적란운

3. 특징

적란운은 높이 솟아오르며, 전형적으로 더 작은 적운을 동반한다. 운저는 수 킬로미터(km)에 걸쳐 넓게 퍼지거나, 수십 미터(m) 정도로 작을 수도 있으며, 대류권 내의 낮은 고도에서 높은 고도까지 차지한다. 대략 200m 에서 4000m 고도에서 형성된다. 일반적인 운정은 보통 12000m에 이르며, 비정상적으로 높은 것은 20000m 정도를 넘고, 극단적인 경우에는 21000m 이상으로 높다고 알려져 있다.^[2][3]

잘 발달된 적란운은 윈드 시어 또는 기온 역전에 의해 발생된 납작한 모루구름 모양의 상단(모루 돔)이 특징이며, 이는 평형 고도 근처의 대류권계면에서 발생한다. 모루의 선반은 주요 구름의 수직 요소보다 수 킬로미터(km) 앞서 형성될 수 있으며, 번개를 동반한다. 때때로, 상승하는 기류 덩어리는 (운동량 때문에) 평형 고도를 초과하여 오버슈팅 톱을 형성하며, 이는 최대 기류 고도에서 정점에 이른다. 수직으로 발달할 때, 이 모든 구름 중에서 가장 큰 구름은 일반적으로 세 구름 영역을 모두 통과한다. 가장 작은 적란운조차도 주변 구름을 압도한다.

적란운 폭풍 세포는 대류성의 쏟아지는 비 (종종 강수 띠 형태로 나타남)와 돌발 홍수를 일으킬 수 있으며, 강풍도 동반할 수 있다. 대부분의 폭풍 세포는 약 20분 후에 강수로 인해 상승 기류보다 더 많은 하강 기류가 발생하여 에너지가 소멸되면서 소멸된다. 그러나 지구 대기에 충분한 불안정과 수분이 있는 경우(예: 더운 여름날), 한 폭풍 세포에서 뿜어져 나오는 수분과 돌풍 전선은 몇 킬로미터(km) 떨어진 곳에서 새로운 세포가 형성되도록 할 수 있다. 이 과정은 뇌우의 형성(및 쇠퇴)을 몇 시간 또는 며칠 이상 지속되게 한다. 적란운은 특히 강한 강설량과 눈보라 조건을 동반하는 "뇌설"이라고 하는 위험한 겨울 폭풍으로 발생할 수도 있으며, 강한 바람과 함께 가시성을 더욱 감소시킨다. 그러나 적란운은 열대 지역에서 가장 흔하며, 중위도의 따뜻한 계절에는 습한 환경에서도 자주 발생한다.^[10] 적란운 하강 기류에 의해 발생하는 먼지 폭풍은 하부브이다.

3. 1. 웅대 적운과의 차이점

3. 2. 발달 단계

• '''발달 단계'''

• '''성숙 단계'''

• '''소멸 단계'''

4. 발생 원인

적란운과 그 전 단계인 적운은 보통 대기의 불안정 상태에서 수직으로 크게 발달한다. 전형적으로 지표면 부근이 따뜻해지는 여름철 맑은 날이나 상공에 한기가 유입되었을 때 잘 발달한다.^[10]

예를 들어, 바람이 산을 넘어가거나 지표면이 가열되어 공기가 팽창하면서 위로 올라간다. 위로 올라간 공기는 기압이 낮아져 기온이 내려간다. 주위와 섞이지 않는 단열 과정으로 가정하면, 습도가 100%에 도달하지 않은 공기 덩어리는 1km당 9.8℃씩 온도가 내려간다(건조 단열 감률). 냉각되어 습도 100%에 도달하고(포화) 더 위로 올라가면, 포화된 공기 덩어리는 1km당 약 5℃씩 온도가 내려간다(습윤 단열 감률). 주위 대기는 대략 평균 1km당 약 6℃씩 온도가 내려가는 환경(기온 감률)에 있는데, 매우 건조한 공기라면 계속 올라가면 주위보다 차가워져 상승이 억제되지만, 습한 공기라면 도중에 응결하여 더 긴 거리를 주위보다 따뜻하게 부력이 작용하는 상태로 상승할 수 있다. 대기는 대개 이러한 상태(조건부 불안정)에 있다. 지표면이 따뜻해지거나 상공이 차가워지면 대기의 기온 감률이 증가하여 공기 덩어리를 더 오래 상승시키는 방향으로 작용한다.

