상승하는 지구 기온으로 인해 더 큰 얼음 덩어리와 더 강한 폭우로 우박 폭풍이 더 격렬해질 수 있습니다. 그러나 우박은 얼마나 커질 수 있습니까? 영국은 여름의 절정이었고 국가는 폭염의 손아귀에 자신을 발견했습니다. 영국 중부 레스터셔에서는 방학 동안 아이들이 더위를 식히기 위해 물놀이장에서 놀았습니다. 그러자 하늘이 어두워졌다.
2021년 7월 21일 이른 저녁, 골프공 크기의 우박이 하늘에서 갑자기 내리쳐 유리창을 부수고 차를 강타했습니다. 조금 전에 저녁 햇살을 만끽하는 사람들로 가득 찼던 정원은 폭우로 인해 심하게 손상되었습니다.
대기 중 높은 구름의 강한 상승기류로 인해 발생하는 우박폭풍은 그 심각성이 이례적이었지만 2020년 6월 캐나다 캘거리를 강타한 우박폭풍에 비하면 온화했습니다 . 테니스 공 크기의 우박은 최소 70,000채의 가옥과 차량에 피해를 입히고 농작물을 파괴했으며 해당 지역에 12억 캐나다 달러(미화 9억 4000만 달러/파운드 7억 2000만 달러)의 수리비를 부과했습니다. 20분간의 우박 폭풍은 이 나라에서 가장 비용이 많이 드는 기상 현상 중 하나였습니다 .
그리고 기후 변화 는 우박 의 패턴 을 바꾸고 있습니다 . 텍사스 , 콜로라도 , 앨라배마 에서 최대 직경 16cm(6.2인치)에 달하는 가장 큰 우박 기록이 지난 3년 동안 깨졌습니다. 2020년 리비아의 수도 트리폴리에 폭이 거의 18cm(7.1인치)에 달하는 우박 이 쏟아졌습니다 .
직경이 10cm(3.9in)보다 큰 것으로 분류되는 거대한 우박은 극히 드물지만 지표이며 현재 미국의 우박 피해는 평균입니다. 100억 달러 (76억 파운드) 이상입니다. 그러나 지구 온난화가 하늘에서 떨어지는 얼음의 양을 증가시키는 이유는 무엇입니까? 그리고 우박이 얼마나 커질 수 있는지에 대한 한계가 있습니까?
우박은 물방울이 뇌우 속으로 위로 운반되면서 형성됩니다 . 상승기류는 공기가 물방울을 얼릴 만큼 충분히 차가운 대기의 일부로 그것들을 운반합니다. 공기 중의 수분은 공기를 통해 이동할 때 얼음 방울 외부에 축적되어 우박이 양파 같은 층으로 자라게 합니다.
우박이 얼마나 빨리 자라는지는 공기 중의 수분량에 달려 있습니다. 상승 기류가 더 이상 높게 유지될 만큼 강하지 않을 때까지 계속 성장할 것입니다. ㅏ 따르면 103km/h(64mph)의 상승 기류는 골프공 크기의 우박을 지탱하는 반면, 27% 더 빠른 상승 기류는 야구공 크기의 우박을 생성할 수 있다고 합니다. 우박의 크기가 항상 무게와 직접적인 관련이 있는 것은 아닙니다. 더 습한 공기와 더 강력한 상승기류는 더 큰 우박을 가져올 것입니다. 종종 더 큰 우박은 상승 기류에 더 가깝게 떨어지는 반면 더 작은 우박은 더 멀리 떨어지며 종종 교차 바람에 의해 날아갑니다.
직경 25mm(1인치) 이상의 우박을 생성하는 파괴적인 폭풍은 특정 조건이 필요하다고 캐나다 위니펙에 있는 매니토바 대학의 Julian Brimelow는 말합니다. 그는 기후 변화가 우박 형성에 미치는 영향을 연구했습니다. 충분한 수분, 강력한 상승기류, 그리고 일반적으로 기상 전선인 "유발 요인"이 필요합니다. 이것이 심각한 우박 폭풍이 일반적으로 미국의 대평원과 호주의 골드 코스트와 같은 특정 지역에 국한되는 이유입니다. 일반적으로 그러한 지역은 따뜻하고 습한 지표 공기보다 높은 상층 대기에 차갑고 건조한 공기를 가지고 있습니다. 이 불안정한 상황은 강한 상승 기류와 뇌우의 형성으로 이어집니다.
