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뇌우

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"전기 폭풍"과 "TSTM"은 여기서 리디렉션된다. 다른 용도는 전기 스톰(동음이의)을 참조하십시오. 음악 앙상블은 "화성까지 30초"를 참조하십시오.
다른 용도는 Thunderstorm(동음이의)을 참조하십시오.
뇌우
FoggDam-NT.jpg
들판 위의 전형적인 뇌우.
발생면적주로 열대 지방과 온대 지역이다.
계절봄과 여름에 가장 흔하다. (온대 지방)
우기에 흔하다. (열대 지역)
효과폭풍에 따라, 비, 우박 및/또는 강한 바람을 동반할 수 있다. 홍수 또는 화재의 원인이 될 수 있음.
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숲 속의 여름 뇌우

뇌우는 전기 폭풍이나 번개 폭풍이라고도 알려져 있으며, 번개가[1] 지구 대기에 미치는 음향 효과와 천둥이라고 알려져 있는 뇌우라고 하는 폭풍이다.[2] 비교적 약한 뇌우는 때때로 천둥소리라 불린다.[3] 뇌우는 적운으로 알려진 구름의 한 종류에서 발생한다.[4] 주로 강한 바람을[1] 동반하며 폭우와[1] 때로는 눈, 진눈깨비, 우박을 동반하기도 하지만,[1] 일부 뇌우에서는 강수량이 거의 없거나 전혀 강수량이 없다. 뇌우는 연속적으로 줄을 서거나 스콜라인으로 알려진 빗줄기가 될 수 있다. 강력하거나 심한 뇌우에는 큰 우박, 강한 바람, 토네이도를 포함한 가장 위험한 기상 현상이 포함된다. 슈퍼셀이라고 알려진 가장 지속적인 뇌우 중 일부는 사이클로인처럼 회전한다. 대부분의 뇌우들이 그들이 점유하고 있는 대류권의 층을 통과하는 평균 바람 흐름과 함께 움직이는 반면, 수직 바람 전단들은 때때로 바람 전단 방향과 직각으로 진로에 편차를 일으키기도 한다.

천둥번개는 때로는 전면을 따라 따뜻하고 습한 공기의 빠른 상향 이동으로 발생한다.[5] 그러나 공기가 빠르게 상승하기 위해서는 전방, 단파선 수조든, 아니면 다른 시스템이든 어떤 종류의 구름 강제력이 필요하다. 따뜻하고 습한 공기가 위로 이동하면서 차가워지고 응축되며 [5]20km(12mi) 이상의 높이에 이를 수 있는 적운운(umulonimbus)을 형성한다. 상승하는 공기가 이슬점 온도에 도달하면 수증기가 물방울이나 얼음으로 응축되어 뇌우 세포 내에서 국소적으로 압력을 감소시킨다. 어떤 강수량이라도 구름 사이로 지구 표면을 향해 먼 거리를 내린다. 이 물방울들이 떨어지면서 다른 물방울들과 충돌하여 더 커진다. 떨어지는 물방울은 차가운 공기를 끌어당기면서 하강기류를 생성하는데, 이 차가운 공기는 지구 표면으로 퍼져나가면서 가끔 뇌우와 관련이 있는 강한 바람을 일으킨다.

천둥번개는 어떤 지리적 위치에서도 형성되고 발달할 수 있지만, 열대 위도에서 온 따뜻하고 습한 공기가 극지방에서 온 차가운 공기와 충돌하는 중간위도 내에서 가장 빈번하게 발생한다.[6] 뇌우는 많은 심각한 기상 현상의 발전과 형성을 책임진다. 뇌우, 그리고 뇌우와 함께 일어나는 현상들은 큰 위험을 내포한다. 천둥번개로 인한 피해는 주로 강우량, 큰 우박, 폭우로 인한 번개 홍수에 의해 발생한다. 더 강한 뇌우 세포는 토네이도와 물웅덩이를 발생시킬 수 있다.

