태평양의 적도 부근에서 발생하여 거대한 공기의 소용돌이를 몰고 북상하면서 폭풍과 폭우로 동북아시아 지방을 휩쓰는 태풍은 어떻게 생기고 어떻게 사라지는가.
적도 부근의 열대바다 수증기가 뭉쳐진 거대한 엔진 같은 태풍(颱風·Typhoon). 뜨거운 이 열대저기압 덩어리는 주체할 수없는 에너지를 발산하기위해 몸부림 친다. 이 몸부림은 소용돌이 치는 거센 바람을 일으키면서 자체의 덩어리를 폭우와 폭풍으로 쏟아 흩날리면서 발산한다. 지난 7월15일과 16일에 걸쳐 우리나라 남부와 중부지방을 휩쓴 태풍 셀마(Thelma)도 그 거대한 몸부림으로 사망 1백18명 실종 2백 15명 재산피해 2천20억원(재해대책본부집계)이라는 엄청난 상처를 냈다.
대체 이 태풍의 정체는 무엇이며 어떻게 생기고 어떤 작용을 하는 것일까?
적도 부근에서 생기는 열대성저기압
태풍은 남서태평양의 적도부근 '캘롤라인'제도와 '마샬'제도 해역에서 발생한 열대성저기압 중에서 강한 폭풍우를 동반하는 것이다. 폭풍우는 반드시 태풍에만 동반하는것이 아니고 온대성 저기압에서도 발생하는 경우가 많다. 그러나 그 발생원인과 양상이 다르기 때문에 열대성 저기압과 온대성 저기압은 구별되고 있다.
같은 열대성 저기압으로 멕시코만이나 서인도제도에서 발생하는 허리케인(Hurricane)이라하고 인도양의 벵갈만이나 아라비아해에서 발생하는 것은 사이클론(Cyclone)이라하며 남반구의 오스트렐리아 부근 '티모르'해에서 발생하여 오스트렐리아 북쪽 해안을 엄습하거나 '퀸즐란드'해안을 지나 '카펜테리아'만으로 가면서 마구 휩쓰는 윌리윌리(Willy-Willy·원주민의 말로 공포라는 뜻)가 있다.
이밖에 겨울에 하와이제도 근해에서 발생하여 발달하는 '코너스톰'이란 것이 있다. 이것은 발생초기에는 온대저기압과 열대저기압의 중간정도이지만 발달함에 따라 강우나 바람의 분포가 전형적인 열대저기압과 같이 된다.
큰것은 직경 1500km
태풍의 크기는 작은 것이라도 직경이 2백km정도이고 큰것은 무려 1천5백km정도나 되는 것도 있다. 중심 최대풍속은 17m/s(1초당 17m)미만인것을 열대성저기압이라 하고 17m/s 이상 34m/s 미만을 열대성폭풍이라 하며 34m/s 이상을 태풍이라 한다.
이와같이 태풍은 크기와 중심최대풍속을 기준으로 하여 초대형 대형 중형 소형으로 구분한다.
태풍이 육지에 접근하면 우리가 지난번에 보았듯이 폭풍과 폭우로 건물이 무너지고 수목이 꺽이거나 뿌리 채 뽑혀 날려가고 전신전화가 끊어지고 하천이 범람하여 농토가 침수되거나 유실된다. 항구에 있는 대소선박까지 육상으로 밀어올리거나 짓부수어 놓는 막대한 힘을 휘두른다. 이 태풍의 맹렬한 에너지는 1945년 8월 일본히로시마에 투하된 원폭의 10만배나 된다고 한다. 특히 그 에너지가 반경 2백~3백km의 폭풍우권 안에 집중되어있다는 것이다.
미국의 기상학자 '윌리엄 돈'은 이런 태풍의 1일 방출 에너지를 10만 메가톤으로 계산했다. 이것은 미국 전체의 1일 에너지 소모량의 10배나 되는 것이다. 이 에너지원은 남방해상에 널리 존재해 있는 고온다습한 공기이다.
