태풍의 발생 원인: 자연 재해를 이해하는 첫걸음 1편

 

태풍은 해수면 온도가 약 26.5도 이상인 열대 해역에서 발생하는 강력한 폭풍으로, 강한 바람과 많은 강수를 동반합니다. 해수면 온도와 대기 불안정성에 의해 형성되어 주로 서쪽이나 북서쪽으로 이동하며, 육지에 상륙 시 큰 피해를 초래할 수 있습니다. 1편에서는 태풍의 발달 과정에서 소멸까지 알아 보겠습니다. 실시간 태풍 정보는 다음 바로가기를 클릭하여 주십시요.

 

 

태풍 발생 - 초기 조건

태풍은 열대 지방에서 발생하는 강력한 폭풍으로 일반적으로 중심부가 낮은 기압으로, 강한 바람과 많은 강수를 동반합니다. 북서 태평양에서 발생하는 태풍, 대서양 및 동부 태평양의 허리케인, 인도양 및 남태평양의 사이클론, 남태평양 해상의 윌리윌리는 열대성 사이클론입니다. 태풍의 형성과 발달은 여러 단계를 거치는데 주요 과정은 아래와 같습니다.

 

태풍 형성의 초기 단계

초기 조건: 태풍은 해수면 온도가 약 26.5도 이상인 온난한 바다에서 충분한 수증기를 공급받아 대기로 올라가는 데 필수적입니다. 뜨거운 바닷물로 인해 상승하는 공기가 주변보다 더 빠르게 상승하면서 대기 중의 수증기가 응축되어 구름과 강수를 형성하면서 대기가 불안정해집니다.

• 해수면 온도: 해수면 온도가 약 26.5도 이상인 온난한 바다 표면은 상승하는 공기에 열과 수분을 제공합니다.
• 대기 습도: 중간 대기권의 습도가 높을수록 상승 공기에서 물방울 형성이 쉬워 구름과 강수를 만듭니다.
• 대기 불안정성: 습하고 따뜻한 공기가 주변보다 빠르게 상승하면서 점점 큰 구름을 만드는 불안정한 대기 조건입니다.
• 코리올리 효과: 지구 자전에 의해 발생하는 코리올리 효과로 저기압 중심 주변으로 공기가 회전하여야 진정한 태풍으로 발달합니다. 대체로 적도에서 약 5도 이상 떨어진 지역에서 코리올리 효과가 충분히 강해져 태풍이 형성됩니다.
• 수직 바람 전단 부족: 전단이 낮아 고도에 따른 바람의 변화가 적을수록 대기 시스템이 더 잘 조직되어 강력한 태풍으로 발전합니다. 수직 바람 전단은 대기의 다른 고도에서 바람의 방향과 속도가 어떻게 변화하는지를 나타내는 기상학적 용어로써 지면 근처의 바람과 상층 대기의 바람 사이의 차이를 말합니다.
• 저기압 중심: 대기 불안정성으로 저기압 중심이 형성되고 이 주변으로 공기가 나선형으로 유입되면서 저기압이 발달합니다. 이 과정에서 중심부 가까이에 위치한 공기는 하강하며 '태풍의 눈'을 형성할 수 있습니다.

 

태풍 발생 - 저기압의 발생

이러한 초기 조건이 충족되면 저기압 시스템은 강력한 열대 폭풍인 태풍으로 발달할 수 있습니다.

저기압의 발생

저기압이 발생: 열대성 폭풍이나 태풍의 발달 과정에서 중요한 단계로 대기 중 불안정한 조건이 만들어진 후, 대기압이 주변보다 낮은 지역이 형성되는 과정입니다. 저기압 중심이 한번 형성되면, 주변 해수의 열과 습기를 끌어들이면서 더욱 강해집니다. 저기압 중심 발달로 풍속이 증가하며 태풍이나 허리케인으로 발전할 수 있는 조건이 만들어집니다. 이러한 발달은 구름 형태, 바람 패턴, 바다의 파도로 관측할 수 있습니다