뇌우에는 단세포, 다세포, 슈퍼셀의 세 종류가 있다.[7] 슈퍼셀 뇌우는 가장 강하고 가장 심각하다.[7] 열대 및 아열대 내에서 유리한 수직 풍력 전단(wind shear)에 의해 형성된 메소스케일 대류 시스템은 허리케인의 발달을 책임질 수 있다. 비가 내리지 않는 건조한 뇌우(뇌우)는 구름에서 땅으로 번개까지 동반해 발생하는 열로 인해 산불이 발생할 수 있다. 뇌우를 연구하기 위해 몇 가지 수단이 사용된다: 기상 레이더, 기상 관측소, 비디오 사진. 과거 문명들은 18세기 후반까지 뇌우와 그 발달에 관한 다양한 신화를 가지고 있었다. 지구의 대기권 너머, 목성, 토성, 해왕성, 그리고 아마도 금성의 행성들에서도 뇌우가 관측되었다.

라이프 사이클

뇌우의 생애의 단계.
참고 항목: 구름

따뜻한 공기는 차가운 공기보다 밀도가 낮기 때문에 따뜻한 공기는 위로 올라가고 더 차가운 공기는 바닥에[8] 정착한다(이 효과는 열기구로 볼 수 있다).[9] 구름은 수분을 운반하는 비교적 따뜻한 공기를 형성하고, 차가운 공기 안에서 상승한다. 습한 공기는 올라가고, 그렇게 되면 시원해지고, 그 상승하는 공기의 수증기 일부가 응축된다.[10] 수분이 응축되면 응축의 잠열로 알려진 에너지를 방출하는데, 이는 상승하는 공기의 패킷이 구름의 상승을 지속하는 주위의 공기보다[11] 덜 냉각되도록 한다. 대기 중에 충분한 불안정성이 존재한다면, 이 과정은 적운모버스 구름이 형성되어 번개와 천둥을 일으킬 수 있을 만큼 충분히 오래 지속될 것이다. 대류 이용 가능한 잠재 에너지(CAPE)와 상승된 지수와 같은 기상 지수를 사용하여 구름의 잠재적 수직 상향 개발을 결정할 수 있다.[12] 일반적으로 뇌우에는 다음과 같은 세 가지 조건이 필요하다.

  1. 수분
  2. 불안정한 기단
  3. 인양력(열)

모든 뇌우는 유형에 관계없이 발달 단계, 성숙 단계, 소산 단계 등 세 단계를 거친다.[13][14] 평균적인 뇌우의 지름은 24km(15mi)이다. 대기 중에 존재하는 조건에 따라 이 세 단계는 각각 평균 30분이 소요된다.[15]

개발단계

적혈구 울혈이 성숙한 적혈구 인코스로의 변형.

뇌우의 첫 단계는 적층 단계 또는 발달 단계다. 이 단계에서, 많은 습기가 대기 중으로 위로 올라간다. 이 리프트의 트리거는 태양열 조명이 될 수 있으며, 여기서 지면의 가열은 열량을 발생시키거나, 두 바람이 모여 공기를 위로 밀어 올리거나, 바람이 상승하는 지형을 넘어 부는 것이다. 상방으로 운반되는 습기는 적운으로 나타나는 높은 고도에서 온도가 낮아져 액체 방울로 냉각된다. 수증기가 액체로 응축되면서 잠열이 방출되어 공기가 따뜻해지면서 주변보다 밀도가 낮아지고 건조한 공기가 된다. 공기는 대류의 과정을 통해 상승하는 경향이 있다. 이 과정은 뇌우를 형성하는 내부와 아래에 저기압 구역을 형성한다. 전형적인 뇌우에서는 약 5억 킬로그램의 수증기가 지구 대기권으로 들어올려진다.[16]