이밖에 태풍의 위력을 산출한것으로는 다음과 같은 태풍과 다른현상과의 에너지 비교가 있다.
이런 태풍의 위력을 영국의 해양소설가 '조셉 콘래드'(1857~1924)는 그의 작품 속에서 다음과 같이 묘사하고 있다.
"손을 들면 닿을 것 같이 처져 내려앉은 천정처럼 음산한 하늘 아래의 세계에는 끊임없이 밀려 닥치는 산더미같은 파도 밖에 아무것도 없었다. 우리에겐 이젠 하늘도 없고 별도 태양도 우주도 없다. 다만 온통 찌푸린 먹구름과 소용돌이 치는 성난 바다뿐이다"
태풍은 어디에서 왜 생기는가
통계적으로 보면 태풍은 북태평양 남서쪽 해상(북위 5도~25도, 동경 120도~160도)의 광범위한 해역에서 발생한다. 이 해역에서는 7월 부터 9월경 까지 남반구의 남동무역풍이 지리상의 적도를 넘어 북반구로 불어오게 되며 남양 북쪽 해상에서는 북동무역풍이 불고 있어 그 두 기류의 수렴대는 태풍 발생의 온상이 되고 있다. 이 수렴대를 지리상의 적도에 대하여 열의 적도전선이라 한다. 이 적도전선은 북반구가 남반구에 비하여 육지가 많기 때문에 항상 북쪽으로 기울어져있고 더우기 여름철에는 한층 더 북상하게 된다.
서태평양에서 발생한 태풍의 10년간 발생빈도를 월별로 통계 낸 결과를 보면 서태평양에서는 연간평균 27회 발생하며 지역적으로는 동경 130도~145도, 북위 5도~20도 사이에서 가장 많이 발생하고 계절적으로는 7, 8, 9, 10월의 4개월간에 발생빈도가 가장 높다. 또한 계절에 따른 발생위치의 변화를 알아보면 봄에서 초여름 까지는 북위 10도~20도 부근에서 많이 발생하며 7, 8월이 되면 북위 20도~30도 부근으로 발생 위치가 북상하게되고 10, 11, 12월이 되면 다시 반대로 남하하게 된다.
발생하는 원인
왜 태풍은 특정한 지역에서만, 그리고 태양고도가 가장 높은 7, 8, 9월이라고 하는 특정한 계절에만 발생빈도가 높은가. 이 의문에 답하기 위하여 많은 학자들의 연구결과가 나와 있는데 요약하면 다음과 같다.
첫째 '팔멘'(Palmen)은 다음과 같은 조사결과를 발표하였다. 그의 설명에 의하면 위의 그림은 2월과 9월의 상층 평균기온분포로 부터 계절에 따라 수직안정도가 어떻게 변하는가를 나타낸 것이다. 점선은 2월과 9월의 지표로 부터 2백mb(밀리바)까지의 고도변화에 따른 기온의 단열적 온도분포를 나타내고 있다. 여기서 팔멘은 9월은 지표온도를 섭씨 28도, 2월은 섭씨 25도로, 습도는 다같이 85%로 가정했다. 이 그림에서 알 수 있는 바는 9월에 상승한 공기의 온도는 1백90mb 부근까지는 주위의 공기보다 훨씬 따뜻하며 반대로 2월에는 2백50mb면 부근까지는 주위 공기와 거의 같고 그 이상에서는 오히려 주위보다 낮다. 즉 9월에는 불안정 에너지가 크며 2월에는 불안정에너지가 거의 없음을 뜻한다. 따라서 어떤 요란이 발생하면서 공기괴가 상승했을때 여름에는 요란이 발달하기 쉽고 겨울에는 발달하기 어렵다는것을 알수 있다.
또 팔멘은 전 세계의 표면 해수온도의 분포와 열대성저기압 발생과의 상관을 조사했는데 표면수온이 섭씨26도~27도의 해역에서 발생하며 그 이외의 해역에서는 발생하지 않는다고 하였다. 이를 태풍의 임계(臨界)온도라고 한다. 태풍이 열의 적도전선 생성과 연관하여 북동 및 남동무역풍의 수렴대상에서 발생한다고 생각한 팔멘의 수직안정도 이론은 태풍발생의 계절적 지역적 발생원인을 잘 설명하고 있다고 볼 수 있다.
