기상학 - 위험한 구름에 대해(1)

모든 구름을 다 피하면서 비행?

1. 여행을 가기 위해 비행기를 탔다고 해보자. 이륙을 하고 얼마 지나지 않아 항공기는 구름 속으로 들어갔다가 구름을 뚫고 구름 위를 비행하면서 목적지까지 간다. 이 전 글에서 구름 내에는 비행에 위험한 요소들이 많다고 했다. 그러면 모든 구름을 다 피해 가며 비행하는 것이 가능할까? 불가능에 가깝다. 그렇기에 어떤 구름은 위험하고 어떤 구름은 안전해 보인다는 것을 판단할 수 있어야 한다. 지금부터 우리는 구름이 어떻게 생겨나고 위험한 구름은 어떤 특징이 있는지 알아보도록 하자.

출처 : Dangerous Cloud Ambiguity

Stability and Instability Atmosphere

1. 구름은 Moisture를 포함한 Air가 상승하다가 온도가 낮아져 Water나 Ice 형태로 변해 눈으로 볼 수 있게 되면서 형성된다. 그러면 여기서 생각해 봐야 할 것은 왜 Air는 상승하느냐이다. Air가 왜 상승하는지에 대해 알아보기 위해선 먼저 안정적인 대기와 불안정적인 대기에 대해 이해할 필요가 있다.
2. 안정적인 대기란 Air가 상승하지 않고 하강하는 상태인 것을 말하며 불안정한 대기는 그 반대이다. 다시 말해 대기가 불안정하다는 것은 계속 상승하려고 하는 상태를 말한다. 그러면 왜 계속 상승하려는 걸까? 이것을 이해하기 위해선 Adiabatic Lapse Rate를 이해해야 한다.
3. 먼저 Adiabitic(단열)이란 외부의 어떠한 열이 가해지거나 냉각되지 않았는데 Air가 수축, 팽창하면서 온도가 변화하는 것을 말한다. 예를 들어, Air가 상승한다고 해보자. 고도가 올라가면 압력이 작아진다. 압력이 작아지면 Air의 부피가 커지게 된다. 정리하면 고도가 올라가면 Air는 팽창한다. 팽창한 Air는 주위에서 Air를 냉각을 하지 않았음에도 Air의 온도가 내려간다. 이것을 단열팽창이라고 하고 단열팽창을 하게 되면 온도가 내려간다. 반대는 단열압축이라고 한다.

   

   출처 : 네이버 지식백과

4. 단열에 의해 Air의 온도가 고도 당 얼마나 변화하는지를 나타내는 것을 Adiabatic Lapse Rate라고 한다. 예를 들어 1000ft 당 고도가 상승할 때마다 섭씨 3도가 감소한다면 Lapse Rate는 섭씨 3도/1000ft라고 한다. 예를 들어, 지상에서 18도인 Air가 상승을 했다고 해보자. 1000ft 당 3도씩 하락하면서 상승할 것이다. 이때 Air가 상승하면서 온도가 낮아지다 보면 어느 순간 Air에 포함된 Moisture가 Water나 Ice로 변하는 시점이 있을 것이다. 이것을 Air가 포화상태(Saturated)가 되었다고 한다. 온도가 낮아지면 왜 포화상태가 되는 것일까? 차가운 물에 믹스 커피를 녹일 때보다 뜨거운 물에 믹스 커피가 더 잘 녹는다. 이유는 왜 그럴까? 뜨겁기 때문이다. Air도 동일하다. 온도가 높으면 더 많은 Moisture를 품을 수가 있다. 다시 말해, 지상에서 따뜻한 Air가 가지고 있던 Moisture를 그대로 가지고 상승을 하다보면 온도가 낮아지면서 Air가 가질 수 있는 Moisture의 양이 점점 줄어들게 된다. 점점 줄어들다가 가지고 있는 Moisture 양이 가질 수 있는 양보다 많아지면 Air가 포화상태가 되며 눈에 보이는 Water나 Ice로 변하면서 구름을 형성하게 되는 것이다.

출처 : AC-00-6B