모래폭풍
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1. 개요
모래폭풍은 강풍에 의해 모래나 먼지가 대기 중으로 대량으로 날아 올라 시야를 가리는 현상이다. 기상 관측에서는 가시거리가 1km 미만일 때 모래 먼지 폭풍으로 정의하며, 모래를 주체로 하는 경우 모래 폭풍, 실트를 주체로 하는 경우 먼지 폭풍으로 구분하기도 한다. 모래폭풍은 건조 기후 지역의 대류 현상, 강한 바람, 가뭄, 잘못된 농업 방식 등으로 발생하며, 호흡기 질환, 심혈관 질환, 농작물 피해 등 물리적, 환경적, 경제적 영향을 미친다. 사하라 사막, 중동, 중앙아시아 등에서 자주 발생하며, 대한민국에서는 황사로 나타난다. 모래폭풍 발생을 줄이기 위해 무경운 재배, 방풍림 조성 등의 노력이 이루어지며, 화성에서도 대규모 먼지 폭풍이 관측된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 모래폭풍 - 하부브
하부브는 아라비아 반도와 북아프리카의 건조 지역에서 뇌우와 함께 발생하는 모래폭풍으로, 강풍과 많은 먼지로 인해 시야를 가리고 호흡기 질환을 유발하며 농업, 교통, 경제 등에 피해를 주어, 한반도에서도 발생 가능성이 제기되고 다른 행성에서도 관측된다. - 모래폭풍 - 회오리바람
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로드킬은 자동차와 야생동물의 충돌로 발생하는 야생동물 사망사고로, 서식지 파괴, 운전자 부주의 등 다양한 원인으로 발생하며 멸종위기종 감소에 영향을 미치고 생태계 및 문화적 측면에서도 논의되는 문제이다. - 도로 위험요소 - 돌리네
돌리네는 지하 암석 붕괴로 지표면에 생긴 큰 구멍으로, 자연적 또는 인위적 요인으로 발생하며 카르스트 지형에서 흔히 나타나 크기와 형태가 다양하고 갑작스러운 붕괴로 피해를 유발할 수 있어 지반 조사와 예방 대책이 중요하며, 최근 인위적 요인으로 인한 발생 증가가 사회적 문제로 인식되고 있다.
| 모래폭풍 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 정의 | |
| 정의 | 모래폭풍은 모래와 먼지를 공중으로 날려버리는 기상 현상이다. |
| 원인 | |
| 원인 | 강한 바람이나 다른 교란으로 인해 건조하거나 반건조 지역에서 발생한다. |
| 발생 조건 | 넓고 건조한 느슨한 토양 표면 바람을 막는 식생 또는 지표면 덮개의 부족 대기 불안정 |
| 영향 | |
| 환경적 영향 | 토양 침식, 농작물 손상, 가축 피해, 대기 질 저하를 일으킬 수 있다. |
| 경제적 영향 | 농업 생산량 감소, 교통 장애, 청소 비용 증가를 초래할 수 있다. |
| 건강 영향 | 호흡기 질환 악화, 눈 자극, 피부 자극을 유발할 수 있다. |
| 예방 및 완화 | |
| 예방 노력 | 토양 보존 기술, 식생 복원, 물 관리 관행이 포함된다. |
| 완화 전략 | 대피 계획, 조기 경보 시스템, 실내 대피가 포함된다. |
| 관련 용어 | |
| 하부브 (haboob) | 아프리카 사하라 사막, 아라비아 반도, 인도 아대륙, 중앙아시아, 미국 남서부 등 건조 지역에서 흔히 발생하는 강렬한 모래폭풍이다. |
| 블랙 롤러 (black roller) | 북미 대평원에서 발생하는 심한 먼지 폭풍을 설명하는 데 사용되는 용어이다. |
2. 정의
토양 입자는 크기에 따라 "모래"(2~0.0625mm), "실트"(62.5~4μm), "점토"(4μm 이하)로 구분된다. 바람에 의해 휩쓸려 올라가는 물질이 모래를 주성분으로 할 때 "모래 폭풍", 실트를 주성분으로 할 때 "먼지 폭풍"이라고 구분하기도 한다. 하지만, 모래 폭풍과 먼지 폭풍의 입자 크기 분포는 연속적이기 때문에 이러한 구분은 엄밀하지 않다.
