강수분포에 따른 거대세포

요약하면 중저기압을 결정하는 기준은 다음과 같다:

- 시어 기준 : 임계치에 따라 시어가 변함. 일부 중저기압은 잘 분해가 되 지 않지만 상당한 위험기상을 동반함. 중저기압의 와도값은 ~10^-2 s^-1 임.

- 크기 : 중저기압은 전형적으로 직경 8km이하임.

- 연직 연속성 : 중저기압은 적어도 두 개의 고도각에서 나타나야함.

- 지속성 : 중저기압은 전형적으로 적어도 10분 이상은 지속되어야 함.

[그림 1.133] 꼭대기에서 바라본 소우 거대세포뇌우의 모식도

이 뇌우는 상당한 불안정도와 시어가 필요하지만 다른 조건들이 강수의 양 을 줄이는 역할을 한다. 상대적으로 건조한 경계층 공기는 가용한 수증기 량을 줄이고 건조공기의 유입을 촉진한다. 그러나 경계층 수증기가 높은 경우에도 소우 거대세포가 발생할 수 있다. 중요한 특징은 모루구름 층에 서의 강한 뇌우 상대적인 바람(>30ms^-1)의 존재이다. 강한 바람에 의하여 강수가 모루층에서 떨어지기 전에 상승기류가 존재하는 영역의 풍하측으 로 이동한다(Rasmussen and Straka, 1998). 대기 중층이 건조할 경우 수 상체들이 상승기류로 재 유입되는 경우는 거의 없다.

전형적 거대세포 뇌우는 충분한 강수를 유발하여 중정도의 유출류를 생성 할 수 있을 정도의 하강기류를 생성한다. 이 뇌우의 경우 앞 절에서 언급한 전통적인 레이더 신호 특성들이 잘 나타난다(갈고리 에코, WER, BWER,

1.6.3.2 전형적 거대세포 뇌우

[그림 1.134] 꼭대기에서 바라본 전형적 거대세포뇌우의 모식도

소우 거대세포 뇌우보다는 수증기가 많은 환경에서 발달하고 모루구름 층 에서 뇌우 상대적인 바람은 소우 거대세포 뇌우보다는 작다(18~30ms^-1).

이들 뇌우는 대부분의 장시간 지속되는 토네이도 및 순환 토네이도(Cyclic Tornado)를 생성한다.

다우 거대세포는 거대세포 중 가장 일반적이다. 매우 효율적인 강수 생산 자이며 강한 하강기류 및 유출류를 생성한다. 많은 양의 강수가 중저기압 주위에 둘러싸여 크고 높은 갈고리 에코를 생성한다. 때때로 갈고리에코와 연계된 후미측면 하강기류 돌풍전선은 전면을 따라 강한 대류를 유발할 수 있다(그림 1.135). 이 결과로 가장 강한 중심부가 중저기압 경로의 후면 또 는 오른쪽에 나타날 수 있다. 경우에 따라 이러한 과정은 거대세포가 보우 에코(Bow Echo)로 발달할 수 있게 한다. 다양한 형태의 가능한 다우 거대 세포가 존재할 수 있지만(그림 1.136) 상승기류 및 장시간 지속되는 중저 기압이라는 공통 특성을 가진다.

1.6.3.3 다우 거대세포 뇌우

[그림 1.135] 꼭대기에서 바라본 다우 거대세포뇌우의 모식도

[그림 1.136] 다양한 형태의 다우 거대세포 뇌우(Moller et al., 1990: Doswell, 1985)

거대세포 뇌우가 중저기압 주위에 떨어지는 강수의 양에 따라 다양한 형태 를 보이듯이 다양한 폭과 두께를 가질 수 있다. 넓은 영역에서 중저기압을 가지는 키가 작은 거대세포 및 좁은 영역에서 중저기압을 가지는 키 큰 거 대세포 뇌우가 존재할 수 있다. 정의에 따르면 소형 거대세포는 키가 작으 면서 작은 영역에 중저기압을 가지는 뇌우이다. 소형 거대세포의 키는 20~30kft, 중저기압의 직경은 4.8km 이내이다.