• 해수면 온도의 영향: 해수면 온도가 약 26.5도 이상이면 많은 양의 수증기가 상승기류를 만들고 주변의 공기보다 더 따뜻하고 습한 조건이 됩니다.
• 대기 불안정성: 더운 바닷물로 인해 상승하는 공기는 주변 공기보다 가벼워 불안정한 대기 상태이고 이러한 불안정성은 공기의 상승을 도와줍니다.
• 수증기의 응축: 습한 공기가 상승하면서 냉각되면 수증기가 응축되어 구름을 형성하며, 이때 잠열(숨은열)이 방출되고 이 열은 더 많은 공기가 상승하는 것을 촉진합니다.
• 저기압 중심의 형성: 지속적 상승 기류와 구름 형성은 저기압 중심을 형성하고, 이 저기압 지역으로 공기가 유입되면서 바람이 발생합니다.
• 나선형 바람의 발생: 지구 자전에 따른 코리올리 효과로 저기압 중심으로 유입되는 공기는 나선형으로 회전하게 됩니다. 북반구에서는 시계 반대 방향으로, 남반구에서는 시계 방향으로 회전합니다.
• 대류의 발달: 저기압 지역에 대류활동이 발달하며 구름은 더 크고 조직화된 구조로 발달하며, 이제 강력한 비와 바람을 수반하는 열대 폭풍으로 발전할 수 있게 준비가 됩니다.

태풍 발생 - 열대 저기압 형성

열대 저기압 형성: 이 단계는 저기압 지역의 발달 과정으로 일련의 대기 상태와 아래와 같은 조건들이 상호작용하여 열대 폭풍으로 발전이 시작이 됩니다. 열대 저기압의 형성은 태풍 발달, 강도, 이동 경로를 결정하는 중요한 역할을 합니다.

• 기압 감소: 저기압 지역에서 대기가 상승하여 주변 지역보다 기압이 낮아지며 열대 폭풍이 형성될 수 있는 잠재적인 중심이 됩니다.
• 대류 세포 형성: 상승 기류가 지속되면서 대기 중의 습한 공기가 냉각되고 물방울이 응축되어 구름을 형성합니다. 이 구름은 대류 세포(convection cells)를 형성하여 열을 대기 상층부로 옮기고 더 많은 공기가 상승하도록 합니다.
• 순환 발달: 상승 기류와 하강 기류의 조합으로 인해 더욱 발달된 순환이 이루어지면서 중심 가까이에서는 공기가 상승하고, 멀리에서는 공기가 하강합니다. 이 순환은 폭풍의 엔진 역할을 하며, 저기압 지역의 발달을 돕습니다.
• 열적 엔진의 형성: 열대 저기압은 바다에서 끌어올린 열과 수분을 사용하여 자신만의 열적 엔진을 만들며, 에너지를 획득하고 자체적인 구조를 유지합니다.
• 바람의 조직화: 저기압 중심 주변의 바람이 나선형으로 조직화되어 폭풍의 회전 구조가 형성되며, 이 바람은 저기압 중심으로 공기를 끌어들여, 구름과 강수 활동을 촉진합니다.
• 눈(Eye)의 형성 초기 단계: 열대 저기압이 발달함에 따라, 중심에서는 공기가 내려가기 시작하여 '눈'이 형성될 수 있는 조건을 만듭니다. 이 '눈'은 폭풍이 태풍으로 발전할 때 더욱 명확하게 구분될 수 있습니다.

태풍(폭풍) 발달

태풍 발생 - 태풍 발달

태풍 발달: 열대 폭풍이 계속해서 에너지를 획득하면서 중심 근처에서 바람이 더욱 강해지며, 최대 지속 풍속이 시속 118킬로미터를 초과하면 태풍으로 분류됩니다. 태풍의 중심, 즉 눈은 상대적으로 고요하고, 눈벽에서는 가장 강한 바람과 비가 발생합니다.

• 중심의 발달: 열대 저기압이 강해짐에 따라, 저기압 중심부는 더욱 잘 정의되고 조직화됩니다. 중심부 주변의 바람이 더욱 강하게 나타나고, 시스템이 자체적인 순환을 더 확고하게 유지합니다.
• 풍속 증가: 태풍 중심 주변의 바람 속도가 점차 증가합니다. 이때의 바람은 구름대를 형성하고, 강한 비와 함께 순환을 더욱 강화합니다.
• '눈' 형성: 발달하는 태풍의 가장 두드러진 특징 중 하나는 ‘눈’의 형성입니다. '눈'은 태풍의 중심부로 둘러싸인 상대적으로 고요한 지역으로, 이 지역에서는 바람이 약하고 맑은 하늘이 관찰됩니다.
• '눈벽'의 발달: '눈' 주변에는 강력한 바람과 폭우를 동반한 '눈벽'이 형성되며, 가장 강한 바람이 불고 가장 강한 강수 활동이 일어나는 지역입니다.

