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“깔때기 구름 나타났다” 토네이도 헌터 출동


미국은 지리적인 특징 때문에 회오리바람(토네이도)이 자주 발생한다. 4월 27일 하루에만 312개의 토네이도가 발생해 340명 이상이 사망했다. 올해 들어 미국에서 발생한 토네이도는 1300여 개, 사망자가 520명을 넘어서는 등 상황이 심각하다. 2000년부터 10년간의 연평균 토네이도 발생 건수는 1274건. 6월이 채 지나기도 전에 벌써 평균을 훌쩍 넘긴 셈이다. 그러나 이런 토네이도가 반가운 사람들도 있다.







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토네이도를 따라다니며 연구하는 기상학자와 취미로 토네이도를 뒤쫓는 아마추어 관측가들이다. 미국 현지에선 이들을 ‘토네이도 헌터’라고 부른다. 주로 토네이도가 자주 발생하는 지역의 대학 소속 교수와 연구원이 많다. 아마추어 토네이도 헌터들은 사진이나 영상을 찍어 방송국 등에 팔아 돈을 벌기도 한다. 토네이도를 구경하려는 사람들을 모아 관광 상품까지 판매하는 사람도 등장했다.

토네이도 헌터인 미국 펜실베이니아주립대 기상학과의 폴 마코스키 박사는 “미국에서 토네이도를 추적하는 과학자는 1000명쯤 된다”며 “아마추어까지 합하면 토네이도 헌터는 1500명이 넘을 것”이라고 말했다.





●강력한 회전 상승기류 ‘메조사이클론’
미국의 토네이도는 로키산맥을 건너온 차갑고 건조한 북서풍과 멕시코 만에서 불어오는 따뜻하고 습한 남동풍이 광활한 평원에서 부닥치면서 생겨난다. 두 개의 바람이 만나면 강력한 공기 덩어리가 만들어진다. ‘슈퍼셀’이라고 부르는데, 이것이 토네이도의 씨앗이 된다.

성질이 다른 두 기단이 부딪치면 따뜻한 바람이 위쪽으로, 상대적으로 차가운 바람은 아래쪽으로 흘러간다. 강한 바람이 서로 스쳐 지나가면 중간 부분에서 다람쥐 쳇바퀴처럼 빙빙 도는 ‘수평회오리’가 생긴다. 이 수평회오리가 상승기류를 만나게 되면 ‘벌떡’ 일어서면서 주변에서 공기를 끌어들인다. 이렇게 해서 강력한 회전 상승기류인 ‘메조사이클론’으로 발달하게 된다.

거대 상승기류인 메조사이클론의 일부분이 지표면에 닿는 현상이 토네이도다. 미국 사우스다코타 주 동부와 네브래스카 주, 캔자스 주, 오클라호마 주, 텍사스 주 북부, 콜로라도 주 동부처럼 토네이도가 자주 발생하는 지역은 ‘토네이도 앨리’라고 불린다.





● ‘고수’ 토네이도 헌터, 과학으로 무장

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초보 토네이도 헌터는 슈퍼셀 앞면에 생기는, 젖가슴 모양과 닮은 구름인 ‘유방운(乳房雲)’이 나타나거나, 폭우나 주먹만 한 우박이 쏟아지거나, 깔때기처럼 생긴 ‘벽구름’이 나타나는 것을 토네이도 징조로 여긴다. 하지만 메조사이클론이 발달했다고 해서 무조건 토네이도가 발생하지는 않는다. 확률은 50% 정도다. 무작정 사냥에 나섰다가는 거친 날씨에 고생만 한다.

숙련된 토네이도 헌터들은 과학으로 무장한다. 대기와 폭풍의 성질을 측정할 수 있는 장비로 토네이도가 나타날 ‘징조’를 찾는다.

가장 유용한 장비는 ‘도플러 레이더’다. 레이더가 폭풍을 향해 빔(beam)을 쏘면 빗방울이나 수증기 입자, 얼음알갱이, 우박 등에 부딪쳤다가 돌아온다. 어떤 것에 반사됐느냐에 따라 빔이 감소한 비율이 다르다. 빔의 감소율을 측정하면 슈퍼셀 안에 어떤 입자가 얼마만큼 있는지 알 수 있다.

이런 모습은 모니터에 여러 가지 색깔로 나타나는데, 토네이도 헌터들이 보고 싶어 하는 건 ‘붉은 갈고리(훅에코)’다. 빠르게 회전 상승하는 기류, 즉 메조사이클론을 뜻하기 때문이다. 물 입자가 레이더에서 멀어지는 부분은 붉은색으로, 레이더에 가까워지는 부분은 초록색으로 나타난다. 이 밖에 풍선에 기압계, 온도계, 습도계 등을 매달아 띄우는 ‘레이윈존데’ 같은 장비도 사용한다.

미국에서 토네이도 헌터로 활동했던 박선기 이화여대 환경공학과 교수는 “토네이도는 오후 6시에 많이 발생해 ‘6시의 마법’이라고 부른다”며 “토네이도 연구에 이용하는 슈퍼컴퓨터가 더 빨라지면 예보시간을 지금보다 늘려 인명 피해를 훨씬 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

슈퍼셀과 메조사이클론, 토네이도가 생기는 자세한 원리는 화려한 그래픽과 함께 과학동아 7월호 특집기사 ‘토네이도 vs 토네이도 헌터’를 통해 볼 수 있다.

 

 



이정아 동아사이언스 기자 zzunga@donga.com






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