이러한 위치는 특히 슈퍼셀로 알려진 일종의 뇌우가 발생하기 쉽습니다. 발생하기 쉽습니다. 슈퍼셀 은 강력한 회전 상승기류로 인해 매우 큰 우박을 생성할 수 있습니다.
그러나 기후 변화가 지구 대기의 온도를 변화시키면 공기 중의 수분도 변화합니다. 따뜻한 공기는 더 많은 수증기 를 보유할 수 있으며 온도가 높을수록 지구 표면에서 더 많은 물이 증발됩니다. 이로 인해 전 세계 일부 지역에 더 많은 강우량 과 더 극심한 폭풍이 발생할 것으로 예상됩니다 .
온난화와 함께 작은 우박이 있는 날이 더 적은 날이 관찰되었지만 더 큰 우박이 있는 날이 더 많았습니다 - Julian Brimelow
Brimelow는 "지구가 계속 따뜻해짐에 따라 우박 폭풍이 선호되는 지역이 이동할 가능성이 있습니다."라고 말합니다. "충분한 수분이 제한 요소인 지금 지역은 더 습해져서 결과적으로 우박 빈도가 증가할 수 있습니다."
이미 일어나고 있는 변화에 대한 관찰과 기후 모델링을 결합하여 연구자들은 호주와 유럽에서 우박 폭풍이 더 자주 발생하지만 동아시아와 북미에서는 감소할 것이라는 결론을 내렸습니다. 그러나 그들은 또한 우박 폭풍이 일반적으로 더 강해질 것임을 발견했습니다.
북아메리카에서는 우박 폭풍이 덜 자주 발생하지만 떨어질 때 우박은 더 커질 가능성이 있습니다 . Brimelow와 그의 동료들이 따뜻한 세상에서 북아메리카의 우박 상태가 어떻게 변할 수 있는지 조사한 별도의 연구에 따르면.
그 이유 중 하나는 우박이 떨어지면서 녹기 시작하는 높이가 높아지기 때문에 작은 우박은 땅에 떨어지기 전에 녹아 비가 내리지만 더 큰 돌은 따뜻한 지역을 너무 빨리 통과하여 녹기 어렵습니다. 그들에게 많은 영향을 미칩니다.
Brimelow는 " 프랑스의 우박 데이터가 우박 의 크기 분포의 변화를 나타내는 것과 함께 사실 이미 이에 대한 증거를 보았습니다 ."라고 말합니다. 우박 패드는 폭풍에 빠지지 않고 우박의 영향을 받으면 변형되어 해당 지역의 우박 크기와 수를 기록하는 부드러운 재료 블록입니다. "온난화와 함께 작은 우박이 있는 날이 더 적게 관찰되었지만 더 큰 우박이 있는 날이 더 많았습니다."
이는 우박으로 인한 연간 피해도 증가할 수 있음을 의미할 수 있습니다. 그러나 우박으로 인한 피해가 증가할 지역을 정확히 파악하는 것은 어렵다고 Brimelow는 말합니다.
우박 피해가 예상되는 지역에서는 구조물에 우박 저항 등급이 매겨질 수 있습니다. 현재의 방법은 충격을 시뮬레이션하기 위해 공압 발사기에서 떨어뜨리거나 발사할 수 있는 강철 공을 사용하지만 우박의 크기를 늘리면 예상만큼 피해가 확대되지 않습니다. Texas Tech University 의 2020년 연구 에서는 예측이 어려운 이유와 우박 폭풍이 예상보다 훨씬 더 큰 피해를 줄 수 있는 이유를 탐구했습니다.
우박이 형성되는 공기의 온도와 수분 수준은 밀도에 영향을 줄 수 있습니다. 매우 차가운 공기에서 물은 우박과 충돌하는 즉시 얼지만 이로 인해 많은 공기가 발생하여 얼음과 섞일 수 있습니다. 물이 더 천천히 얼면, 아마도 공기가 더 따뜻하거나 공기 중의 수분 양이 많기 때문일 수 있습니다. 즉, 모두가 즉시 얼지 않는다는 의미이므로 기포가 빠져나갈 시간이 있습니다. 이것은 더 밀도가 높은 경향이 있는 투명한 얼음으로 이어집니다. 작은 우박은 다시 떨어지기 전에 대기를 통해 빠르게 이동하는 경향이 있기 때문에 많은 양의 공기가 섞여 있기 때문에 순수한 얼음의 밀도가 절반 에 불과합니다.