모래 먼지 폭풍(duststorm)은 강풍에 의해 먼지나 모래가 공중으로 높이 불어 올려져 가시거리가 1km 미만이 되는 현상으로, 세계 기상 기구의 공통된 정의이다. 가시거리가 매우 나빠지거나, 모래 먼지가 눈높이보다 낮은 정도로 불어 올려지는 것은 비산 먼지라고 한다. 좁은 의미의 모래 폭풍의 가시거리가 악화된 것이 모래 먼지 폭풍이라고 할 수 있다.
연구나 정책 입안에서는 sandstorm과 duststorm을 총칭하는 Sand and dust storms (SDS)라는 용어를 사용하기도 한다.
2. 1. 관측
기상 관측에서 모래 먼지 폭풍(duststorm)은 먼지나 모래가 강풍에 의해 공중 높이 대량으로 불어 올려져, 눈높이의 가시거리(시정)가 1 킬로미터(km) 미만이 되는 것을 말하며, 세계 기상 기구의 공통된 정의가 되어 있다[29]。 맹렬한 모래 먼지 폭풍에서는 가시거리가 0이 되는 일도 있다[29].모래 먼지 폭풍에 강도 구분을 두고 있는 나라도 있다. 미국에서는 "duststorm" 중 가시거리가 5/16 마일(약 500 m) 미만으로 극단적으로 악화된 것을 "severe duststorm"(심한 모래 먼지 폭풍)으로 한다[30]. 중국에서는 모래 먼지 폭풍 중 가시거리가 500 m 미만인 것을 강사尘暴(Strong Sandstorm), 더 나아가 50 m 미만인 것을 특강사尘暴(Extremely Strong Sandstorm)으로 구분한다[31].
국제 기상 통보식[32]에서는 관측 시 모래 폭풍이 있는지, 관측소 부근에는 없지만 원거리에서 보이는지, 모래 폭풍의 3단계 강도, 전 1시간 이내의 농도 변화(옅어짐/변화 없음/짙어짐), 뇌우 동반 여부를 조합하여 보고한다. 모래 폭풍의 기본 기호는 약하거나 보통 강도가
항공 기상 통보식[35]에서는 "기타 현상"란에 sandstorm을 나타내는 SS 및 duststorm을 나타내는 DS를 사용하여 특기한다.
모래 폭풍・모래 먼지 폭풍의 강도는 입자상 물질 PM10이나 PM2.5의 농도로 나타내기도 한다. 짙은 모래 먼지 폭풍에서는 PM2.5의 1시간당 최대 농도가 1000 마이크로그램 매 세제곱미터(μg/m3)을 넘고, 맹렬한 것에서는 PM10이 15,000 μg/m3을 넘는 경우가 있다.
3. 발생 원인
건조 기후 지역에서는 낮과 밤의 기온 차이가 커서 대류 현상이 발생한다. 밤이 되면 낮 동안 뜨거워졌던 공기가 위로 올라가면서 먼지와 모래를 함께 하늘로 운반한다. 이들이 바람과 만나면 모래폭풍이 된다.[3] 또, 서로 다른 두 공기 덩어리가 부딪치면 강한 바람이 발생하는데, 이때 땅에 있는 모래가 바람과 함께 휩쓸려 모래폭풍이 일어난다.[3]
모래 입자는 바람에 의해 진동하고, 도약하며 이동한다. 이 과정에서 더 작은 먼지 입자들이 떨어져 나와 공기 중에 떠다니게 된다. 강한 풍속에서는 다양한 메커니즘(현탁, 도약, 크리프)을 통해 먼지 입자가 이동한다.[3] 2008년 연구에 따르면, 모래 입자의 초기 도약은 마찰로 인해 정전기장을 유도하며, 이는 더 많은 모래 입자를 도약하게 만들어 먼지 폭풍을 강화시킨다.[4]
장기간의 가뭄이나 건조한 조건, 강한 풍속은 먼지 폭풍 발생의 주요 원인이다.[5] 강렬한 뇌우에서 비로 식혀진 공기나 건조한 한랭 전선에 의해 발생하는 돌풍도 먼지 폭풍을 일으킬 수 있다. 건조한 한랭 전선 통과 후 발생하는 대류 불안정성은 먼지 폭풍을 유지시키기도 한다.
사막 지역에서는 뇌우 유출이나 강한 기압 경사로 인해 풍속이 증가하여 먼지 및 모래 폭풍이 발생한다. 먼지나 모래가 상승하는 높이는 대기의 안정성과 입자 무게에 따라 결정된다. 때로는 먼지와 모래가 낮은 고도의 기온 역전 층에 갇히기도 하고, 어떤 경우에는 먼지가 6000m 높이까지 올라가기도 한다.