또한, 두꺼운 공기층이 위로 올라간다고 가정하면, 고도가 높아질수록 습도가 낮아지는(엄밀히는 상당온위가 감소하는) 공기층은 윗부분은 포화되지 않고 빠르게 냉각되지만, 아랫부분은 위로 올리는 도중에 포화되어 천천히 냉각된다. 따라서 위로 올릴수록 온도 차가 커져 불안정도가 증대하는 상태(대류 불안정)가 된다. 따뜻하고 습한 공기가 유입되면 대류 불안정도가 커져 적란운이 발달하기 쉬워진다. 대류 불안정은 공기층을 위로 올리는 기류, 교란이 있으면 불안정하지만 없으면 안정적이므로 포텐셜 불안정, 일사 가열에 의해 발생하기 쉬우므로 열적 불안정이라고도 한다.

적란운의 발생 가능성을 직접적으로 설명하는 것은 잠재 불안정이다. 어느 시점의 기온을 나타낸 단면도를 사용하여 설명하면, 지표면의 공기 덩어리는 건조 단열선을 따라 상승 응결 고도(LCL)에 도달하여, 습윤 단열선을 따라 자유 대류 고도(LFC)를 경유하여 평형 고도(EL)에 이른다. 교란이나 가온 상승에 의해 공기를 자유 대류 고도까지 올리면, 그 이후는 공기 자체의 부력에 의해 평형 고도까지 계속 상승한다. 상승 응결 고도는 거의 구름 밑면 고도, 평형 고도는 거의 구름 꼭대기 고도에 해당한다. 그림 중의 대류 억제(CIN)는 그 면적이 대류를 억제하는 힘의 크기를 나타내고, 대류 유효 위치 에너지(CAPE)는 그 면적이 대류를 촉진하는 힘의 크기를 나타낸다.

5. 종류

국제 구름 도감(International Cloud Atlas)에 따르면, 적란운은 다음과 같이 분류된다.

• 종 (Species)
• 털 없는 구름 (Calvus): 둥근 돔 형태의 꼭대기를 가진 흰색의 덩어리 모양 적란운이다. 털 구름으로 발달하기 전 단계이다.
• 털 구름 (Capillatus): 꼭대기 부분이 털이나 깃털처럼 섬유질 구조를 가진 적란운으로, 권운과 유사한 형태를 띤다.

• 부변종 (Supplementary features)
• 강수운 (Praecipitatio): 비나 눈 등의 강수를 동반하는 적란운이다. 강수 기둥 형태로 나타나는 경우가 많다.^[9]
• 꼬리 구름 (Cauda): 적란운 아래쪽에 꼬리처럼 덧붙은 구름이다.^[35]
• 두겁 구름 (Pileus): 적란운 꼭대기에 모자를 씌운 듯한 형태의 구름이다.
• 젖꼭지 구름 (Mammatus): 구름 밑면에 유방 모양의 돌출부가 있는 현상이다.
• 아치 구름 (Arcus): 뇌우 유출의 선두와 관련된 낮고 수평적인 구름 형태이다.^[5] 롤 구름과 선반 구름이 있다.
• 깔때기 구름 (Tuba): 구름 기저에서 매달린 기둥 모양의 구름으로, 깔때기 구름 또는 토네이도로 발전할 수 있다. 매우 낮게 드리워질 수 있으며, 때로는 지면에서 20m 정도 높이에 위치하기도 한다.
• 조각 구름 (Pannus): 강수 현상에서 형성되는 프랙투스 종 구름의 하층을 동반한다.^[6]
• 베일 구름 (Velum): 적란운 중간 부분 주위에 형성되는 얇은 수평 시트 형태의 구름이다.^[7]

• 특수 형태
• 화염 적란운 (Pyrocumulonimbus): 화산 폭발이나 산불과 같이 대기가 아닌 열과 응결 핵의 급속한 증가로 형성되는 구름이다.

6. 영향

적란운은 여러 가지 기상 현상을 동반하여 때때로 심각한 피해를 일으킨다.

