네이도'는 지상에서 바람이 말려 올라가면서 소용돌이 치는 강한 회오리바람 정도로 인식하는 경향이 있다. 하지만 지면에서 기류가 소용돌이 치면서 말려 올라가는 현상에 불과한 회오리바람과는 완전히 다른 기상현상으로 영어에서도 회오리바람은 일반적인 표현으로는 훨윈드(Whirlwind), 좀 더 구체적으로 회오리바람이 보이는 특징에 따라 더스트 데블(Dust Devil), 파이어 훨(Fire Whirl)과 같이 토네이도와는 구분해서 쓰고 있다. 즉, 모양만 비슷한 뿐 위력에서는 차이가 분명히 있고 보통 사람들이 말하는 회오리바람은 더스트 데블로 표현한다.
반면 토네이도는 슈퍼셀이라는 거대 적란운을 동반한 저기압에서 발생하고, 구름 속에서 회전하는 상승기류가 강력한 찬 공기의 하강기류를 만나서 수직으로 기울어지며 지면에 닿는 현상이다. 이로 인해 토네이도 경보가 발령된 지역에서는 강한 바람과 함께 폭우 또는 우박이 내리는 것을 볼 수 있다. 또한 근본이 강한 국지성 저기압이고 강한 힘으로 주변 공기를 빨아들이기 때문에 반드시 전면부에는 강한 하강기류를 동반한다. 따라서 중심 풍속이 보통 회오리 바람보다 매우 강하므로 절대로 가까이 접근해선 안 된다.[2]
토네이도 대처 요령
강력한 풍력으로 건물이 휘어 붕괴가 일어날 때 심한 피해가 발생한다. 또 지붕위로 강풍이 불 때 지붕위에는 저기압이 형성된다. 이 경우 건물 내의 상대적 고기압 때문에 지붕이 공중으로 날아가 버린다. 토네이도의 강력한 저기압 중심이 건물 위를 통과할 때도 같은 결과를 초래한다. 토네이도의 중심기압은 그 주변보다 100hPa 이상 낮기 때문에 토네이도가 건물 상공에 있을 때 그곳 기압은 일시적으로 빠르게 하강한다. 예전에는 토네이도가 닥칠 때 건물의 폭발을 막기 위해 여는 것이 도움이 된다고 생각하였으나 사실은 창문을 열면 오히려 반대편 벽의 기압을 증가시켜 건물 붕괴 위험이 더 높아진다. 사람들은 파편에 희생되기 쉬우므로 즉시 대피 장소를 찾아야 한다.
주택에 지하실이 있는 경우에는 즉시 지하실로 피하고 창문 근처에는 가지 말아야 한다. 지하실이 없는 주택인 경우에는 욕실, 장롱, 복도 등 좁은 공간이 덜 위험하며 제일 아래층의 한 가운데일수록 좋다. 침대 매트리스의 양쪽 줄을 붙잡고 몸을 감싸거나 안전모를 착용하여 파편으로부터 머리를 보호해야 한다. 학교에서는 복도로 이동하여 머리를 감싸고 바닥에 납작하게 엎드리는 것이 좋다. 조립식 주택의 경우에는 즉시 주택을 떠나 견고한 대피 장소를 찾아야 한다. 대피 장소가 없는 경우에는 움푹 들어간 곳이나 협곡에 납작하게 엎드려야 한다.
자동차나 트럭을 타고 이동할 때는 다가오는 토네이도를 앞질러 가지 말아야 한다. 토네이도의 경로는 매우 불규칙할 뿐만 아니라 이동속도가 시속 130km를 넘는 경우도 있다. 차를 세우고 토네이도가 지나랄 때까지 기다리거나 반대방향으로 되돌아가는 좋다. 특히 고가도로 밑에 대피해서는 안 된다. 왜냐하면 구조물의 영향으로 토네이도 바람이 오히려 강화되기 때문이다. 야외에서 대피 장소를 찾지 못한 경우에는 차에서 내려 웅덩이나 강바닥, 혹은 계곡 등지에 머리를 감싸고 납작하게 엎드려야 한다.[4]
동영상
각주
참고자료
- 〈토네이도〉, 《네이버 국어사전》
- 〈토네이도〉, 《학생백과》
- 〈토네이도〉, 《두산백과》
- 〈토네이도〉, 《위키백과》
- 〈토네이도〉, 《나무위키》
- 〈토네이도〉, 《기상학백과》
- 통후니, 〈토네이도 발생원인, 구조, 규모 그리고 풀리지 않은 수수께끼〉, 《네이버 블로그》, 2018-05-19
같이 보기