가뭄과 바람 외에도, 잘못된 농업 및 방목 방식, 산불도 먼지 폭풍 발생에 영향을 미친다.[5] 특히, 건조 농업에서의 집약적인 경작이나 작물/피복 작물 미재배는 먼지 폭풍에 대한 취약성을 높인다.[6] 토양 보전 방식을 통해 풍식을 제어할 수 있다.
4. 발생 과정
모래 입자는 도약이라는 과정을 통해 표면을 가로질러 이동하며, 땅에 부딪히면서 더 작은 먼지 입자를 부수어 현탁 상태로 만든다. 2008년의 한 연구에 따르면, 도약하는 모래는 마찰로 인해 정전기장을 유도하여 더 많은 모래 입자가 도약을 시작하게 하고, 이 과정은 이전 예측보다 두 배 많은 입자를 발생시킨다.[4]
먼지 폭풍은 주로 장기간의 가뭄이나 건조한 조건, 강한 풍속으로 인해 발생한다. 강렬한 뇌우에서 비로 식혀진 공기의 유출이나 건조한 한랭 전선의 통과로 인해 발생할 수 있다. 건조한 한랭 전선 통과 후 발생하는 대류 불안정성은 먼지 폭풍을 유지시킬 수 있다.
사막 지역에서 먼지 및 모래 폭풍은 뇌우 유출이나 강한 기압 경사로 인해 발생한다. 상승하는 먼지나 모래의 수직 범위는 대기의 안정성과 미립자의 무게에 따라 결정된다. 어떤 경우에는 먼지 및 모래가 낮은 고도의 기온 역전에 의해 얕은 층으로 제한될 수 있고, 다른 경우에는 먼지가 6000m만큼 높이 올라갈 수 있다.
가뭄과 바람 외에도 잘못된 농업 및 방목 방식, 산불 또한 먼지 폭풍 발생에 기여한다.[5] 특히 건조 농업에서 집약적인 경작이나 작물이나 피복 작물을 심지 않는 것은 먼지 폭풍에 대한 취약성을 증가시킨다.[6] 토양 보전 방식을 통해 풍식을 제어할 수 있다.
좁은 의미의 모래 폭풍은 굳어지지 않은 모래가 널리 퍼져 있는 사막 지대, 특히 사구에서 발달하기 쉽다. 모래 입자의 크기는 대략 1 - 0.08 mm 정도[43]이며, 대부분 도약의 형태로 이동한다. 모래 입자가 튀어 오르는 높이는 보통 4 m 이내이며, 15 m를 넘는 경우는 거의 없다. 지형학에서는 모래가 도약과 포복으로 이동하는 현상을 비사(sand drift)로 정의한다. 비사의 양은 풍속의 3제곱에 비례한다.
먼지 폭풍(진애 폭풍)은 강한 바람에 의해 입자가 상공 수천 m까지 불어 올려져 멀리 이동하는 현탁 이동 양식을 취한다. 보통 실트 이하의 미세 입자가 부유하여 운반된다. 발생원에서 100 km 이상 운반되는 입자는 대체로 입경 20 μm 미만 등으로 여겨진다.
먼지 폭풍을 발생시키는 기상 요인으로는 저기압 접근, 전선 통과에 의한 강풍, 낮의 일사에 의한 불안정이 있다. 저기압이나 전선에 동반되는 먼지 폭풍은 광범위하게 먼지를 말아 올리고, 진행해 오는 전면은 폭이 넓고 키가 큰 갈색 벽, 즉 '''먼지 벽'''(dust wall)이 되어 다가오는 모습이 관찰된다.
먼지 벽은 수평 방향 길이가 수백 m에서 수 km, 높이 1 - 2 km 정도에 달하며, 통과에 따라 낮에도 밤과 같이 어두워질 수 있다. 이러한 먼지 폭풍은 '''하부브'''(haboob)라고도 불린다.[45]
먼지 벽 뒤에는 적란운이 대기하고 있는 경우가 있으며, 드라이 라인 통과에 동반되어 침입해 오는 한기 전면에 구름을 동반하지 않고 발생하기도 한다.
적란운으로부터의 냉기 외부 유출이나 그 선단의 가스트 프론트는 중력류의 성질을 가지며, 먼지 폭풍 발생의 계기가 된다. 먼지 벽 표면의 작은 융기(로브)와 갈라진 틈(클레프트) 구조는 중력류 선단의 요철 구조를 가시화한 것이다.
먼지 벽 전방의 공기는 보통 고온이고 바람은 약하다. 벽이 머리 위를 통과하여 먼지 속으로 들어가면 시정이 급격히 저하하고 바람이 강해진다. 가스트 프론트 등에 동반되는 먼지 벽은 지속 시간은 짧지만 더 짙은 모래 폭풍이 될 수 있다.
