물리해양학과 태풍에 관하여 알아볼까요

물리해양학은 바다에서 발생하는
물리적인 조건과 현상,
특히 해수의 운동과 물리적 특성에 대하여
연구하는 해양학의 한 분야이다.

태풍(Typhoon) 또는
열대폭풍(Tropical Storm)은 열대 해상에서
발생하는 발달한 열대저기압(Mature Trophical Cyclone)의 한 종류로,
중심 부근의 최대 풍속이 17.2 m/s 이상의 강한 폭풍우를 동반하고 있는 기상 현상을 말한다.

고위도로 북상하면서 동아시아와 동남아시아, 그리고 미크로네시아 일부에 영향을 준다
태풍은 북태평양 서쪽에서 7월 ~ 10월에 가장 많이 발생하며,풍속이 17.2 m/s 미만이면
열대저압부로 구분하며,
중심부의 난기핵이 소멸되면 온대저기압(Extratropical Cyclone)등으로 변질되기도 한다.

태풍과 같은 열대폭풍은 발생
지역에 따라 명칭이 다르다.
인도양과 남태평양에서 발생하면
사이클론이라고 하며,
북대서양 서부에서는 최대 풍속 32.7 m/s 이상의 열대저기압 폭풍을 허리케인(Hurricane)이라고 한다
북태평양 중부와 동부 브라질 동쪽 남대서양에서는 거의 발생하지 않아 명칭이 정의되어 있지 않지만,
브라질에서는 사이클론,
미국에서는 허리케인으로 부른다.
각 지역마다 발생 기준에 차이가 있으며,
코리올리 힘의 영향으로 북반구에서는
반시계 방향으로 남반구에서는
시계 방향으로 회전한다.

태풍은 폭우, 해일, 강풍의 의한 피해를 주기도 하지만, 가뭄 해갈 등의 수자원 공급과 대기질 개선, 냉해와 폭염완화, 바다의 적조현상과 강의 녹조현상 억제, 지구의 열 순환 등 여러 긍정적인 역할도 한다.

태풍은 열대저기압으로서 다음과 같은 특징을 갖는다.
1.해수면 온도 26.5℃ 이상의 열대 해상에서 발생하는 경우가 대부분이다.
2.많은 수증기와 바람을 동반하고, 해수면 온도가 25℃에서도 생성이 원활하게 이루어진다.
3.보통은 중심 부근에 강한 비바람을 동반한다. (최소 17.2 m/s 이상)
4.전선은 동반하지 않는다.
5.중심에는 하강 기류(氣流, air current)가 발생하여 반경이 수km ~ 수십km 정도의 바람이 약하고 날씨가 대체로 맑은 구역이 있는데, 이 부분을 태풍의 눈이라고 한다. 대개 태풍의 눈 바깥 주변에서 바람이 가장 강하다.
6.일반적으로 발생 초기에는 무역풍을 타고 서북서진하다가 점차 북상하여 편서풍을 타고 북동진한다.
7.수증기의 잠열을 주 에너지원으로 하기 때문에 육지에 오르면 그 세력이 약화되는 것이 일반적이다.

어원에 대해서는 여러가지
설이 있지만 분명하지는 않다.

대항해시대가 시작된 15세기 무렵,
중국에서 격렬한 바람을 뜻하는 대풍이 아랍에 전해져 '폭풍우' 또는 '빙글빙글 돈다'라는 의미의 'tufan'(ṭūfān 페르시아어: توفان/طوفان 힌디어: तूफ़ान)이 되었고,
이것이 1560년경 포르투칼에 'tufão'으로 전해진 후 영어 'typhoon'이 되었다.

프랑스에서는 1504년 "typhon"이라고 하였으며, 영어 "typhoon"은 1588년 영국에서 사용된 예가 있다.옥스포드 영어사전에는 이와 관련하여 몇가지 어원이 소개되어 있는데 초기에는 'toffon' 1588년 문헌에는 'tufan', 'tuffon', 1699년 이후에는 'tuffoon', 'tiffoon' 으로 표기되어 있다고 설명하고 있다

당시 아라비아의 항해자들은 태풍에 대한 정보와 지식을 중국에서 배웠다고 전해진다.

