중규모저기압 토네이도

[그림 1.163] TVS와 연관된 레이더 관측 영상 및 지상에서 북쪽으로 촬영한 사진.

사진에 나타난 숫자와 레이더 반사도 및 시선속도 영상의 숫자는 상응함

기본적으로 토네이도는 대류구름 하부로 수렴 및 상승하는 흐름 내의 강한 수직 소용돌이를 필요로 한다. 따라서 수직 소용돌이의 기원에 대한 이해 가 필요하다. 수직소용돌이는 이미 수렴선에 포함되어 있고 이를 강화하기 위한 국지적인 강한 상승기류에 의해 발생한다. 이러한 형태의 토네이도를 육지용오름(Landspout)이라 부르며 중규모저기압이 없는 토네이도이다.

이에 대한 모식도는 그림 1.164a에 있다. 이러한 토네이도는 상승기류에 의해 생성된 단세포뇌우에서 발생할 수 있는 유일한 종류이다.

두 번째 종류의 토네이도(그림 1.164b)는 뇌우발달 전 단계에서 수직 소용 돌이가 없는 환경에서 발생한다. 토네이도가 발생하기 위해서는 하강기류 에 의하여 지면에서 소용돌이가 연직으로 기울어져야 한다. 상승기류만으 로 이러한 상황을 만들지 못하며 하강기류가 존재하여야 한다. 많은 토네 이도에서 소용돌이는 이들 두 가지 방법 모두로부터 생성된다. 또한 스콜 라인 토네이도의 소용돌이에 대한 기원은 명확하지 않다.

대부분의 오랫동안 지속되고 가장 위험성이 높은 토네이도는 중규모저기 압과 거대세포뇌우를 동반한다. 따라서 주위 환경에서 충분한 심층 시어와 불안정이 존재하는 것이 매우 중요하다. 그러나 대부분의 거대세포가 토네 [그림 1.164] 토네이도 생성으로 진행되는 소용돌이 선의 간략한 진화 모식도. (a) 존재하 고 있는 연직와도의 상승기류에 의한 수렴 및 신장. (b) 하강기류에 의한 수평와도의 아랫방 향 기울어짐과 주위 상승기류에 의한 연속한 수렴 및 신장(Markowski and Richardson)

불안정이 존재하는 것이 매우 중요하다. 그러나 대부분의 거대세포가 토네 이도를 발생시키지 않기 때문에 토네이도를 생성하기 위해 다른 요소들이 필요하다. 여러 연구에 따르면 중규모저기압 토네이도 생성을 위하여 0~1km 사이의 강한 시어와 저층 치올림응결고도(Lifted Condensation Level: LCL)가 필요하다(그림 1.165). 저층 시어는 저층 중규모저기압을 강화시킨다. 저층 LCL은 연직 소용돌이를 쉽게 신장할 수 있도록 하는 부 력을 가지는 후미측면하강기류(Rear-flank Downdraft)와 연관이 있다 (Markowski et al., 2002). LCL과 시어가 존재하여 강한 저층 상승기류의 가속을 촉진하여야 한다(즉 CIN이 낮고 강한 저층 수렴이 존재).

경계면은 국지적으로 토네이도성 거대세포 발생에 유리한 지역이다. 이런 종류의 경계면에는 다음이 있다:

-바람과 큰 지상대류가용위치에너지(Surface based CAPE: SBCAPE) 를 동반한 약한 경계면은 강한 하층 시어, 작은 LCL과 CIN을 제공함(그 림 1.166).

-거대세포 주변 환경에서 강한 연직 소용돌이를 가진 경계면.

거대세포는 경계면을 따라 펄스세포와 유사하게 효율적으로 연직소용돌이 를 신장할 수 있고 토네이도는 사전경고 없이 발생할 수 있다. 그림 1.166 에서는 중층에 중규모저기압을 가지는 거대세포가 경계면을 통과하면서 저층 중규모저기압을 발달시키고 서서히 소멸해가는 예를 나타낸다. 경계 면을 기준으로 남쪽에는 약한 시어, 북쪽에서는 강한 시어가 존재한다. 경 계면의 양쪽에서는 충분한 값의 지상대류가용위치에너지(SBCAPE)가 있 다.

[그림 1.166] 토네이도 생성에 유리한 변수들을 기술한 경계면을 가로지르는 거대세포의 모식도

뇌우의 절반 아랫부분에 강한 상승기류가 있으면 저층 순환이 토네이도 안 으로 뻗칠 수 있다. 앞에서 언급하였듯이 저층 반사도 경도에서 오복한 부 분의 시작, 강한 에코의 돌출부(Overhang), WER 위의 에코꼭대기의 이동, 뇌우 운동의 변화 증거 등은 상승기류에 대한 정보를 제공한다.

BWER은 잘 나타나지 않지만 나타날 경우 강한 중규모저기압이나 TVS와 연계하여 토네이도의 위험을 증가시킨다. 그러나 BWER에 의존하여 경보 를 내지 않는다. 또한 TVS와 연계된 중규모 저기압이 발달하면 토네이도 발생 가능성이 더욱 증가한다.

강한 토네이도 잠재력을 가지는 중규모 저기압은 가속되는 유입류 신호를 보인다. 때때로 후미측면하강기류(RFD)와 갈고리에코는 주변을 감싸고 저 층 중규모 저기압이 발생하면서 폐색된다. 최근의 연구 결과에 따르면 BWER, TVS, 중규모저기압이 동시에 발생할 경우 토네이도 발생 확률은 더욱 증가한다. 경우에 따라 BWER이 붕괴되고 뇌우 꼭대기의 하강, 중규 모저기압 직경의 수축은 토네이도가 발생한다는 증거일 수 있다.

토네이도성을 띠지 않는 거대세포와 돌풍전선이 합쳐진다면 토네이도 발 토네이도성을 띠지 않는 거대세포와 돌풍전선이 합쳐진다면 토네이도 발 생 확률이 증가할 수 있다. 이러한 합쳐짐에 의해 토네이도가 발생할 수 있 는 다양한 가능성이 확인되었지만 무엇이 토네이도를 생성하는지에 대한 이해는 매우 낮다. 토네이도성이 아닌 거대세포와 주변 돌풍전선의 상호작 용은 다음의 다양한 진화를 야기한다.

-후미측면하강기류(RFD)가 강화되어 토네이도를 생성

-뇌우가 많은 소용돌이 흐름을 흡수하고 기울어지게 하여 토네이도를 발 생시킴.