22.3 Thunderstorm Cell Life Cycle

22.3 Thunderstorm Cell Life Cycle

 

뇌우 세포란 번개와 천둥을 동반하는 적란운의 대류 세포(convective cell)를 말한다. 뇌우 세포는 그 생애 주기 동안 세 가지 단계를 거친다(그림 22-2 참조): 적운기(towering cumulus stage), 성숙기(mature stage), 그리고 소멸기(dissipating stage). 총 생애 주기는 보통 약 30분이다.

적운기의 특징은 바로 강한 대류성 상승기류이다. 상승기류란 구름 꼭대기에 집중된 따뜻한 상승 공기 덩어리를 말하며 이는 그 자취를 따라서 구름의 흔적을 남긴다. 상승기류는 3,000fpm을 초과할 수 있다.

 

지표면에 강수가 도달하면 뇌우 세포가 성숙기로 전환된다. 구름을 통해 내리는 강수가 인접한 공기를 아래로 끌어내려서 상승기류의 옆에 강한 하강기류를 생성한다. 차갑고 거센 하강기류는 부모 뇌우 세포보다 훨씬 앞에 놓인 지표면을 따라 퍼져나간다. 활 모양을 갖춘 하강기류의 앞쪽 가장자리는 한랭전선(cold front)의 축소판과 유사하며 이를 돌풍 전선(gust front)이라 부른다. 돌풍 전선을 따라 발생하는 상승 기류가 새로운 세포의 형성을 촉발할 수 있으며 때로는 새로운 세포가 부모 세포(parent cell)보다 훨씬 앞에서 형성된다. 적란운의 상단이 종종 성층권 하부까지 뻗어 들어가서 성층권 침투 대류운(overshooting top)의 형태를 이루는데 여기에서 강한 상층 바람이 구름 상단을 모루 모양으로 변형시킨다. 성숙기 말기에 기상 위험이 최대 강도에 도달한다.

 

(ATP: 성숙기 도중 하강기류 내의 차가운 비가 단열 가열을 늦추며 이로 인해 하강 기류가 주변 공기보다 더 차갑게 유지된다. 그 결과로 하강 기류의 속도가 빨라지며 그 속도가 2,500fpm[≒ 24knots]을 초과할 수 있다.)

 

(ATP: 성숙기 도중 상승기류는 6,000fpm을 초과할 수 있다.)

(출처: NOAA/JPL-Caltech)

소멸기는 강수 영역 내에서 강한 하강기류가 발생하는 것을 통해 표시된다. 구름 전체에 걸쳐서 하강 공기가 상승기류를 대체하며 그 결과로 상승기류를 통해 공급되던 수분이 차단된다. 강수는 점점 줄어들다가 종료된다. 압축으로 인해 하강 공기가 가열되고 상대습도가 떨어진다. 대류 구름은 점점 하단부터 증발해서 모루 구름(anvil cloud)만을 남긴다.

(모루 구름. 출처: Wikipedia)