성숙단계

성숙기에 접어든 안빌 모양의 천둥구름

천둥번개가 치는 성숙한 단계에서는 따뜻해진 공기가 따뜻한 공기의 영역에 도달하여 더 이상 상승할 수 없을 때까지 계속 상승한다. 종종 이 '캡'은 대류권이다. 대신 공기는 퍼져나가도록 강요되어, 폭풍우에게 특징적인 앤빌 모양을 준다. 그 결과로 생긴 구름은 적운모스(cumulonimbus incus라고 불린다. 이 물방울들은 더 크고 무거운 물방울로 합쳐져서 얼어서 얼음 입자가 된다. 이 가을이 되면, 그들은 녹아서 비가 된다. 만약 상승기류가 충분히 강하면, 그 물방울들은 너무 커서 완전히 녹지 않고 우박처럼 떨어질 정도로 충분히 높이 떠 있다. 상승기류는 여전히 존재하는 반면, 떨어지는 비는 주변의 공기를 그것과 함께 끌며 하강기류도 만들어낸다. 상승기류와 하강기류가 동시에 존재하게 되면 폭풍의 성숙기를 나타내고 적운기운을 생성하게 된다. 이 단계에서 상당한 내부 난기류가 발생할 수 있으며, 이는 강한 바람, 심한 번개, 심지어 토네이도로 나타난다.[17]

전형적으로 바람전단이 거의 없을 경우 폭풍은 빠르게 소멸 단계로 들어가 '비 그 자체'[14]가 나오지만 풍속이나 방향의 변화가 충분할 경우 하강기류는 상승기류에서 분리되어 폭풍은 수시간 동안 성숙한 단계가 지속될 수 있는 슈퍼셀이 될 수 있다.[18]

소멸단계

바람이 불지 않는 환경에서 폭풍우를 전단하거나 어느 한 방향으로든 앤빌을 날려버릴 천둥소리
구름의 소멸된 적외선 앞의 측면선

소산 단계에서는 뇌우가 다운드래프트에 의해 지배된다. 만약 대기 조건이 슈퍼 셀룰러 개발을 지원하지 않는다면, 이 단계는 뇌우의 수명으로부터 약 20-30분 후에 다소 빠르게 발생한다. 다운드래프트는 뇌우에서 밀려 내려와서 땅을 치고 퍼져나갈 것이다. 이 현상은 다운버스트라고 알려져 있다. 다운드래프트에 의해 지상으로 운반되는 시원한 공기는 뇌우의 유입을 차단하고 상승기류는 사라지며 뇌우는 소멸될 것이다. 사실상 수직풍전단이 없는 대기의 뇌우는 사방으로 유출경계를 내보내자마자 약해져 비교적 따뜻하고 습한 공기의 유입을 빠르게 차단하고 뇌우의 추가 성장을 죽인다.[19] 지면에 부딪히는 다운드래프트는 유출경계를 만든다. 이로 인해 풍속과 방향의 상당한 변화가 발생하여 항공기의 비행 속도가 감소하고 그에 따른 양력이 감소함에 따라 항공기가 비행할 수 있는 잠재적 위험 조건인 다운버스트를 초래할 수 있다. 유출경계가 강할수록 결과적으로 수직풍력전단도 강해진다.[20]

분류

뇌우 유형 및 단지에 유리한 조건

뇌우에는 단세포, 다세포, 스콜라인(다세포선이라고도 함)과 슈퍼셀의 네 가지 주요 유형이 있다.[7] 어떤 형태의 형태는 대기의 다른 층에서의 불안정성 및 상대적 바람 조건에 따라 달라진다("윈드 쉬어"). 단세포 뇌우는 낮은 수직 바람 전단 환경에서 형성되며 20-30분밖에 지속되지 않는다.