1.6.3.4 소형 거대세포뇌우

[그림 1.137] A, B, C: 소형 거대세포의 예시, D: 다우 거대세포 예시. 모든 그림은 같은 배율로 확대함. 모든 거대세포는 토네이도를 생성함

키가 작은 거대세포와 일반적인 크기의 거대세포 사이에는 구조상의 차이 는 존재하지 않지만 단지 기대되는 위험기상이 다르다. 소형 거대세포에서 는 큰 우박(>6.25cm)이 드문데 이는 우박성장 영역 내에서 상승기류가 연 직으로 제한되어 있고 상승기류의 수평영역이 작기 때문이다. 원거리에서 저분해능의 레이더 관측으로는 작은 중저기압 내 높은 회전속도를 관측하 기 어렵다. 그림 1.137은 같은 크기로 확대한 세 개의 소형 거대세포(A, B,

이들 소형 거대세포의 경우 중저기압이 작고 약하지만 토네이도를 생성하 였다. 따라서 소형 거대세포를 판별하는 것이 중요하고 약한 순환(회전속 도 < 30kt)에서도 상당한 토네이도 위험성이 있음을 인식하여야 한다.

좌측이동 거대세포는 고기압성으로 회전하고 원 뇌우의 분리에 의해 생성 된다. 구조적으로 우측이동 거대세포와 거울 이미지 형태의 구조를 가진다.

좌측이동 거대세포는 토네이도를 발생시키지 않으며 종종 큰 우박의 긴 피 해 트랙을 남긴다. 호도그래프가 직선일 경우 좌측이동 거대세포는 우측이 동 거대세포와 유사한 강도를 가진다. 좌측이동 거대세포는 북쪽에 강한 반사도 경도 지역과 오목한 지역이 위치하고 있어 뇌우의 중심의 왼쪽에 상승기류가 위치한다(그림 1.138). 3.4° 반사도 이미지에서 두 거대세포 모두 BWER을 보이고 북쪽의 세포(좌측이동 거대세포)는 고기압성, 남쪽 의 세포(우측이동 거대세포)는 저기압성 회전을 보인다.

1.6.3.5 좌측이동 거대세포 뇌우

본 절에서는 다섯 종류(소우 거대세포, 전형적 거대세포, 다우 거대세포, 소형 거대세포, 좌측이동 거대세포)의 거대세포를 살펴보았다. 소우 거대 세포는 갈고리 에코를 생성하지 않으며 유출류가 충분하지 않아 저층 중저 기압을 생성하기 어렵다. 또한 일반적으로 건조한 대기경계층과 모루구름 층에서 강한 뇌우 상대 흐름을 가진다.

전형적인 거대세포는 전면 측면 강우중심부에 비하여 작은 갈고리 에코를 가지고 저층 중저기압을 생성하기에 충분한 유출류를 가진다. 또한 뇌우 상대 흐름이 중정도의 18~30ms^-1이다. 다우 거대세포는 큰 갈고리 에코 와 뇌우 중심부에 중저기압이 위치한다. 강한 후미측면 하강기류 유출류가 다우 거대세포에서 나타나며 모루구름층에서 뇌우 상대 흐름(<18ms^-1)이 약하다.

소형 거대세포는 다른 거대세포와 유사한 구조를 가지지만 레이더가 거대 세포 가까이에 위치하지 않는다면 작은 특성으로 인하여 레이더로 관측하 는 것이 매우 어렵다. 좌측이동 거대세포는 우측이동 거대세포와 거울 이 미지 형태의 구조를 가지고 고기압성 회전을 한다. 토네이도는 잘 발생하 지 않지만 우박과 같은 위험기상을 동반한다. 북반구에서 좌측이동 거대세 지 않지만 우박과 같은 위험기상을 동반한다. 북반구에서 좌측이동 거대세 포는 빠르게 이동하지만 특정한 환경에서는 천천히 이동할 수 있다.

다중세포 뇌우는 근접하여 서로 영향을 주는 단세포 또는 거대세포성의 개 별 뇌우들로 구성된다. 본 교재에서 다중세포는 강수지역 또는 한기역 (Cold Pool)을 공유하는 두 개 이상의 세포그룹을 말한다. 대부분의 심층 습윤대류(Deep Moist Convection)는 다중세포로 진화하는데 이는 단세포 가 제공할 수 있는 것보다 더 큰 불안정과 강제력을 제공하기 때문이다. 완 전한 고립상태에서 단세포가 발달하는 것은 드물다. 따라서 다중세포는 다 양한 불안정도와 연직바람시어 환경에서 빈번하게 발생한다. 강제력, 연직 시어, 불안정도의 조합이 다중세포의 크기와 조직화에 영향을 준다. 본 절 에서는 다중세포의 종류에 영향을 미치는 메커니즘과 다중세포의 종류에 대하여 기술한다. 또한 레이더 영상에서 다중세포의 특징들을 기술한다.

다양한 구조와 강제력 메커니즘으로 인하여 다중세포뇌우를 구별하는 것 은 매우 복잡하다. 단 하나의 다중세포 구별 방법은 존재하지 않는다. 따라 서 다중세포 종류에 대한 구별보다는 직접적인 영향을 주는 주요 특성을 기술한다.