토네이도는 어떤 원리로 생기게 되나요?
영화 토네이도를 보니 토네이도 원리가 궁금하네요.
토네이도 원리가 뭔지 미국에서만 생기는 현상인지도 궁금하고 스톰 체이서에 대해서도 궁금하네요.
안녕하세요. 박조훈 전문가입니다.
토네이도는 강력하고 빠르게 회전하는 기둥 형태의 폭풍으로, 주로 뇌우(천둥번개를 동반한 폭풍)에서 발생합니다. 토네이도의 형성 원리는 여러 요인들이 복합적으로 작용한 결과이며, 그 과정은 매우 복잡합니다.
토네이도는 일반적으로 온도 차가 큰 두 공기층이 만날 때 발생합니다. 따뜻하고 습한 공기가 아래쪽에서 올라오고, 그 위로 차갑고 건조한 공기가 내려올 때가 대표적인 조건입니다. 이 두 공기층이 만나면 대기 불안정성이 높아지고, 뇌우가 발생할 수 있는 환경이 조성됩니다.
토네이도는 특히 수퍼셀이라는 강력한 회전성 뇌우에서 주로 발생합니다. 수퍼셀은 대류권 상층의 강한 바람의 차이(풍속 및 풍향 차이)와 지표면 가까이의 따뜻한 공기 간의 상호작용으로 인해 상승 기류가 매우 강하게 형성됩니다. 이로 인해 공기 중에 회전이 시작됩니다.
토네이도 형성의 중요한 요소는 바람의 변화입니다. 뇌우가 발생할 때, 지표면 근처의 바람과 대기 상층부의 바람이 속도와 방향이 다르게 불기 시작합니다. 이로 인해 공기가 수평으로 회전하는 형태의 회전 기류가 생깁니다.
이 수평으로 회전하는 공기 덩어리가 강한 상승 기류에 의해 수직
으로 세워지게 됩니다. 이렇게 되면 수직으로 회전하는 강력한 공기 덩어리가 형성되며, 이는 메소사이클론이라고 불립니다. 메소사이클론은 토네이도의 핵심 구조입니다.
메소사이클론이 형성되면, 이 회전하는 공기가 뇌우의 하강 기류와 만나면서 지표면까지 닿는 강한 회전 기둥이 만들어질 수 있습니다. 이때 공기가 좁은 범위 안에서 매우 빠르게 회전하며, 지표면에 닿는 기둥 모양의 토네이도가 형성됩니다. 토네이도는 회전하는 공기의 속도와 강도에 따라 그 크기와 파괴력이 달라집니다.
토네이도는 짧은 시간 동안 유지되며, 일반적으로 몇 분에서 수십 분 정도 지속됩니다. 토네이도의 강도와 지속 시간은 뇌우의 강도에 따라 다릅니다. 상승 기류가 약해지거나 환경 조건이 변하면 토네이도는 서서히 약화되고 소멸합니다.