우리나라 내륙에서 발생한 용오름의 발생 특징 및 분석

 

 

용오름이란 강한 바람에 의해 지표면으로부터 말아올리는 모래먼지 및 지상 물 체의 파편, 수면으로부터의 물방울 등을 수반하는 강한 소용돌이를 말하며(기상학사 전 1992), 우리나라에서는 용오름, 미국에서는 토네이도(tornado) 라고 부른다.

 

 

발생 특징 및 구조(tornado-genesis)

 

1) 뇌우규모에서 토네이도 발달과정

토네이도는 기본적으로 지표부근의 하층대기에서 따뜻하고 습한 공기가 집중적으로 유 입되는 지역에서 발생하며, 토네이도의 서쪽(후면)은 한랭하고 건조한 공기의 침강이 나타난 다. 이런 구조는 뇌우발달 구조와 일치하는데, 토네이도는 그림 1과 같이 거대포뇌우(super cell storm) 내부에 위치하는 것이 일반적이다.

 

2) 토네이도의 형성

 

폭이 좁은 강한 상승기류가 만들어지는 과정이 토네이도 발생에 중요한 원인이며, 각 운동량 보존으로서 설명할 수 있다.
잠재와도(potential vorticity) 관점에서 살펴보면, 저기압성 와도가 강하다는 것은 저 기압의 높이와 상관성을 갖게 된다. 저기압성 와도는 곡률반경이 작을수록, 즉 회전반경이 작을수록 와도가 증가한다. 결국, 좁은 범위의 저기압성 회전은 저기압의 높 이를 증가시켜 토네이도와 같은 강한 대류성 스톰을 만들어낸다.
 

 

3) 요약

 

지금까지 소개한 토네이도 발생원인을 요약하면,

①기본적으로 뇌우를 발생시킬 수 있는 열적(상·하층 온도차이), 운동학적(연직 바람시어) 대류 불안정이 필요하며,

②불안정한 대기구조에서 강한 호우대가 위치해야 한다. 다음으로

③강한 호우지역의 후면(서쪽 혹은 남쪽)에 지표부근의 기류가 수렴하는 구역이 존재해야 한다.

④상층의 공기(건조하거나 찬 공기)가 이 수렴지역의 지면으로 침강하면, 폭이 좁은 강한 상승기류가 발생하면서

⑤토네이도가 발생할 수 있다. 그렇지만 토네이도는 중규모 기상현상 중에서도 가장 작은 규모(일반적으로 Meso-γ(2~20km 수평규모)이나, 우리나라 사례는 1km 이하 임)로서, 관측자료를 이용해서 수평적으로 수렴하 는 기류나 지면으로 하강하는 기류를 명확하게 찾아내기는 어렵다.
 

 

 

 

 

토네이도와 용오름의 차이?

 

 

우리나라에서 용오름은 토네이도(Tornado), Waterspout, Landspout를 통칭하여 사용하고 있 다. 그러나 기상학적으로 용오름은 Waterspout 현상이라고 할 수 있다. 토네이도는 거대 적란 운 구름대가 합쳐서 발생하는 강력한 소용돌이 형태인데 반하여, Waterspout은 적운형의 구 름대에서 하층 수렴에 의해 상승하는 공기가 포화되어 생기는 소용돌이 현상으로 구분 할 수 있다. 토네이도는 강한 연직 대기불안정 조건이 갖추어진 상태에서 하층 수렴지역에 건조공기 가 침강 후 상승하는 기상조건이 갖추어져야 한다. 반면, Waterspout은 육지근처의 해상에서 주로 발생하며, 해륙풍(sea/land breezes)의 영향력이 큰 것으로 알려져 있다(Ackerman and Knox 2007). 미국 멕시코만 연안 지역에서는 자주 일어나는(fairly common) 현상이다. 2012년 10월 11일 07시 10분에 울릉도 기상대에서 용오름이 관측되었는데, 그림 12의 일기도와 AWS 관측 바람장을 살펴보면, 해륙풍의 특징이 발견된다. 종관일기도에서 주 풍향은 북~북동풍이
지만, 울릉도는 용오름 발생 시간대에 육풍에 의해 바람이 육지에서 해상으로 불어나가는 형 태를 볼 수 있다. 지상의 바람이 수렴하고, 700hPa에 상승류와 500hPa에 양의 와도가 이 지 역에 위치했으므로 수렴한 공기가 상승할 수 있는 조건이 갖추어져 있었다. 해상에서 소용돌 이 구름이 육상에 비해 관측이 많이 되는 이유는 해수면 부근에 풍부한 수증기 양에서 찾을 수 있다. 해수면 부근에 수렴한 공기가 상승할 경우 단열냉각 과정을 거치면서 쉽게 응결이 되기 때문이다.

 

 Waterspout의 풍속은 토네이도에 비해 약하다. 강한 상승류가 없고 회전율이 토네이도에 비해 약하기 때문인데, 토네이도의 풍속에 의한 피해정도를 구분한 Fujita 등급 기준에서 F2급 이하의 풍속이 나타난다(Ackerman and Knox (2007)는 시속 160km 이하의 풍속으로 기술). 표 2는 미국에서 토네이도의 예측 및 분석에 사용하는 Fujita 등급을 보여준다. 이 표는 최조 에 Fujita (1971, 1981)가 고안한 토네이도 등급을 재구성한 것이다(WSEC 2006). 이 등급은 현 재 미국, 호주, 일본, 중국, 브라질 등에서 토네이도 예보 및 연구의 기준으로 활용하고 있다. Landspout은 육지에서 발생하는 Waterspout으로 볼 수 있으며, 모래먼지 등이 동반되어 상승 하는 현상을 말한다.

 

 

Fujita 등급을 강화한 토네이도 등급 요약(WSEC 2006)

 

등급	풍속(km/h)	피해범위(m)
F0	64~116	10~50
F1	117~180	30~150
F2	181~253	110~250
F3	254~332	200~500
F4	333~418	400~900
F5	419~512	1100~