유럽에서 중국 남부로 전해진 ‘tiffoon'을 비슷한 발음으로 음차(音借)하여 대풍(tai-fung)이 되었고, 훗날 대(臺)자가 약자인 태(台)로 바뀌어 태풍이 되었다. 여기서 대풍은 '대만(臺灣)에 부는 바람'이라는
뜻으로 해석된다.
오늘날 대한민국은 태풍의 한자어를 중국과 같은 '颱風'으로 표기하지만,
일본에서는 '台風'으로 표기한다.
.
중국 푸젠성과 대만에서 '대만 쪽에서 부는 거센 바람'을 풍사(風篩, 백화어: Hong-thai)라고 부른 것이 다른 나라로 전해졌다.

류큐국(현재 일본 오키나와)에서 만들어진 말이라는 설 : 류큐국의 정치가 사이 온(蔡温)의 신조어였다고 한다.

영어 ‘typhoon'의 어원은 그리스 신화의 거대하고 강력한 괴물 티폰(Typhon, 그리스어: Τυφών)에서 유래하였다
.문헌상 '태(颱)'라는 글자는 1634년 중국에서 간행된 《복건통지(福建通志)》 56권 〈토풍지(土風志)〉에 기록되어 있지만, '태풍'이라는 단어 자체는 일제 강점기 부터 쓰기 시작한 것으로 보인다. 그 이전까지는 확실한 기준 없이 '맹렬한 폭풍우'라고만 정의했다.

대한민국에서 '태풍(颱風)'이라는 단어는 1904년부터 1954년까지 기상관측 자료가 정리된 《기상연보(氣像年報) 50년》에 처음 등장한다

일본에서는 '태풍(台風)'으로 표기가 제정된 1956년 이전까지 '颱'와 '台'를 혼용하였으며, 기상학자 오카다 타케마츠(岡田武松)가 1907년 논문에 '태풍(颱風)'을 처음 사용했다고 알려져 있다.

조선시대의 여러 문헌에도 주로 구풍이라고 기록되어 있으며, 고려시대에는 정종 6년(서기 1040년) 음력 7월 24일 폭우가 내리고 질풍(疾風)이 불어 사람이 죽고 광화문이 무너졌다는 기록이 있다.

옛날 중국에서는 태풍과 같이 바람이 강하고 회전하는 풍계(風系)를 ‘구풍(具風)'이라고 했으며,
구(具)'는 ‘사방의 바람을 빙빙 돌리면서 불어온다'는 의미로 해석한다.

중심 부근의 최대 풍속이 17.2 m/s
이상의 열대저기압을 대한민국 기상청(KMA)과
일본 기상청(JMA)에서는 태풍으로,
세계기상기구(WMO)에서는 열대폭풍으로 분류한다. 17.2 m/s 미만의 열대저기압은
열대저압부로 구분한다.

기상 위성 사진으로 분석한 열대저기압 강도지수가 일정값 이상(2.5)이며 계통적인 강풍 반경의 존재 여부,

북서태평양에서 발생하는 열대저압부가
태풍으로 발달하였다는 선언은
일본 도쿄에 위치한 지역특별기상센터에서만
공식적으로 발표할 수 있다.
중심 부근의 10분간 평균
최대 풍속이 해상 1m 높이에서
17.2 m/s 이상 되었을 때,
열대저압부에서 태풍으로 발달되었다고
판정하는 기준이 된다.

열대저압부의 상하층 조직화 정도, 상층의 발산, 하층의 수렴 등이 종합적으로 검토된 후 기준 이상이라고 판단될 때 태풍으로 선언한다.
발생한 태풍에 이름을 부여할 수 있는
권한도 지역특별기상센터에 있다.

기상 위성에는 가시광선을 관측하는 광학카메라, 야간 관측용 적외선 카메라, 적외선을 흡수하여 수증기를 관찰하는 카메라, 바람과 강우량을 측정하기 위한 마이크로파 산란 측정기 등을 갖추고 있다

현재는 기상 위성의 관측이
가장 중요한 역할을 한다.
인공 위성이 등장하기 이전에는
항공기가 위험을 감수하고
폭풍의 중심에 접근하여 직접 관측해야만 했다.
관측 범위는 동경 100~180°,
북위 0~60°이며 대한민국과
일본, 미국, 중국이 기상 위성을 운용하고 있다.

