항공기상(Aviation weather)-3(뇌우)

뇌우

 

뇌우의 상승기류는 수증기가 액화되거나 응축되는데 잠열을 대기로 방출한다. 층운은 대류성 구름이 층을 관통하고 뇌우를 형성하는 동안 다소 안정적인 층으로 형성되는데 이는 거대한 층운에 완전히 묻혀있어 계기 비행에 보이지 않는 위협이 될 수 있다. 끼어있는 뇌우는 구름이나 두꺼운 연무층 안에 있어 보이지가 않는다. 뇌우는 3단계를 거치게 된다(응집, 성장, 소멸). 응집단계에서는 형성되어서 지속적인 상승기류를 생성한다. 이 상승기류는 찬 공기를 안쪽과 위쪽으로 끌고와서 성장 정도가 분당 3,000ft를 넘어간다. 성장 단계는 강우가 시작된다. 이 단계에서 차가운 비는 하강기류의 압축 가열을 늦추고 하강기류는 주변 공기보다 더 차가워져 하강기류를 더욱 가속시킨다. 상승기류는 분당 6,000ft를 넘어선다. 소멸단계에서는 주로 폭풍이 저절로 나가는 하강기류에 의해 대부분 특징지어진다. 기단뇌우는 보통 지표의 가열에서 발생한다. 폭풍이 성장 단계에 있을 때 비가 상승 기류를 통과하거나 바로 옆에 내린다. 강우는 마찰 저항을 유도하고 상승기류를 늦춰서 하강기류로 바꾼다. 그리고 폭풍은 자멸하게된다. 하강기류와 강우는 폭풍의 낮은 부분과 지표를 냉각한다. 그러므로 이는 수증기의 유입을 차단하고 폭풍은 힘을 잃고 소멸해버린다. 이러한 자멸은 20분에서 1시간 정도의 생명주기를 가지고 있다. 뇌우 공기 덩어리는 지표 가열이 원인이기 때문에 오후 중반과 늦은 오후에 육지에서 최대 강도와 빈도에 도달한다. 해안에서 떨어져서 육지의 온도가 가장 시원하고 찬 공기가 상대적으로 따뜻한 물 위로 육지에서 흘러가는 늦은 어두운 때에 최대에 도달한다. 원만한 상태의 뇌우는 보통 기상 시스템과 관련이 있다. 전선, 수렴풍, 상층 기압골이 상승 움직임을 만들고 종종 스콜 라인으로 형성되는 산란 폭풍을 생성한다. 오후의 가열은 이를 심화시킨다. 원만한 상태의 폭풍에서 강우는 상승기류 외부에서 내리며 상승기류가 계속적으로 누그러지지 않도록 한다. 그러므로 성장 단계의 상승기류는 더욱 강력해지고 공기덩어리 폭풍보다 더 오래 지속되며 몇 시간 동안 계속 지속된다.

 

깔때기구름이나 토네이도는 보통 한랭전선이나 스콜 라인과 관련있는 원만한 상태의 뇌우와 형성된다. 일반적으로 심한 난기류를 나타내는 구름 밑면에 주머니 또는 젖통과 같은 돌기가 매달려 있는 적란운을 cumulonimbus mamma 라고 하며 토네이도를 만들어 낼 수 있다. 스콜 라인은 비전선이고 활성 뇌우의 좁은 밴드인데, 한랭전선 전방에서 습하고 불안정한 대기에서 발달한다. 뇌우와 관련 있는 윈드시어에 의해서 원인이 되는 가장 위험한 구간은 모든 면이며 직접적으로는 뇌우 아래이다. 뇌우의 접근으로 기압은 급격히 보통 내려가지만 그런 다음 첫 돌풍이 시작되고 차가운 하강 기류와 폭우가 내리면서 급격히 상승하고 폭풍이 진행됨에 따라 정상으로 떨어진다. 기상 레이더는 떨어지는 강수를 탐지한다. 항공기 기상 레이더는 악기상을 피하기 위해 쓰여야 한다. 가장 강한 에코를 보이는 곳이 험한 뇌우가 있는 곳이다. 우박이 구름에서 몇 마일까지 떨어질 수 있고 위험한 난기류가 20마일까지 나타날 수 있음을 명심해야한다. 가장 강한 에코로부터 최소 20마일을 피하고 그 사이로 비행하기 전 에코는 서로 40마일이 분리돼 있어야 한다. 강우의 강도를 알 수 있는 기능을 가진 기상 레이더를 사용하는 모든 ATC 시설들은 light, heavy, moderate, extreme으로 강도를 표현한다. 알려진 또는 의심되는 심한 뇌우의 꼭대기는 구름 꼭대기에서 풍속 10노트당 고도1,000ft 이상에서 cleared 되어야 한다. 전단 난기류(Shear turbulence)는 보통 심한 뇌우의 20마일 이내에서 보인다. 구름 밖으로 날아가는 전단 난기류는 심한 폭풍의 위쪽으로 수천 피트, 측면으로 20마일 떨어진 곳에서 발생한다. 낮은 고도의 난기성 지역은 돌풍 전선과 관련이 있는 shear zone이다. 종종 폭풍의 앞쪽 가장자리에 있는 두루마리 구름은 이 shear의 소용돌이 상단에 나타나며 극도로 난류가 심한 지역을 나타낸다. 돌풍 전선은 관련 강수의 15마일 앞까지 이동한다. 돌풍 전선은 빠르고 가끔은 급격하고 접근 중인 폭풍 앞의 지상풍의 변화 원인이 된다. 뇌우의 하강기류는 2,500fpm을 초과할 것으로 예상된다.