조직화된 뇌우 및 뇌우 클러스터/라인은 일반적으로 대류권 최저 6km(3.7mi)에서 25노트(13m/s) 이상 수직 풍속 전단 환경에서 형성되므로 수명 주기가 길어질 수 있으며,[21] 이는 다양한 형태의 혹독한 날씨뿐만 아니라 더 강력한 상승기류의 개발에 도움이 된다. 슈퍼셀은 큰 우박, 강풍, 토네이도 발생과 가장 흔히 관련이 있는 뇌우 중 가장 강한 것이다.[7] 31.8밀리미터(1.25인치) 이상의 급수 값은 조직화된 뇌우 단지의 개발에 유리하다.[22] 강우량이 많은 사람들은 보통 36.9 밀리미터(1.45인치) 이상의 급수 값을 가진다.[23] 일반적으로 800 J/kg 이상의 CAPE의 업스트림 값이 조직 대류 개발에 필요하다.[24]

단세포

주요 기사: 대기 질량 뇌우
와가 바그가 위로 단세포 뇌우가 몰아쳤다.

이 용어는 기술적으로 하나의 주요 상승기류를 가진 단일 뇌우에도 적용된다. 공기질량 뇌우라고도 알려진 이것들은 많은 온대지방에서 전형적인 여름 뇌우들이다. 겨울에는 바다에서 한랭전선이 지나가는 것을 따라 종종 오는 시원하고 불안정한 공기에서도 발생한다. 뇌우의 군집 내에서, "세포"라는 용어는 각각의 분리된 주요 업데이터를 가리킨다. 뇌우 세포는 때때로 격리되어 형성되는데, 뇌우 한 번 발생은 새로운 뇌우 개발을 설정하는 유출 경계가 개발될 수 있기 때문이다. 그러한 폭풍은 거의 심각하지 않고 국지적인 대기 불안정의 결과로서 "대기질량 뇌우"라는 용어가 사용된다. 그러한 폭풍과 관련된 짧은 기간의 혹독한 날씨가 있을 때, 그것은 맥박의 혹독한 폭풍으로 알려져 있다. 맥박의 심한 폭풍이 잘 조직되지 않고 시공간에서 무작위로 발생하기 때문에 예측하기 어렵다. 단세포 뇌우는 보통 20-30분간 지속된다.[15]

다세포 군집

주요 기사: 다세포 뇌우
우주왕복선 챌린저호가 촬영한 브라질 상공의 뇌우 그룹.

이것은 뇌우 발달의 가장 흔한 유형이다. 성단 중앙 근처에서 성숙한 뇌우가 발견되는 반면, 바람의 역풍에는 소멸하는 뇌우가 존재한다. 멀티셀 폭풍은 폭풍의 군집처럼 형성되지만, 그 다음 하나 이상의 스콜 라인으로 진화할 수 있다. 클러스터의 각 셀이 20분밖에 지속되지 않는 반면, 클러스터 자체는 한 번에 몇 시간 동안 지속될 수 있다. 그것들은 종종 강한 한랭 전선이나 저기압의 수조와 같은 산지 또는 산지 근처의 대류 상승기류와 선형 기후 경계에서 발생한다. 이런 종류의 폭풍은 단세포 폭풍보다 강하지만 슈퍼세포 폭풍보다는 훨씬 약하다. 다세포 군집의 위험은 적당한 크기의 우박, 섬광 홍수와 약한 토네이도를 포함한다.[15]

멀티셀 선

주요기사 : 스콜라인
참고 항목: 데레코 사건 목록

스콜 라인은 한랭 전선을 따라 또는 앞으로 형성될 수 있는 심한 뇌우의 긴 줄이다.[25][26] 20세기 초에는 냉전( synonym戰)[27]의 동의어로 쓰였다. 스콜 라인은 많은 강우량, 우박, 잦은 번개, 강한 직진 바람, 그리고 아마도 토네이도와 물기둥을 포함한다.[28] 강한 직선의 바람의 형태로 나타나는 혹독한 날씨는 스콜 라인 자체가 활 메아리 모양으로, 가장 많이 나오는 라인 부분 내에서 예상할 수 있다.[29] 토네이도는 메소스케일 저기압 영역이 존재하는 LEWP 또는 라인 에코파 패턴 내의 파동을 따라 발견될 수 있다.[30] 여름에 어떤 활 메아리는 데레코라고 불리며, 넓은 영토를 통해 꽤 빠르게 움직인다.[31] 성숙한 스콜 라인과 연관된 레인 실드의 뒤쪽 가장자리에는 웨이크 로우(Wake Low)가 형성될 수 있으며, 이는 일반적으로 레인 캐노피 아래에 존재하는 메소스케일 고압 시스템 뒤에 형성되는 메소스케일 저압 영역으로, 열 파열과 관련되기도 한다.[32] 이런 종류의 폭풍은 "스토니 호수의 바람"으로도 알려져 있다.石湖 – shi2 hu2 fen1, 중국어 간체: 石湖风)[33] 남중국.

