토네이도는 어떻게 생기는 건가요?
재난 드라마나 영화를 보면, 엄청난 토네이도가 차량과 사람마저도 휩쓸어 버리더라구요..
이렇게 거대한 토네이도는 어떻게 생기는 건가요?
한국에서도 생긴적이 있나요?
태풍은 기후의 영향으로 발생합니다.
특히 고온이면서 습기가 많은 공기가 조건부로 불안정한 환경에서 상승하게 될 때 형성됩니다.
지면에서 수직으로 적란운의 숨은 열이 구름 속의 공기를 데우게 되면
강한 상승기류가 발생하게 되고 이것이 점점 커지면 태풍이 됩니다.
따라서 태풍이 해수면 온도가 낮은 지역으로 오면 주변의 수증기양도 줄어들어 약해지게 됩니다.
태풍은 토네이도와 같은 원리입니다.
토네이도가 어떻게 생성되기 시작하는지에 대해서는 명확히 밝혀내지는 못했습니다.
다만 바다에서 생성되는 태풍과 같은 원리로 생성될것이라 보고 있습니다.
지금까지 밝혀진것은 고온다습한 공기가 불안정한 상태에서 상승기류가되어 하늘로 상승하면서 상층의 차가운 공기를 만나 형성된다고만 밝혀 졌습니다.
미국의 대평원에서 멕시코만에서 불어오는 고온다습한 해양성기단과 로키산맥에서 불어오는 차고 건조한 대륙성 고기압이 어떠한 장벽없이 만나게 되어 토네이도가 잘 발생되는것으로 추정하고 있습니다.
지상의 고온다습한 바람의 방향과 상층의 차고 건조한 바람의 방향이 서로 반대일 때 회호리가 발생되고 이 회호리가 땅에 내려오면 토네이도가 됩니다.
토네이도 발생에 가장 많은 영향을 주는 것은 멕시코만에서 불어 오는 덥고 습한 바람인데 멕시코만의 바다수온이 지구 바다중에서 가장 높다고 합니다.
이러한 이유로 미국의 평원에서 토네이도가 많이 발생되는 것으로 추정되고 있습니다.
우리나라에서도 북미에서 발생되는 정도의 강력함은 아니어도 해안에서 용오름의 회호리가 발생된경우는 종종 있습니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
아직까지 대기과학자들은 토네이도가 어떻게 형성되기 시작하는지 그 원인을 명확히 밝혀내지는 못했습니다. 다만, 현재까지 연구결과에 의하면 토네이도는 고온 다습한 공기가 조건부 불안정 환경에서 상승할 때 형성되는 것으로 밝혀졌습니다.
즉, 지면에 수직으로 발달해 산이나 큰 탑처럼 보이는 구름인 적란운의 숨은 열이 구름 속의 공기를 데움으로써 강한 상승기류가 발생하게 됩니다. 이후 상승공기는 구름의 꼭대기 부근에서 천천히 회전하고 이것이 점점 아래쪽으로 확장되어 깔때기 모양을 만들게 되는데, 이 깔때기가 지면과 닿으면 토네이도가 됩니다
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
토네이도의 생성원인은 현재까지 완전히 밝혀지지는 않았습니다.
다만 현재까지 알려진 내용대로라면
웅대적운이 발달한 후, 엄청난 양의 강우가 지속되면
구름내부가 일시적 약진공상태가 되는데
이를 보충하기 위해서 공기가 급수렴하게 됩니다.
이때 토네이도가 생긴다는 가설이 있습니다.
안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.
“아빠, 영화 속 토네이도는 엄청나게 힘이 센가 봐요. 소도 하늘로 날려 보내고 큰 트럭도 하늘로 붕 날려 버리잖아요.”
“토네이도는 여름철 우리나라를 찾는 불청객인 태풍만큼이나 힘이 센 친구란다. 보통 우리나라보다 미국 중남부에서 주로 발생하는 소용돌이 바람인데 소용돌이의 외부 기압보다 내부 기압이 더 낮아 소용돌이 내부에 있는 것들은 모두 들어 올려 날려 버리는 특징이 있단다.”
“아~ 그래서 아까 영화처럼 소용돌이 바람에 소나 자동차들이 하늘로 날아가는 거였구나. 토네이도에 대해 좀 더 말씀해 주세요.”
“하하~ 그래. 토네이도의 생성 원인은 지금까지 정확하게 밝혀진 것은 없지만 온대 저기압과 불안정하며 강력한 한랭전선, 두 개의 기단이 만날 때 발생하는 것으로 알려지고 있어. 지상에 있는 따뜻한 공기와 공중의 차가운 공기가 만나면 따뜻한 공기가 위로 올라가려는 강력한 상승 기류가 발생하는데, 이때 상승력과 함께 회전력이 생성되는데 상승력이 커질수록 회전력도 점점 커지게 된단다. 회전력이 커질수록 회전하는 공기 기둥의 지름은 점점 좁아지게 되고 공기 기둥의 지름이 좁아질수록 회전력은 점점 더 증가하게 되는 거지. 다른 예를 들어 설명하자면 김연아 선수가 제자리에서 회전할 때 팔을 펴면 느리게 회전하고 팔을 안으로 접으면 빠르게 회전하는 것과 같은 원리야. 이런 회전력과 공기기둥의 상승작용이 더해져 영화에서처럼 강력한 파괴력을 가진 바람의 힘을 가지게 되는 것이란다.”