또한 태풍의 중심부에서는 그 주위보다 기온이 평균 섭씨 12도 정도 높은 것으로 조사된 바 있다. 이 사실은 태풍중심 부분에서의 공기밀도가 그 주위 보다 작음과 동시에 기압이 낮음을 뜻한다. 이와같이 중심부의 기온이 주위 보다 높은 이유는 공기의 상승운동에 따라 대기속의 수증기가 응결하여 물방울이 생기는 과정에서 잠열(潛熱·물질이 융해하거나 증발하거나 할 때에 온도상승의 효과를 나타내지 않고 단지 물질의 상태변화에만 쓰이는 열. 융해열 기화열 따위가 있다)이 방출되는 까닭이다. 1g의 수증기가 응결하여 물방울이 되는데 약 6백cal의 열이 방출된다고 한다. 이 열은 태풍의 중심부를 가열하게 되어 이 부분의 공기를 상승시키며 이것을 보충하기 위하여 대류층 하부에서는 사방으로 부터 공기가 중심으로 흘러들어오고 반대로 상층부에서는 사방으로 공기가 유출하게 된다는 것이다.
둘째 '리힐'(Riehl)에 의하면 태풍의 주요 에너지원은 잠열의 형태를 가지는 수증기이며 적당한 풍속분포, 즉 바람의 운동에너지가 방아쇠 역할을 하여 상승류가 발생하고 상승류속의 수증기가 응결에 의하여 잠열을 방출한 결과 운동에너지가 커지게 된다고 보았다. 여기에 지구 자전에 의한 전향력(転向力)과 원심력이 작용함으로써 운동에너지가 회전운동으로 전환되며 상층 바람이 상승한 고온공기를 확산냉각하여 수직순환을 가속화 시킨다는 것이다. 이밖에 편동풍(偏東風)파동설이란것도 있다.
태풍의 이름
열대성폭풍 이상에는 번호와 이름을 붙이게 되어 있다. 번호는 매년 1월1일을 기점으로 하여 발생순서에 따라 1호부터 차례로 붙인다. 이름은 서태평양 '마리아나'제도 남쪽 끝에 있는 폭이 좁고 긴 '괌'섬의 미군 앤더슨 기지에 있는 미합동태풍경보센터(JTWC)에서 정해 놓은 남성과 여성 이름을 교대로 붙인다. 그 이름은 알파벳의 QUXYZ 다섯문자를 뺀 순서대로 앤디 브랜다 세실 도트와 같으며 4개조로 되어 있어 번호와 같은 뜻을 가지고 있다. 그러나 번호처럼 반드시 1월1일을 기점으로 하는 것만이 아니고 그해의 마지막 태풍이 2조의 루스였다면 그 다음해의 1호 태풍은 스페리로 부터 시작된다.
태풍의 이동
태풍의 월별 평균경로는 다음과 같다. 일반적으로 보면 태풍의 발생 초기에는 약한 열대성저기압으로서 얼마동안은 적도부근의 동풍에 밀려 서쪽으로 진행하다가 점차 북쪽으로 올라가면서 열대성 폭풍으로 변하고 그 열대성 폭풍이 더욱 커져 태풍으로 발달하여 북쪽으로 향하게 된다. 그러다가 말기에는 전향하여 북동쪽으로 진행하게된다.
태풍은 북태평양 고기압의 서쪽 가장자리를 도는것 같이 진행하므로 그림에 나타낸 태풍경로는 북태평양고기압 서쪽 가장자리의 평균위치를 나타내고 있는 셈이다.