가장 큰 우박은 종종 공기 기둥에서 이동할 때 형성되는 복잡한 얼음 층의 혼합물로 구성됩니다. 얼음의 단면을 보면 그것이 어떻게 형성되었는지에 대해 많은 것을 알 수 있으며 우박 외부의 경사와 고드름 같은 구조는 폭풍에 휩쓸려 갔을 때 어떻게 회전했을 수 있는지에 대한 힌트를 제공합니다.
예를 들어, 2003년 네브래스카주 오로라에서 폭풍우가 몰아 친 후 조사된 17cm(7인치) 크기의 큰 우박은 중심부에 일종의 "해면 같은" 공기로 채워진 얼음과 촘촘한 투명 얼음이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 외부 레이어. 그것이 순수한 얼음으로 만들어졌다면 그것을 연구한 과학자들은 배구공 크기의 우박의 무게가 약 2.5kg(5.5lbs)이어야 했지만 실제로는 밀도가 낮은 코어로 인해 무게가 500g(1.1lbs)에 불과했다고 말합니다 . 그들은 우박이 처음에 구름을 뚫고 빠르게 상승하면서 형성되었으며, 측풍에 의해 상승 기류에서 쫓겨나기 전에 다시 거기로 떨어졌으며, 이번에는 더 큰 크기로 인해 더 천천히 상승하고 밀도가 높을수록 더 커지는 것으로 결론지었습니다. 빙.
우박의 밀도는 또한 그것이 얼마나 커질 수 있는지에 영향을 미칩니다. 무거울수록 상승 기류에서 떨어질 가능성이 높아집니다. 또한 우박이 클수록 단위 중량당 덜 끌리기 때문에 더 빨리 떨어질 것입니다. 직경이 25mm(1in) 미만인 우박은 일반적으로 4-11m/s(9-25mph)로 떨어지는 반면 25-45mm(1-1.7in)의 우박은 11-18m/s(25-40mph)로 떨어집니다. 기록된 것 중 가장 무거운 우박은 1986년 방글라데시 고팔간지 지역에서 1.02kg(2.25lbs)의 무게로 떨어졌습니다. 당시 보고에 따르면 우박으로 인해 40명이 사망하고 400명이 부상을 입 었지만 이후 보고서에 따르면 최대 92명이 목숨을 잃었을 수 있습니다 .
그러나 우박이 떨어지는 속도는 단순하지 않습니다. 연구원들은 과거에 우박이 거의 구형이라고 가정했지만 최근 연구에 따르면 우박은 납작한 럭비 공과 비슷하여 떨어질 때 더 많은 공기 저항을 유발할 수 있습니다. 또한 크기가 커질수록 더 고르지 않게 되어 결절과 엽이 형성됩니다. 이 두 가지 요소 모두 공기 역학과 낙하 속도에 영향을 미치며 마침내 땅에 닿았을 때 얼마나 많은 피해를 입혔는지에 영향을 미칩니다.
마지막으로, 우박이 떨어지는 속도는 떨어지는 속도와 다릅니다. 한 가지는 수평적인 요소가 있을 수 있습니다. 측면 바람은 자유낙하에 부딪힌 경우에 비해 우박의 충돌 속도를 증가시킬 수 있습니다. 가장 피해를 입히는 우박 현상은 강력한 하강기류에 의해 구동되는 하강폭풍입니다. 여기서 공기는 폭풍에서 빠르게 하강하고 지면 에 부딪힐 때 바깥쪽으로 퍼져 매우 높은 풍속을 생성합니다. 다운 버스트는 일반적으로 수 킬로미터 또는 마일에 불과하며 몇 분 동안 지속되지만 해당하는 파괴적인 우박과 함께 70-80m/s(156-179mph)의 수직 풍속을 특징으로 할 수 있습니다.
이러한 종류의 속도로 이동하는 큰 우박은 기와를 뚫고 자동차 창문을 부수고 건물의 외장을 찢을 수 있는 힘이 있습니다 . 농작물을 황폐화시키고 사람과 동물을 다치게 할 수 있습니다 . 그것들 은 항공기에 특별한 위협이 됩니다 .
(나는 몇 년 전에 아르헨티나 멘도사에서 폭우를 목격한 적이 있습니다. 그것은 따뜻한 날에도 불구하고 나무를 쓰러뜨리고 그 후에 우박이 드리프트에 쌓였습니다).
이러한 모든 요인을 종합하면 규모가 큰 우박이 예상보다 훨씬 더 많은 피해를 줄 수 있습니다.
