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[이동인의 기상記] 구름에서 강수까지

기사승인 20-04-03 12:44

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구름은 작고 가벼운 물방울이나 얼음 결정이 모여 공기 중에 머무르는 현상이다. 이러한 구름을 구성하는 물과 얼음은 어떻게 하늘로 갈수 있는지, 그리고 왜 여러 가지 다른 유형의 구름이 형성되는지 알아보자.

수증기의 증발
구름을 구성하는 물 또는 얼음은 기체 형태로 증발에 의해 수증기가 되어 공기 내에서 하늘로 이동한다. 이는 바다, 호수 및 강에서 나오는 물 중 일부가 수증기로 바뀌어 대기로 이동하게 되고, 대기 중의 공기는 상승시 차가워지고 압력이 줄어든다. 공기가 차가워지면 수증기 양은 이전보다 적게 되며, 기압이 떨어져도 공기가 물을 많이 함량 할 수 없다. 이러한 수증기는 작은 물방울이나 얼음 결정이 되어 구름을 형성한다.

수증기 응결에 의한 구름 형성
수증기가 물방울로 응결시, 응결핵이라 불리는 먼지나 꽃가루 등의 입자가 있을 때 보다 쉽게 응결이 일어난다. 이러한 응결 과정이 충분한 양만큼 이루어지면 구름이 형성된다.

구름 형성의 여러가지 방법
어떤 구름은 지구표면에서 공기가 따뜻해지고 상승할 때 형성된다. 지표면 위에서 가열된 공기덩어리는 주위의 공기보다 가볍고 밀도가 낮아져 상승하기 시작한다.  공기덩어리가 상승하면 압력과 온도가 낮아져 수증기가 응결되고, 충분한 수분으로 이루어질 때 구름이 형성된다.(권운, 적란운 등)

또 다른 구름은 바람이 산맥 또는 지형의 측면으로 불면서 공기덩어리를 상층으로 움직이는 과정을 통해 형성되며 이는 경사가 급격하지 않을 경우에도 발생할 수 있다. 이때 공기상승은 공기를 냉각시키고 구름이 형성되게 된다.(층운 등)

또한 저기압 지역에서도 구름이 형성되기도 한다. 저기압 중심에서는 바람이 수렴하여 공기를 상승시키고 이로 인해 구름이 형성된다.(고층운, 고적운, 권적운, 층운, 층적운 등)

두 개의 큰 공기덩어리가 충돌하여 생기는 전선지역에서도 공기가 상승되며 구름이 형성되기도 한다.

△따뜻한 공기가 차가운 공기 위에 있는 온난전선일 경우, 따뜻한 공기는 위쪽으로 밀려 올라가 층운, 고정운 및 고층운 구름에서 높은 권운, 권층운 종류의 구름을 형성한다. 난층운 및 적란운과 같이 비가 내리는 구름도 온난전선에서 형성되는 것이 일반적이다.

△차가운 공기가 따뜻한 공기를 밀어 올리는 한랭전선일 경우, 적운구름의 형성이 일반적이다. 이는 뇌우를 동반하는 적란운 구름으로 발달되기도 하고 난층운, 층적운, 층운 구름 역시 한랭전선으로부터 형성될 수 있다.
 
 
사진=네이버 지식백과
 
 
강수란 구름에서 땅을 향해 떨어지는 물로 정의할 수 있다. 이러한 강수에는 어떤 종류가 있는지 알아보자.

비는 0.5mm보다 큰 물방울 형태의 강수이다. 최대 빗방울 크기는 약 6mm이고, 큰 물방울은 떨어지면서 작은 물방울로 나뉜다. 수증기가 구름으로 응결되면 작은 물방울이 형성되어 구름이 붙잡기에는 너무 커지게 되고 떨어지면서 점점 더 큰 물방울로 커지게 된다. 강수는 강우의 주된 형태이며 따라서 강수라는 용어는 강우와 동의어로 사용된다.

눈은 얼음 결정으로 구성된 강수의 중요한 형태이다. 눈은 하늘에서 떨어지는 얼음으로 각 눈송이는 정교하게 복잡한 얼음 결정 배열을 가지고 있다. 눈송이는 수증기가 승화되거나 기체에서 고체형태의 얼음으로 변할 때 형성된다.

이슬비는 크기가 0.5mm 미만이고 강도가 1mm/h보다 큰 작은 물방울로 공중에 떠다니는 형태를 띤다.

우빙(Freezing Rain)은 비나 이슬비가 섭씨 0도에서 차가운 땅에 닿을 때 형성되며 물방울이 동결되어 얼음 코팅을 형성할 때 발생한다.

진눈깨비는 영하의 온도에서 강우가 공기를 통과할 때 형성되는 얼어붙은 빗방울이며, 이는 하늘에서 떨어지는 슬러쉬와 같다. 빗방울이 땅에 떨어지면서 얼음으로 얼어붙으면서 진눈깨비가 형성되고 보통 우박보다 작고 습하다.

우박은 8mm보다 큰 덩어리로 격렬한 뇌우에서 발생한다. 우박은 보통 둥근 모양으로 하늘에서 떨어지는 큰 얼음 형태이다. 상승하는 공기가 얼음조각이 떨어지지 않도록 할 경우 뇌우 구름 내에서 우박이 형성되고, 매우 차가운 물방울이 얼음조각에 닿아 얼어붙으면 크기가 커진다. 이렇게 커진 얼음덩어리는 더 이상 구름에 머물지 못하고 땅에 떨어진다.

또 다른 강수의 종류
△열대성 저기압 강수 : 열대지역에서 원형 바람이 일어나는 저기압이 큰 영역에서 발생하는 강수로 기압의 차이로 인해 습한 공기의 이동으로 인해 발생한다. 이는 전선형과 비전선형으로 나뉠 수 있다.

△대류형 강수 : 지표면 위에서 공기덩어리는 가열되고, 이 중 가장 가열이 많이 된 공기 덩어리는 상승하여 차가워져 강수로 내리게 된다. 대류성 강수는 대부분 소나기처럼 강한 강수가 많고, 강도는 여러 가지 형태로 나타난다. 대류성 강수의 범위는 직경 10km 미만의 범위이다.

△지형성 강수 : 움직이는 공기 덩어리는 산과 같은 지형과 부딪힐 때가 있는데, 이때 산사면을 타고 공기가 상승하여 응결과 강수를 일으킨다. 주로 풍하측보다 풍상측에서의 강수량이 더 많다.

이동인 부경대 환경대기과학과 교수

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