• 에너지의 지속적인 획득: 따뜻한 해수면으로부터 계속 열 에너지와 수증기를 얻어 태풍을 구동하는 열역학적 엔진으로 작용합니다.
• 강수 및 구름 발달: 상승하는 습한 공기는 대규모 구름을 형성하고 강수를 촉진하는데 이 과정은 태풍 주변에 거대한 구름 시스템을 만들어냅니다.
• 외곽 순환의 확장: 태풍은 점차 외곽으로 순환을 확장시켜 그 영향력을 더 멀리까지 뻗어나가면서 태풍의 피해 범위도 넓어질 수 있습니다.
• 태풍의 강도와 분류: 세계기상기구(WMO)는 열대저기압 중에서 중심 부근의 최대풍속이 33㎧ 이상이면 태풍(TY), 25~32㎧이면 열대폭풍(STS), 17~24㎧이면 열대폭풍(TS), 17㎧ 미만이면 열대저압부(TD)로 구분한다. 아래 표는 이를 정리한 것으로 대한민국은 열대폭풍 이상을 태풍이라 한다.

중심부근 최대풍속	세계기상기구(WMO)	대한민국/일본
17㎧ 미만	열대저압부(TD : Tropical Depression)	열대 저압부
17㎧ ~ 24㎧	열대폭풍(TS : Tropical Storm)	태풍
25㎧ ~ 32㎧	강한 열대폭풍(STS : Severe Tropical Storm)
33㎧ 이상(118km/h)	태풍(TY : Typhoon)

 

태풍 발생 - 태풍 이동

태풍 이동 경로: 태풍은 주변의 대기 환경과 해류의 영향을 받으며, 이동 경로와 속도는 주변의 고기압 시스템과 제트기류의 영향을 받습니다. 대기 중 상층부의 바람 패턴, 지형적 요인, 해양의 상태, 다른 기상 시스템과의 상호작용으로 이동 경로가 영향을 받으며, 태풍이 어디로 이동하고 어느 지역에 영향을 줄 것인지를 예측하는 데 중요합니다. 아래 그림은 기상청 자료로 각 태풍의 발생 지역에 따라 구분되어 있습니다.

① 북대서양 서부, 서인도제도 부근

② 북태평양 동부, 멕시코 앞바다

③ 북태평양의 동경(東經) 180˚의 서쪽에서 남중국해

④ 인도양 남부(마다가스카르에서 동경 90˚까지 및 오스트레일리아 북서부)

⑤ 벵골만과 아라비아해

①, ②, ③지역은 7~10월에 많이 발생하며, ④, ⑤지역은 4~6월과 9~12월에 많이 발생한다.

태풍 발생 지역(기상청)

다음은 태풍의 이동 경로를 결정하는 주요 요인입니다.

• 고기압 시스템: 일반적으로 주변 고기압 시스템의 가장자리를 따라 이동하는데 북서 태평양에서는 서태평양 고기압이 태풍의 이동 경로를 크게 지배합니다.
• 상층 바람: 대기 상층부의 스티어링 바람(steering winds)을 따라 이동하는데 제트기류와 같은 강한 상층 바람 패턴은 태풍이 이동할 방향과 속도에 영향을 줄 수 있습니다.
• 코리올리 효과: 지구 자전으로 인한 코리올리 효과는 태풍이 북반구에서는 시계 반대 방향, 남반구에서는 시계 방향으로 회전하면서 이동하게 만듭니다.
• 지형적 요인: 육지와 해안선은 태풍의 이동 경로에 영향을 주는데 육지에 상륙하면 마찰과 열원의 감소로 인해 태풍이 약화됩니다.
• 해양 조건: 따뜻한 해양 조건은 태풍에 에너지를 제공하나 차가운 해류는 태풍의 강도를 약화시킬 수 있습니다.
• 다른 기상 시스템과의 상호작용: 다른 열대성 저기압이나 태풍, 비열대성 저기압과의 상호작용도 태풍의 경로와 강도에 영향을 미칠 수 있습니다.

이동 경로 예측의 중요성은 아무리 강조를 하여도 부족합니다.

• 예보 및 경보: 정확한 예상 이동 경로를 파악하는 것은 사람들의 생명과 재산을 보호를 위한 중요한 이유입니다.
• 대비 계획: 예상되는 태풍의 경로에 있는 지역은 대피 준비 및 비상 대응 체계 구축에 필수적입니다.
• 해상 및 항공 안전: 해상 및 항공 활동에 영향을 주어 해당 영역에서의 안전 조치에 중요한 정보를 제공합니다.