2018년 아르헨티나의 비야 카를로스 파스(Villa Carlos Paz) 마을은 18cm(7.1인치) 크기의 전례 없는 크기의 돌을 맞았지만 23.7cm(9.3인치) 크기의 우박도 있었을 수 있습니다 . 이러한 치수는 세계 기록에 가까운 우박 크기로 생각되지만 확신하기는 어렵습니다. 우선, 거대한 우박은 산산이 부서지는 힘으로 공격하는 경향이 있기 때문에 온전한 상태로 복구되는 경우가 거의 없습니다.
Pennsylvania State University의 기상학자 Matthew Kumjian은 폭풍 후 소셜 미디어에 게시된 많은 이미지를 분석한 후 Villa Carlos Paz에 내린 우박의 추정치를 내 렸습니다. 그런 다음 그는 현장을 방문하여 가로등 기둥, 차양 및 기타 배경 물체를 측정하여 정확한 규모를 파악하고 목격자를 인터뷰했습니다. 그는 또한 11.4cm(4in) 크기의 냉동실에 보관된 하나의 돌을 검사할 수 있었습니다.
Kumijan은 거대한 우박에 대한 보고가 최근 몇 년 동안 더 흔해졌다고 말합니다.
Kumjian은 "지난 20년 동안 미국에서 최대 치수가 15cm 이상인 우박이 약 10건 보고되었습니다. "그건 예외적으로 드뭅니다."
최근 몇 년 동안 기록이 폭락하고 있습니다. 예를 들어, 지름 16cm(6.4in), 무게 590g(1.3lbs) 의 우박 은 지난해 4월 텍사스 혼도 인근에서 폭풍우가 몰아친 후 수집되었습니다. 우박은 냉동실에 보관되었다가 나중에 주에서 새로운 기록으로 확인되었습니다.
거대한 우박은 종종 광범위한 피해를 줄 수 있는 훨씬 더 풍부하고 작은 우박을 포함하는 폭풍의 이상값입니다.
그러나 우박은 얼마나 커질 수 있습니까? Kumjian은 모델링 시뮬레이션의 데이터, 보고할 우박의 최대 질량(약 1kg/2.2lbs) 및 모양 연구를 기반으로 가로 27cm(10.6인치) 또는 "볼링 공 크기"로 가능한 가장 큰 우박을 추정합니다. 그러나 이만큼 큰 것은 아직 기록되지 않았으며 그는 추정치를 수정하기 위해 일부 동료와 협력하고 있다고 말했습니다. 27cm(10.6in)는 추정치의 상단에 있지만 그 비율의 우박은 모양이 매우 불규칙합니다. 그러나 그는 강한 상승기류, 다량의 과냉각 액체 및 찬 공기 속에서 여행하는 데 많은 시간과 같은 큰 우박을 만드는 데 필요한 재료가 오늘날 존재한다고 말합니다.
"세계에서 가장 큰 우박을 생성하는 강력한 '수퍼 셀' 뇌우에는 이미 이러한 구성 요소가 많이 결합되어 있으므로 오늘날 가장 강한 폭풍은 아마도 초거성 돌을 생성할 수 있을 것입니다."라고 그는 말합니다.
그러나 거대한 우박은 종종 광범위한 피해를 줄 수 있는 훨씬 더 풍부하고 작은 우박을 포함하는 폭풍의 이상값입니다. 그러나 가축과 사람을 죽이고 재산에 심각한 피해를 줄 수 있는 잠재력 때문에 거대 우박은 드물지만 중요합니다.
2006년 6월 9일, 대한민국의 에어버스 321 여객기 가 레이돔(레이더를 보호하는 기수 구조)을 찢고 레이더를 파괴하는 강력한 우박과 마주쳤습니다. 우박은 날개 가장자리와 안정기를 강타했고 레이돔의 일부가 엔진에 흡수되어 손상되었습니다. 승무원은 모든 손상으로 인해 발생하는 수많은 자동 경고 메시지를 처리해야 했습니다. 그들은 결국 무사히 착륙했지만, 시야가 좋지 않아 두 차례 접근을 놓친 후에야 겨우 착륙했습니다.
항공기는 2017-2019년에 기록된 20건의 사건 과 함께 항상 우박의 위험에 처해 있습니다 . 그들의 앞유리는 새의 공격에 저항할 수 있을 만큼 충분히 강하므로 우박은 일반적으로 그들을 손상시키지 않지만 우박으로 인해 유리창이 가려져 한국 사건에서처럼 착륙이 더 어려워질 수 있습니다.