곧 태풍은 고기압의 중심을 오른쪽으로 바라보면서 진행하므로 6월의 태풍은 계속 서쪽으로 진행하여 남지나해쪽으로 향하고 7월의 태풍은 대만근해에서 중국연안을 따라 북상하여 서해로부터 우리나라 쪽으로 진행한다. 9월의 태풍은 남쪽 해상으로부터 오키나와 동쪽 해상을 지나 일본열도 쪽으로 진행한다. 10월의 태풍은 일본 남쪽 해상을 멀리 지나간다. 8월 중순에서 9월초까지의 폭풍경로는 고기압의 확장상태와 깊은 관계가 있다. 고기압이 중국 대륙쪽으로 진행하지만 8월중순 이후부터 9월초경이 되면 북태평양 고기압세력이 조금씩 약화되어 일본열도 부근까지 움츠러들게 되므로 우리나라쪽으로 진행해 오는 일이 많다.
그러나 다음 그림에서와 같이 이상진로를 취하는 태풍도 있다.
한편 태풍의 이동속도를 알아보면 태풍이 서쪽으로 이동하는 편동풍대(偏東風帶)에 있는 동안의 평균속도는 매시 20km 정도이지만 전향할 때는 늦어지고 전향후는 급속히 속도가 증가하여 시속 40km에서 때로는 80km이상이 되기도 한다. 태풍의 이동속도는 그때마다의 태풍과 계절에 따라 다르지만 위도별로 본 평균통계는 다음과 같다.
태풍의 이동속도는 일반적으로 지속성이 있으므로 특별한 경우를 제외하고는 12시간~1일 정도는 과거의 이동속도를 그대로 답습하는 경우가 많으므로 앞으로의 위치를 비교적 정확하게 예상할 수 있다.
태풍의 구조
1. 태풍모형
태풍을 모형화 해 보면 위 그림과 같이 중심을 향해서 수증기를 많이 함유한 열대기류가 주위로부터 흘러 들어 중심부근에서 강한 상승기류가 되므로 적란운이 형성되어 강한 비를 내리게 된다. 수증기가 응결할 때는 많은 열을 방출하므로 주위의 공기를 데워서 또 다시 상승기류를 강화시켜 수증기를 강한 비로 바꾼다. 그때의 열방출이 또 상승기류를 강화시키는 식으로 몇 번이고 되풀이 되어서 태풍은 점점 커지게 된다.
태풍의 중심에는 바람이 약하고 구름이 적은 구역이 있으며 이것을 태풍의 눈(眼·eye of a typoon)이라 한다. 이 눈이 큰 것은 지름이 1백km나 되는 것도 있다.
태풍주의의 바람은 아래 그림과 같이 반시계침 방향으로 중심을 향해서 불어들고 있으나 좌우대칭적이 아니고 진행방향에 대해서 중심역의 오른쪽이 왼쪽보다 강하다. 그 까닭은 태풍이 상층풍의 흐름에 따라 북상하므로 진행방향의 오른쪽에서 태풍을 진행시키는 상층의 바람과 태풍중심에 불어드는 바람이 합세되어 풍속이 커지는데 반하여 왼쪽에서는 태풍을 진행시키는 상층풍과 태풍 중심에 불어드는 바람이 반대방향이어서 서로 상쇄되어 풍속이 약화되기 때문이다. 선박이 항해중 태풍과 마주쳤을 경우에는 그림에서와 같이 진행방향에서 왼쪽의 바람이 약한 쪽으로 피하면 태풍에 동반된 폭풍으로부터 피할수 있기 때문에 가항반원(可航半圓)이라 하고 오른쪽 부분은 바람이 강하고 위험하기 때문에 위험(危険)반원이라 한다. 이와 같은 관계는 태풍이 접근했을 때 자기가 있는 곳에서 바람의 강약상태를 예상하는데 필요하다. 자기가 있는 위치의 동쪽을 태풍이 지나갈 때는 태풍의 가항반원에 들게되므로 바람이 비교적 약하나 반대로 서쪽을 지나갈 때는 위험반원에 들게되어 바람이 강해지므로 주의해야 한다.
2. 풍속분포
태풍은 중심으로 갈수록 풍속이 증가하나 다음쪽 그림에서 보듯이 중심인 태풍의 눈 부근에서는 오히려 격감하여 고요한 정은(静穩) 상태를 보이고 중심에서 40km 떨어진 곳에 최강풍대가 있으며 그 바깥에서는 다시 약화되고있다.