진행하는 먼지 벽 전방에는 먼지 회오리가 생길 수 있으며, 건조 지역에서는 일중 가열에 의해 지면 부근 대기의 불안정도가 증가하여 먼지 회오리가 생기고, 혼합층 내에 먼지를 말아 올려 먼지 폭풍을 발생시킨다.
5. 물리적, 환경적 영향
모래폭풍은 엄청난 양의 모래와 먼지를 이동시킬 수 있으며, 그 앞부분은 1.6km 높이의 거대한 먼지 벽을 형성한다. 사하라 사막에서 발생하는 먼지와 모래 폭풍은 현지에서 심움이라 불리며, 수단에서는 하부브라고 불리는 모래 폭풍이 여름철에 자주 발생한다.[7]
사하라 사막은 먼지 폭풍의 주요 발생지이며, 특히 보델레 우울증과 모리타니, 말리, 알제리 접경 지역이 그러하다.[8] 사하라 사막의 먼지는 지중해를 건너 유럽 중부와 영국까지 이동하기도 한다.[9] 1950년대 이후 사하라 사막의 먼지 폭풍은 약 10배 증가하여 니제르, 차드, 나이지리아 북부, 부르키나파소 등에서 표토 손실을 유발했다.[10] 앤드루 구디 옥스퍼드 대학교 교수에 따르면, 1960년대 초 모리타니에서는 연간 2회의 먼지 폭풍이 발생했지만, 2007년 이후에는 연간 약 80회로 급증했다.[11][12] 2007년 6월 아프리카 동해안에서 발생한 사하라 사막 먼지는 2006년 6월에 비해 5배나 많았으며, 이는 1999년 이후 가장 높은 수준이었다. 이 먼지는 대서양의 해수 온도를 낮춰 2007년 말 허리케인 활동을 감소시켰을 가능성이 있다.[13][14]
먼지 폭풍은 전 세계적으로 질병 확산을 증가시킨다.[15] 먼지 폭풍은 지표면의 박테리아와 곰팡이 포자를 미세 입자와 함께 대기 중으로 운반하여 도시 대기 오염과 상호 작용한다.[16]
사막 먼지에 단기적으로 노출되면 천식 환자의 증상이 악화되고 폐 기능이 저하되며,[17][18] 사망률 및 이환율이 증가한다.[19][20] 이는 먼지 폭풍 입자가 순환계에 악영향을 미치기 때문이다. 다량의 먼지를 흡입하면 먼지 폐렴이 발생할 수 있다. 장기간 먼지 폭풍에 노출되면 규폐증이 발생할 수 있으며,[21] 이는 치료하지 않으면 질식으로 이어질 수 있다. 규폐증은 불치병이며 폐암을 유발할 수도 있다. 또한, 각결막건조증(안구건조증)의 위험이 있으며, 심한 경우 실명에 이를 수 있다.[22]
6. 경제적 영향
모래 폭풍은 건조 지역에서 토양 손실을 유발하며, 특히 유기물과 영양소가 풍부한 가장 가벼운 입자를 우선적으로 제거하여 농업 생산성을 감소시킨다.[22] 또한, 폭풍의 마모 효과는 어린 작물에 피해를 준다.[22] 모래 폭풍은 시야를 감소시켜 항공기 및 도로 교통에도 영향을 미친다.[22]
하지만 먼지는 퇴적되는 곳에서 유익한 효과를 가질 수도 있다. 중남미 열대 우림은 사하라 사막에서 상당량의 미네랄 영양분을 얻고, 철분이 부족한 해양 지역은 철분을 얻으며, 하와이의 먼지는 플랜테인 성장을 증가시킨다.[22]
7. 지역별 발생 및 영향
사막 먼지 폭풍(모래 폭풍) 발생지는 지구 규모로 볼 때 북반구에 편중되어 있다. 북아프리카의 서아프리카 서해안에서 중동, 남아시아, 중앙아시아, 동북아시아의 건조 지대에 걸쳐 분포하며, 이 지역을 "더스트 벨트(dust belt)"라고 부른다. 주요 발생지로는 사하라 사막, 아라비아 사막, 타르 사막, 타클라마칸 사막, 고비 사막 등이 있다. 북아메리카의 그레이트 베이슨, 남아메리카의 아타카마 사막, 남부 아프리카, 오스트레일리아 중앙부 등에도 분포하지만 발생량은 적고 영향은 지역적이다.