관측 자료를 자체적인 예보 기준에 따라
다르게 분석하기 때문에
풍속, 강우량, 진로 예측 등에서
기관마다 다소 차이가 있다

중심기압과 위치, 강도, 크기 등의 분석에는
과거 축적된 기상 위성 사진들을 비교 자료로 활용하는 드보르작 기법(Dvorak technique)으로 추정하고, 관측 장비를 기구 방식으로 띄워 수집한
기상 데이터를 지상에 송신하는 라디오존데(radiosonde),
항공기를 이용해 상공에서
관측 장비를 투하하는 낙하존데(dropsonde),
지상의 기상 레이다망을 이용한 관측
등을 병행하여 정확도를 높인다.
태풍의 경로를 추적하는 동아시아 지역의 기상기관은 대한민국 기상청을 비롯해 일본 기상청,
미국 합동태풍경보센터(JTWC),
중국 기상국(CMA), 홍콩 천문대(HKO),
대만 중앙기상국(CWB),
필리핀 기상청(PAGASA)이다.
단기예보만 하는 필리핀 기상청을 제외하고 각국의 기상기관들은 중기예보를 하고 있으며,

태풍은 중심의 눈 주변으로
벽운이 형성되어 있고,
나선대, spiral band가 구름 벽으로 말려들어가는
원형 또는 타원 형태의 소용돌이 모습을 하고 있다.
구름 벽과 구름 띠에서는 강한 소낙성 비가 내리고 띠 사이의 층운형 구름에서는
약한 비가 지속적으로 내린다.
전체 크기는 작게는 직경 200 km에서
큰 것은 2000 km 달하기도 한다.

구름 높이는 약 12~20 km이고 중심에 가까울 수록 키가 크고 두꺼운 구름들이 나타난다.

이동 속도가 느린 전향 이전의 발달기 태풍은 대체로 원형에 가깝다.

바람은 하층에서 반시계방향으로 중심을
향해 빨려 들어가 꼭대기 부근에서
시계 방향으로 빠져나간다.
풍속이 강한 부근은 중심으로부터
약 40~100 km 부근이다.
중심에 가까워질수록 풍속이 증가하며,
기압은 낮고 온도와 습도는 높다.
최성기의 중심기압은 보통 970~930 hPa 정도이며 930 hPa 이하면
매우 강한 태풍으로 지상 최대 풍속은
50 m/s(=180 km/h)에 달한다.

잘 발달한 태풍의 중심에서는
풍속이 급감하여 비구름과 바람이 없는
고요한 상태의 태풍의 눈(Typhoon eye)이 존재한다. 태풍의 눈은 태풍에서 기압이
가장 낮은 곳으로 맑은 날씨가 특징이며,
태풍의 위력이 강해질수록 뚜렷해져
강도를 가늠하는 척도가 된다.
크기는 보통 직경 20~50 km 정도지만
직경이 큰 태풍의 경우 100 km 가 넘는 경우도 있다.

태풍의 진행 방향에 대해서 중심역의 오른쪽을 위험반원(dangerous semicircle), 왼쪽은 가항반원(navigable semicircle)으로 구분한다. 북상하는 태풍은 편서풍 등의 영향을 받아 오른쪽이 왼쪽보다 풍속이 강한 편이다. 따라서 위험반원은 남동쪽으로 바람이 가장 강한 구역이며, 가항반원은 북서쪽으로 풍속이 약해져 수증기가 정체되기 때문에 비가 가장 많은 구역이다.

태풍과 유사한 폭풍 [편집]

아열대저기압(Subtropical Cyclone)이 강하게 발달하여 태풍으로 분류되기도 한다. 형태가 태풍과 비교해 비대칭이지만, 위성 사진만으로는 구분하기 어려울 때도 있고 해수면에서 수증기를 공급받는 점에서도 비슷하다. 하지만 열에 의해 불규칙한 기류가 발생하는 열대의 대류와 달리, 차갑고 건조한 상층 공기와 고온 다습한 하층 공기의 온도 차와 압력 차이(경압성, Baroclinic)로 회전력을 얻는다. (열역학적인 측면에서는 이를 이류(移流, advection)로 구분할 수 있지만, 기상학에서는 이류를 기단의 수평 변화에만 국한하기 때문에 대류로 통칭한다.) 잠열에만 의존하지 않기 때문에 20~25℃의 비교적 낮은 해수면 온도에서도 발생하며, 태풍보다 수명은 짧은 편이다. 북대서양에서는 아열대폭풍(Subtropical Storm)으로 구분한다. 주로 대류 활동이 동반된 온대저기압이나 절리저기압이 열대 해상으로 남하하여 발달하는 일이 많다. 강풍권역은 더 넓은 편이고, 중심 부근보다 주변부의 바람이 더 강하기도 하며, 외곽에 전선을 동반하기도 한다. 2014년 6호 태풍 미탁(MITAG)의 경우처럼 미국 합동태풍경보센터(JTWC)의 소멸 후 분석에서 아열대폭풍으로 분류하기도 하고, 아열대저기압이 열대저기압으로 성질이 변해 태풍이 되기도 한다.