태풍 소멸

태풍 소멸: 태풍이 육지에 상륙하거나 차가운 물로 이동하면 에너지 공급이 줄어들어 점차 약화되고 마침내 소멸합니다. 만약 육지에 상륙할 때 강한 바람과 폭우로 인해 심각한 피해를 입힐 수 있습니다. 태풍이 소멸하는 여러 가지 원인과 과정은 다음과 같습니다:

• 해수면 온도의 감소: 태풍은 따뜻한 해수면으로부터 에너지를 얻습니다. 태풍이 차가운 물로 이동하게 되면, 에너지 공급이 감소하고 태풍의 강도는 점차 약화됩니다.
• 육지 상륙: 태풍이 육지에 상륙하면 마찰력이 증가하여 순환 시스템이 불안정해집니다. 또한, 육지는 바다와 달리 지속적인 열과 습기를 공급할 수 없기 때문에 태풍은 에너지를 더 이상 획득할 수 없어 약화됩니다.
• 수직 바람 전단의 증가: 태풍이 다른 기압 시스템의 영향을 받거나, 상층 대기의 바람 패턴이 변할 경우, 수직 바람 전단이 증가할 수 있습니다. 이는 태풍의 구조를 불안정하게 하고 에너지가 분산되게 만들어 태풍을 약화시킵니다.
• 건조 공기의 유입: 태풍 주변으로 건조한 공기가 유입되면, 이는 태풍 내부의 습한 공기와 혼합되어 대류 활동을 감소시킵니다. 대류 활동의 감소는 태풍의 에너지 생산을 줄여 태풍이 약화되는 결과를 가져옵니다.
• 대류활동의 감소: 태풍이 충분한 습기나 열을 획득하지 못하면 대류활동이 점차 감소합니다. 대류는 태풍의 엔진과 같으며, 이 활동이 줄어들면 태풍의 강도는 점차 약해집니다.
• 에너지 소진: 태풍이 지속적으로 주변보다 낮은 기압을 유지하기 위해 에너지를 소모하는데 에너지원이 고갈되면 태풍은 더 이상 자체를 유지할 수 없게 되고 점차 소멸됩니다.

태풍이 소멸하면서 발생할 수 있는 현상들은 다양하며, 그 영향은 태풍의 강도, 이동 경로, 그리고 상륙 지역의 지형적 특성에 따라 달라질 수 있습니다. 다음은 태풍이 소멸하면서 일어날 수도 있는 상황입니다.

• 강한 강우: 태풍이 소멸 과정에서도 여전히 대량의 수증기를 함유하고 있기 때문에, 많은 양의 강우를 유발할 수 있습니다. 이는 홍수나 산사태를 초래할 수 있습니다.
• 강풍: 태풍의 강풍은 소멸 단계에도 계속될 수 있으며, 이는 나무가 쓰러지거나 건물에 손상을 입힐 수 있습니다.
• 해일 및 폭풍 해일: 태풍의 강력한 바람과 낮은 기압은 바다 수위를 상승시켜 해일이나 폭풍 해일을 발생시킬 수 있습니다. 이는 해안 지역에서 큰 피해를 야기할 수 있습니다.
• 낙뢰 및 천둥: 태풍 관련 대류 활동으로 인해 낙뢰와 천둥이 발생할 수 있습니다.
• 고립된 토네이도: 태풍의 변칙적인 기상 조건은 때때로 작은 규모의 토네이도를 발생시킬 수 있으며, 이는 추가적인 피해를 일으킬 수 있습니다.
• 대기 상태의 급변: 태풍이 소멸하면서 주변의 대기 상태는 빠르게 변할 수 있으며, 이는 기온 변화, 습도 변화 등을 포함할 수 있습니다.

 

 

2편 - 태풍의 영향, 대비책, 안전 수칙

 

지금까지 태양이 적도 부근에서 해수 온도를 올리면서 시작하여 태풍이 소멸되면서 사람에게 미치는 영향까지 알아보았습니다. 제2편에는 다음과 같은 내용을 살펴보겠습니다.

 

1. 태풍의 영향

• 자연적 영향: 태풍이 자연환경에 미치는 영향(비, 바람, 파도 등)
• 사회적 영향: 경제, 인프라, 인간 생활에 미치는 영향
• 사례 연구: 과거의 주요 태풍 사례를 통해 실제 영향

2. 대비책과 안전 수칙

• 개인 차원의 대비책: 태풍에 대비해 개인이 취할 수 있는 조치
• 공동체 차원의 대비책: 지역사회 또는 정부가 실행할 수 있는 대비책
• 안전 수칙: 태풍 발생 시 지켜야 할 안전 수칙과 비상 행동 지침