뇌우는 보통 여러 적란운이 모여 발생하며, 각 적란운은 30분에서 1시간 정도 지속되지만, 전체적으로는 2~3시간 동안 천둥이 지속될 수 있다. 적란운은 발달기에는 구름 전체에 상승 기류가 있고, 성숙기에는 빗방울이 성장하여 강수가 시작되면서 하강 기류로 바뀐다. 쇠퇴기에는 구름 대부분이 하강 기류로 덮여 비가 계속 내리지만 구름은 점차 사라진다.^[10]

구름 속 얼음 알갱이가 부딪히거나, 구름 내부의 +전기와 -전기, 또는 구름 하부의 -전기와 대지의 +전기가 만나면 대량의 전기가 발생하여 번개가 친다. 번개가 치면 주변 공기가 팽창하면서 천둥 소리가 난다. 번개는 매우 빠르지만 소리는 상대적으로 느려 천둥소리가 늦게 들리는 것이다.^[10]

적란운은 소나기성 강수를 동반하며, 시간당 수십 mm의 강한 비가 내릴 수 있다. 때로는 우박이나 돌풍을 동반하기도 한다. 층운의 비와는 다르게 강도 변화가 크다.^[15][14]

낙뢰는 구름 아래나 주변 10km 범위에서 발생하므로, 천둥 소리가 들리면 안전한 곳으로 대피해야 한다. 철근 콘크리트 구조 건물이나 자동차 안이 가장 안전하며, 여의치 않으면 전주나 철탑의 보호 범위 내에서 자세를 낮추는 것이 좋다. 수목은 측격뢰의 위험이 있어 피해야 한다.^[20][21][22]

고립된 적란운의 비는 보통 수십 분 정도 지속되지만, 강도가 강할 때는 침수 피해가 발생할 수 있다. 적란운이 조직화되거나, 수렴대가 유지되거나, 따뜻하고 습한 공기가 하층으로 유입되는 등의 요인으로 인해 강우가 수 시간 이상 지속되면 집중 호우가 발생할 수 있다.

적란운에서 발생하는 돌풍에는 다운버스트와 토네이도 등이 있다. 감쇠기에 하강 기류가 축적된 냉기가 지상에 도달하여 수평으로 퍼지면서 주변의 따뜻한 공기와 충돌하여 가스트 프론트라는 작은 전선을 형성하며, 이 부근에서 돌풍이 불기도 한다.^[10] 불안정도가 높을 때는 다운버스트가 발생하여 돌풍 피해를 일으키기도 한다. 구름 하부에 기류의 소용돌이가 생기면 토네이도로 발달할 수도 있는데, 메조사이클론이 있는 슈퍼셀이나 국지적인 전선 부근에서 발생하는 경우가 많다.^[29]

슈퍼셀은 상승 기류와 하강 기류 영역이 분리되어 적란운의 수명이 길어진 형태이다. 구름 전체가 천천히 회전하며(메조사이클론), 앤빌 부분과 오버슈트라는 구름 융기 부분이 나타난다.

6. 1. 항공기 운항

7. 한국에서의 적란운

한국에서 적란운은 주로 여름철에 자주 발생하며, 일본과 유사하게 여름의 정경으로 여겨진다. "적란운", "입도운", "소나기 구름"은 하이쿠에서 여름을 나타내는 계절어로 사용된다.^[37][38][39]

적란운은 대류성의 쏟아지는 비(종종 강수 띠 형태로 나타남)와 돌발 홍수를 일으킬 수 있으며, 강풍도 동반한다. 대부분의 적란운은 약 20분 후 소멸되지만, 지구 대기에 충분한 불안정과 수분이 있는 더운 여름날에는 하나의 적란운에서 발생한 수분과 돌풍 전선이 새로운 적란운을 형성하여 뇌우가 몇 시간 또는 며칠 이상 지속될 수 있다. 적란운은 열대 지역에서 가장 흔하며, 중위도의 따뜻한 계절에는 습한 환경에서 자주 발생한다.^[10]

겨울철에는 강한 강설량과 눈보라를 동반하는 "뇌설"이라는 위험한 폭풍으로 발생하기도 하며, 강한 바람과 함께 가시성을 더욱 감소시킨다. 적란운 하강 기류에 의해 발생하는 먼지 폭풍은 하부브라고 불린다.