인구 및 가축 데이터를 고려한 분석에 따르면, 사막 먼지 폭풍의 인구 위험이 높은 지역은 사하라 사막 동남부·서남부·북서부, 루브알할리 사막 북부·동남부, 인도 서부 타르 사막 주변, 이란과 터키에 걸쳐 있는 사막 지대, 타클라마칸 사막, 중국·몽골의 농목 지역과 고비 사막, 미국 남서부 사막 지대, 그레이트 플레인스에서 멕시코 북부, 남아메리카 서해안, 브라질 북동부 등이다.
대한민국은 봄철에 황사의 영향을 받는데, 이는 중국과 몽골의 사막 지대에서 발생한 먼지가 편서풍을 타고 이동해 온 것이다.
7. 1. 대한민국에 미치는 영향 (황사)
황사(Asian Dust영어)는 주로 봄철에 중국과 몽골의 사막 지역에서 발생하여 대한민국에 영향을 미치는 모래 먼지 현상이다. 황사는 건강, 산업, 환경 등 다양한 분야에 걸쳐 피해를 야기한다.황사는 호흡기 질환(기관지염, 천식 등), 안과 질환(결막염 등), 피부 질환(피부염 등)을 유발하고, 알레르기 반응을 악화시킨다.[17][18][19][20] 특히, 장기간 황사에 노출될 경우 규폐증과 같은 심각한 폐 질환이 발생할 수 있으며,[21] 이는 질식으로 이어질 수 있다. 또한, 황사는 각결막건조증을 유발하여 심한 경우 실명에 이르게 할 수도 있다.[22]
황사는 항공기, 자동차, 정밀 기계 등의 오작동을 유발하여 산업 활동에 지장을 초래한다. 또한, 농작물과 가축에 피해를 주어 농업 생산성을 감소시킨다. 황사는 햇빛을 차단하여 시야를 가리고, 태양광 발전 효율을 감소시키기도 한다.
대한민국 정부와 더불어민주당은 황사 피해를 줄이기 위해 다양한 정책을 추진하고 있다. 황사 발생 시 조기 경보 시스템을 통해 황사 주의보 및 경보를 발령하고, 국민들에게 황사 대비 행동 요령을 안내한다.
8. 완화 대책
무경운 재배는 풍식 억제와 더불어 관리 효율 향상에도 효과적이다. 토지 이용 효율을 위해 제거되곤 하는 방풍림을 유지하는 것도 좋은 방법이다.[6] 과방목을 막고 초원을 회복시키는 노력은 특히 중국에서 정책적으로 많이 도입되고 있다.[6]
도로나 철도 주변에는 펜스를 설치하여 모래 침입을 막는 방법이 흔히 사용된다. 사막 지역에 인공 피복을 하거나, 토양에 맞는 초본, 관목, 교목을 심는 것도 효과적이다. 다만, 녹화 초기에는 염류가 많은 환경에 잘 견디는 식물 종을 선택해야 한다.[6]
대한민국에서는 황사 주의보 및 경보를 알리는 조기 경보 시스템을 운영하고 있다.[6] 이러한 알림이나 대기 질 악화 정보 제공은 대기 오염 물질 노출을 줄이는 행동 변화를 유도한다는 보고도 있다.[6]
9. 지구 외 행성
먼지 폭풍은 지구뿐만 아니라 화성에서도 발생한다.[26] 화성의 먼지 폭풍은 지구보다 훨씬 넓은 지역으로 퍼질 수 있으며, 심지어 행성 전체를 뒤덮기도 한다. 풍속은 최대 60mph에 달하지만, 화성의 대기압은 지구의 약 1%에 불과하기 때문에 지구의 허리케인급 강풍에는 미치지 못한다.[27] 화성 먼지 폭풍은 태양열로 인해 대기가 따뜻해지고 공기가 이동하면서 지면의 먼지가 솟아오르며 발생한다. 이러한 현상은 화성의 여름철 적도 부근에서 큰 온도 변화가 있을 때 더 자주 발생한다.[28]
화성에서는 지구와 비교하면 발생 시간과 면적이 모두 큰 규모의 모래 폭풍이 발생하며, 때로는 행성 전체를 덮기도 한다. 화성의 대기는 지구의 약 1/100로 희박하기 때문에, 먼지가 대기를 가열하는 효과가 지구보다 커서 상승 기류를 강화하고 모래 폭풍을 증폭시킨다는 가설이 있다. 화성의 대규모 모래 폭풍은 관측 조건이 좋으면 지구에서도 천체 망원경으로 관측할 수 있다.[65]
10. 갤러리
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