기상 레이더는 일반적으로 항공기가 우박 폭풍을 피할 수 있도록 하지만, 2017-2019년 사이에 기록된 사건 중 7건이 30,000피트(9,144m) 이상에서 발생한 높은 고도에서의 우박은 극도로 추운 온도가 모든 수분이 동결되었음을 의미하기 때문에 건조한 경향이 있습니다. 이것은 레이더를 희미하게 반사하고 발견하기 어렵다는 것을 의미합니다. 그리고 예상대로 큰 우박은 작은 우박보다 더 위험합니다.
지상에서는 두 개의 새롭고 점점 더 일반적인 구조인 태양광 패널과 풍력 터빈이 특히 위험에 처해 있습니다.
암스테르담 환경 연구 연구소의 2019년 연구에 따르면 더 많은 태양 전지판은 더 많은 우박 피해 를 의미 합니다. EU 이니셔티브는 2023년까지 탄소가 없는 100만 가구를 목표로 하고 있으며 태양광 발전이 훨씬 더 보편화되고 있지만 연구자들은 패널이 우박 방지를 보장하는 규칙과 표준이 부족하다고 지적했습니다. 기후 변화로 인한 파괴적인 우박은 기후 변화에 대응하기 위한 태양 전지판을 파괴할 수 있습니다.
우박 피해는 또한 풍력 터빈 블레이드를 부식 시켜 유지 보수 비용을 증가시키고 풍력 발전 단지의 에너지 손실을 증가시킵니다. 이는 풍력 터빈의 앞쪽 가장자리가 최소한의 저항으로 공기를 가르며 매우 공기역학적이어야 하기 때문입니다.
가장자리는 일반적으로 부서지기 쉬운 폴리우레탄 기반 코팅이 있는 구부러진 유리 섬유 강화 폴리머 라미네이트입니다. 비는 이 가장자리에서 닳아 없어지지만 우박은 말 그대로 더 큰 영향을 미치며 반복적인 타격으로 인해 금이 갑니다. 블레이드가 손상되면 공기 흐름에 영향을 미치고 항력이 증가하여 터빈의 효율성이 떨어집니다. 2017년 덴마크 연구 에 따르면 극단적인 기상 상황에서 터빈 블레이드를 멈추어 충돌 속도를 줄이는 것만으로도 우박 피해를 줄일 수 있다고 합니다.
더 큰 우박이 우리에게 올 수도 있지만 피해가 반드시 불가피한 것은 아닙니다. 한 가지 옵션은 영향을 받는 지역에 우박 경보를 발령하는 것입니다. 남아프리카 공화국에서는 보험 회사가 이미 우박에 대한 경고 문자를 보내 사람들에게 자동차나 기타 재산을 숨길 수 있는 기회를 제공합니다.
모노필라멘트 폴리에틸렌으로 만든 우박 그물은 사과와 포도와 같은 취약한 과일을 보호하여 가장 큰 우박을 제외한 모든 것을 잡을 수 있습니다. 유사한 그물망이 현재 미국의 일부 자동차 대리점에도 설치되어 있습니다. Brimelow는 이 부문이 우박 보험 청구의 상당 부분을 차지한다고 말합니다 .
콜로라도 대학의 레일라 톨더룬드가 주도한 2021년 연구에서도 우박을 막아주는 녹색 지붕 의 가능성을 강조했습니다 . 이것은 초목이 심어진 두꺼운 토양층이 있는 방수막으로 구성되어 있습니다. 녹색 지붕은 단열재를 제공하고 여름에 열을 줄이고 CO2를 흡수하지만 우수한 우박 갑옷으로 판명되었습니다. 연구에 따르면 모의 심한 우박 폭풍에서 보호되지 않은 모든 지붕 표면이 손상되었지만 녹색 지붕이 있는 지붕 표면은 손상되지 않았습니다.
특정 폭풍에 의해 생성될 수 있는 우박의 크기를 예측 하려는 시도도 있었지만 대부분은 정확도가 부족합니다 . Brimelow가 지적했듯이 미래에 우박 피해가 어디에서 발생할지 정확히 말하기는 너무 이릅니다. 그러나 그의 작업과 다른 사람들로부터 정말 큰 것이 여전히 우리에게 쏟아질 가능성이 있음이 분명합니다. 우리가 할 수 있는 일은 준비하고 괜찮은 피난처를 찾는 것뿐입니다.
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