그리고 중심으로 부터의 거리에 따라 풍속이 변하는 모양은 중심시도(中心示度)나 태풍크기 발달단계 등의 상태가 태풍 마다에 따라 다르므로 획일적으로 말할 수 없다.
3. 강우분포
태풍은 호우를 동반한다. 태풍에 의한 강우는 중심부근의 강한 상류기류에 동반된 중심역(中心域) 강우와 중심이 통과하기 1~2일 전에 내리는 전선강우가 있다. 태풍이 북상할 때는 그 동쪽에 북태평양 고기압이 있으므로 그 사이에는 기류의 수렴선이 형성된다. 이 선을 따라서 강한 상승기류가 일어난다. 여기에 산악에 의한 상승운동까지 겹치면 그 지역에는 호우성강우가 있게된다.
수렴선의 강우역은 중심을 나선상(螺線狀)으로 둘러쌀 때가 많다. 이 대상(帶狀)의 비구름을 나선형 비구름대라 한다. 태풍이 접근할때에 소나기성의 강한 비가 1~2시간 내리다가 그다음 1~2시간은 그치는 식으로 단속적 주기적으로 나타나는것은 이와 같은 대상의 비구름이 차례차례로 내습하기 때문이다. 이와 같은 강우대의 수는 그때 그때의 태풍에 따라 다르지만 한 태풍에서 6개의 강우대가 존재했다는 기록도 있다.
발달기의 태풍이나 이동이 느린 태풍은 강우역이 중심에 대하여 비교적 대칭적이지만 최성기의 태풍이나 전향한 태풍은 중심의 우측에 분포된다. 강우량은 중심부근에서는 1시간에 대략 13mm 정도를 보이지만 태풍에 동반된 강풍이 산악경사면을 활승(滑昇) 할 때는 호우를 보일때가 많으므로 강우량의 분포는 일반적으로 평지보다 산악쪽이 많다.
4. 기압분포
이동중인 태풍의 등압선(等壓線)은 불규칙한 타원을 이루고 중심은 이동방향으로 치우치지만 이동이 느린 태풍은 대체로 원형을 이룬다. 기압경도(氣壓傾度)는 중심으로 갈수록 급증하며 또 좌측반원보다 우측반원에서 크다. 따라서 태풍의 접근에 따라 자기기압계상의 기압곡선은 서서히 하강하기 시작하여 일반적으로 태풍중심이 통과하는 약 3시간 전부터 기압하강은 더욱 급해지고 통과 후는 거의 같은 비율로 급상승하여 깔대기 모양을 나타내는 것이 보통이다. 아래 그림은 이 상태의 한 예를 나타낸 전형적인 기압곡선이다. 기압하강은 극히 급하여 1943년 카리브해상의 선상에서 관측된 보기에 의하면 20분 동안에 40mb에 이른 경우도 있다.
태풍의 중심시도별 평균기압하강량을 다음 표에 나타냈다. 이표에 의하면 대체로 중심시도가 낮을수록 기압하강량은 크다. 그러나 이 표에 나타난 하강량은 자기기압계의 기압곡선에서 구한 것이지만 실은 태풍의 이동속도에 따라 크게 변하는 것이다. 중심시도는 보통 970 ~930mb 정도이며 930mb 이하이면 대단히 강한 것으로 지상최대풍속은 50m/s이상에 이른다.
중심기압의 기록은 육상에서는 1953년 9월 3일에 미국 플로리다주 키웨스트에서의 891.7mb가 최저이고 그 다음이 1934년 9월21일 일본의 무로토미사키에서 관측한 912mb이다. 해상의 기록은 필리핀루손섬 동쪽 약 4백마일해상에서 1927년8월18일 선박 '새패어리어'호가 관측한 886.7mb가 최저이고 1951년 8월23일 우리나라에 상륙한 태풍 마지가 최성기일때 남양군도 해상에서 비행기로 관측한 887mb가 두번째이다.