8. 같이 보기

• 뇌우
• 악천후
• 토네이도
• 집중호우
• 낙뢰
• 우박
• 기상 레이더
• 슈퍼셀
• 멀티셀
• 선상 강수대

참조

_[1] 서적 Cumulonimbus, International Cloud Atlas https://archive.org/[...] 2014-11-28
_[2] 웹사이트 Wild World of Clouds https://spaceplace.n[...] NASA.com
_[3] 웹사이트 Factors Influencing Thunderstorm Height http://www.theweathe[...] theweatherprediction.com 2016-07-15
_[4] 서적 Species, International Cloud Atlas https://archive.org/[...] 2014-08-26
_[5] 서적 National Audubon Society Field Guide to Weather https://archive.org/[...] Alfred A. Knopf
_[6] 백과사전 Pannus http://www.oxfordref[...] Oxford University Press 2014-08-10
_[7] 서적 Features, International Cloud Atlas https://archive.org/[...] 2014-08-26
_[8] 웹사이트 Cumulonimbus Incus http://epod.usra.edu[...] Universities Space Research Association 2009-08-05
_[9] 서적 The Weather Identification Handbook The Lyons Press
_[10] 웹사이트 Flying through 'Thunderstorm Alley' https://www.nst.com.[...] 2014-12-31
_[11] 서적 Extreme Weather https://archive.org/[...] Black Dog & Leventhal Publisher
_[12] 웹사이트 A Severe Weather Primer: Questions and Answers about Thunderstorms http://www.nssl.noaa[...] National Oceanic and Atmospheric Administration 2006-10-15
_[13] 문서 『気象観測の手引き』p.51.
_[14] 웹사이트 Descriptions of clouds as observed from aircraft > Cumulonimbus https://cloudatlas.w[...] WMO 2023-02-23
_[15] 문서 『雲・空』pp.100-111.
_[16] 문서 『雲・空』pp.176-179.
_[17] 웹사이트 Appendix 1 - Etymology of latin names of clouds https://cloudatlas.w[...] WMO 2023-02-23
_[18] 뉴스 積雲 https://www.bioweath[...] バイオウェザー 2008-07
_[19] 웹사이트 Chapter 15. Observation of clouds https://library.wmo.[...] World Meteorological Organization 2017-01-01
_[20] 학술논문 1991年度藤原賞受賞記念講演-人体への落雷と安全対策 https://www.metsoc.j[...] 日本気象学会 1992-04
_[21] 학술논문 連載:実践的な人体への落雷防護方法 雷の接近の予知、検知 電気設備学会 2008-10
_[22] 웹사이트 雷から命を守るための心得 https://www.saej.jp/[...] 日本大気電気学会 2023-03-06
_[23] 웹사이트 Cumulonimbus (Cb) > Explanatory remarks and special clouds https://cloudatlas.w[...] WMO 2023-02-23
_[24] 웹사이트 雲の種類とその特徴を教えてください。 https://official.rik[...] 理科年表
_[25] 웹사이트 Main differences between Cumulonimbus and similar clouds of other genera https://cloudatlas.w[...] WMO 2023-03-05
_[26] 문서 「シビア現象の監視・予測について」、pp.58, 60.
_[27] 웹사이트 主な大気パラメータについての解説 https://www.data.jma[...] 気象庁 2022-08-16
_[28] 문서 「シビア現象の監視・予測について」、pp.9, 58, 60.
_[29] 웹사이트 竜巻などの激しい突風とは https://www.jma.go.j[...] 気象庁
_[30] 서적 『航空知識のABC』1996年
_[31] 서적 『航空知識のABC』1996年
_[32] 문서 『雲・空』p.12.
_[33] 웹사이트 Cloud classification summary https://cloudatlas.w[...] WMO 2017-01-01
_[34] 문서 日本語訳未確定。壁雲などの案がある。
_[35] 문서 日本語訳未確定。尻尾雲などの案がある。
_[36] 문서 日本語訳未確定。流入帯雲(りゅうにゅうたいうん)などの案がある。
_[37] 웹사이트 積乱雲 2023-02-23
_[38] 웹사이트 入道雲 2023-02-23
_[39] 웹사이트 夕立雲 2023-02-23
_[40] 간행물 집중호우 대한민국 기상청 2002-06