“네. 그리고 토네이도가 엄청나게 빠르던 걸요?”
“토네이도의 이동거리는 보통 5~10km 정도로 짧지만 때로는 300km에 달할 정도로 먼 거리를 이동하기도 해. 그리고 토네이도의 지름은 보통 200m 풍속은 100~200m/s 정도란다. 이 정도 바람 세기면 거의 음속에 가까운 속도인데 보통 풍속이 30m/s 정도만 되도 나무가 뿌리째 뽑히는 수준임을 감안하면 토네이도의 파괴력은 얼마 정도 되는지 대충 짐작이 가겠지? 그래서 토네이도가 발생하는 지역에 사는 사람들은 집 지하에 영화에서처럼 대피소를 만들어 토네이도가 발생하면 그곳으로 숨는 거란다.”
“와~ 정말 무서운 소용돌이 바람이네요. 설마 이 토네이도가 우리나라에 상륙하지는 않겠죠?”
“하하, 그건 안심해도 될 것 같다. 토네이도는 주로 연평균 기온이 10~20도 정도이고, 평지인 지역에서 빈번하게 발생하는데 주로 미국이나 오스트레일리아에서 많이 관측이 된단다. 하지만, 우리나라에서도 가끔 관측이 되긴 해.”
“정말요? 어디에서요?”
“응. 울릉도 근처에서 바닷물이 위로 치솟는 용오름 현상이 가끔 발견되긴 하는데 이것도 일종의 토네이도라 볼 수 있지. 다만, 미국은 내륙에서 발생해 사람들에게 피해를 주지만 우리나라는 해상에서 발생하기 때문에 큰 피해를 주지는 않는단다.”
“정말 다행이네요. 이런 토네이도가 우리 집 근처에서 생겨나면 어떡하나 걱정했어요.”
“그러게. 네 말을 듣고 있으니 정말 우리나라에 토네이도가 없는 게 천만다행이구나.”
“아빠, 영화를 보면 토네이도에 등급을 매기는 것이 있던데 그건 어떤 거예요?”
“음. 기상학자들은 토네이도의 바람 세기에 따라 6단계로 등급을 나눠놨는데 F0에서부터 시작해 F5 등급까지 있어. F0 등급은 보통 바람의 세기가 초속 17m~32m 내외로 나뭇가지를 부러뜨리거나 우리 몸을 휘청거릴 정도의 등급이야. F1은 초속 50m/s 정도의 바람 세기를 가진 등급인데 집의 지붕을 뜯어내고 자동차를 넘어뜨리는 정도의 바람 세기이고 F2는 초속 69~72m/s 정도의 강도를 가진 바람으로 담벼락을 넘어뜨리거나 나무가 쓰러지거나 뽑히는 등급이야. F3 등급부터는 거의 재앙에 가까운 등급이라 봐야 하는데 F3 등급은 초속 90~100m/s 사이의 바람 세기를 갖는데, 이는 시속 330km에 가까운 바람으로 KTX만큼 빠르고 강력한 힘을 가지고 있단다. F3 등급은 달리는 기차를 탈선시키기도 하고 집을 무너뜨리기도 하지. F4 등급은 110~130m/s(시속 410km) 정도의 세기를 가진 등급으로 영화 속 토네이도처럼 모든 주택을 파괴하고 자동차까지 날려 보낼 수 있단다. F5 등급은 악몽 그 자체로 최고 130m/s(시속 500km) 이상으로 집을 통째로 뜯어 하늘로 날려 보낼 수 있고 자동차도 지상에서 100m 이상 들어 올릴 수 있단다. 단단하게 포장된 아스팔트 바닥도 이런 토네이도가 지나가면 통째로 뜯어져 나가는 일도 있단다.”
토네이도는 대기 중에서 온도와 습도 차이가 크게 벌어지고, 바람이 강하게 부는 지역에서 생긴다고 합니다. 일반적으로는 태풍과 비슷한 원리이지만 지역적으로 생길 수 있기 때문에 더욱 예측하기 어려운 현상입니다. 한국에서도 토네이도가 생길 수 있으며, 2021년 10월 경남 거창지역에서 발생한 토네이도 사건이 있었습니다. 토네이도는 예측하기 어려운 자연재해이기 때문에, 대처 방안에 대한 대비와 대응이 중요합니다.