유럽 남부의 지중해에서도
태풍과 비슷한 폭풍이 드물게 발생하며,
1990년대부터 그 빈도가 증가하고 있지만,
공식적인 기상관측 기관이 없어
열대저기압으로 간주하지는 않는다.
건조한 지중해 기후에서 발생한
열대성 저기압이 열대 해역에서 발생한
열대저기압 또는 아열대저가압과
동일한 것인지에 대해서도
충분히 증명되지 않아 학계에서는 논쟁 중이다.
Mediterranean Sea에서 발생한 허리케인Hurricane이라 뜻에서 Medicane이라고 부르며,
지중해와 인접한 흑해와 스페인 북부 칸타브리아 해Cantabrian Sea에서도 관측된다.
겨울철 온대저기압이 북대서양과 유럽 대륙을
횡단하면서 발생하는 유럽폭풍과는 구분된다.

온난화와 태풍의 관계

1990년대 초까지 남대서양에서는
다른 열대 지역보다 해수면 온도가 낮아
열대저기압이 발생하지 않는다고 생각되었다.

지구온난화가 그 원인으로 지목되었다. 브라질 해군(Brazilian Navy Hydrographic Center)은 2011년부터 열대저기압과 아열대저기압을 지정하고 있다.

1991년 4월 미국 국립 허리케인 센터에서
남동대서양에 열대저기압이 발생했다고
보고하였다가 오류로 판명된 일을 계기로
그 가능성에 대해 주목하기 시작하였다.
2004년 3월 발생한 사이클론 카타리나는
허리케인 2등급 수준으로 강하게 발달하였고
브라질 남동부 지역에 상륙하여
상당한 피해를 주었는데,
이후 열대저기압 등에 대한 의문이 제기되었다.
1970년부터 2004년까지의
추적 연구에서 최소 7개 이상의
열대저기압 또는 아열대저기압이
발생한 것으로 보고되었는데,

온난화로 지구의 온도가 높아지면
극지방과 적도의 열량 차이가 줄어들어
위도에 따른 온도 차가 줄어든다.
이로 인해 대기 상하층부의 바람 차이도 줄어들고 그 결과 무역풍과 계절풍이 약해진다.
이 같은 조건에서는 열대저기압의 발생
빈도가 잦아질 뿐만 아니라,
이동 속도도 느려져 열대에 머무는 기간이
길어지기 때문에 강하게 발달하게 되고,
영향을 받는 지역과 범위 또한 확대된다.

온실가스로 상승한 기온의 93%는 해양에 흡수되는 것으로 추정된다. 기상학자들은 한 세대 전보다 5~8% 더 많은 수증기가 증발해 대기에 존재하고 있고,

연구 결과에 따르면 북서태평양에서
발생한 태풍의 발달 속도가 일정하다고 가정하고
처음 발생한 태풍이 풍속 67 m/s 의
슈퍼 태풍으로 발달하는 데

걸리는 시간을 산출했을 때,
1981년에는 평균 106시간,

풍속이 1 m/s 강해지는데
1981년에는 평균 2.1시간이 걸렸지만
2018년에는 평균 1.6시간 걸리는 것으로 나타났다.

최성기로 발달하는 지점의
평균 위도도 1982~2012년 사이에 3° 높아졌는데,
2018년에는 평균 82시간으로 나타났다.
육지와의 거리가 가까워진 만큼 상륙할 때 강한 세력을 유지하고 있을 확률이 높아진다.

과거보다 열대저기압의 풍속과 강우량은 증가하면서 이동 속도는 느려지고 있어 앞으로 더 위력적인 초대형 열대폭풍의 발생 빈도가 늘어날 것으로 예측하는 연구 결과들을 발표하고 있다.

2019년 일본을 강타한 19호 태풍 하기비스의 사례를 보면 해수면 온도가 30℃ 넘는 해역을 지나면서 36시간 만에 슈퍼 태풍으로 급격히 발달하였고,
최성기의 세력을 75시간 이상
유지하면서 최저 중심기압 904 hPa,
1분 최대 풍속은 72 m/s(=259 km/h)를 기록하였다.