슈퍼셀

주요 기사: 슈퍼셀
뉴멕시코 차파랄 상공에 슈퍼셀 뇌우가 몰아쳤다.
석양이 미국 동부 네브라스카에 있는 전형적인 안빌 모양의 뇌우 구름의 꼭대기를 비춘다.

슈퍼셀 폭풍은 풍속이나 풍향이 높이("윈드 쉬어")에 따라 달라지는 환경에서 형성되는 크고, 보통 심각한 준안정 상태의 폭풍으로, 강렬하고 회전적인 업스트래프트("mesocyclone")와 함께 별도의 다운드래프트와 업스트래프트(즉, 관련 강수량이 업스트래프트를 통해 떨어지지 않는 곳)를 가지고 있다. 이 폭풍들은 보통 매우 강력한 상승기류를 가지고 있어서 슈퍼셀 폭풍 구름(또는 앤빌)의 꼭대기가 대류권을 뚫고 성층권의 낮은 레벨까지 도달할 수 있다. 슈퍼셀 폭풍은 폭이 24킬로미터(15미)가 될 수 있다. 연구에 따르면 적어도 90%의 슈퍼셀이 심한 날씨를 일으킨다고 한다.[18] 이 폭풍은 파괴적인 토네이도, 매우 큰 우박(10 센티미터 또는 직경 4 인치), 130 km/h(81mph)를 넘는 직선 바람, 그리고 섬광 홍수를 일으킬 수 있다. 사실, 연구에 따르면 대부분의 토네이도는 이런 종류의 뇌우에서 발생한다고 한다.[34] 슈퍼셀은 일반적으로 뇌우의 가장 강한 유형이다.[15]

심한 뇌우

미국에서는 바람이 시속 93km(58mph)에 도달하거나 우박이 지름 1인치 이상일 경우 또는 깔때기 구름이나 토네이도가 보고될 경우 천둥번개가 심한 것으로 분류된다.[35][36][37] 깔때기 구름이나 토네이도는 심한 뇌우를 나타내지만, 심한 뇌우 경보 대신 토네이도 경보가 발령된다. 심한 뇌우가 심해지거나 곧 심한 뇌우경보가 발령된다. 캐나다에서도 1시간에 50밀리미터(2인치) 이상의 강우량, 3시간에 75밀리미터(3인치)가 넘는 강우량이 심한 뇌우를 나타내는 데 사용된다.[38] 심한 뇌우는 어떤 종류의 폭풍 세포에서도 발생할 수 있다. 그러나 멀티셀, 슈퍼셀, 스콜 라인은 심한 날씨를 생성하는 가장 흔한 형태의 뇌우를 나타낸다.[18]

메소스케일 대류계

참고 항목: 메소스케일 대류계
뉴잉글랜드 이동 MCC: 2006년 8월 2일 0600 UTC

메소스케일 대류계(MCS)는 뇌우의 복합체로 개별 뇌우보다 크지만 아열대성 사이클론보다 작은 규모로 조직되며, 일반적으로 몇 시간 이상 지속된다.[39] 메소스케일 대류계의 전반적인 구름과 강수 패턴은 둥근 형태 또는 선형 형태일 수 있으며, 열대 사이클론, 스콜 라인, 호수 효과 눈 이벤트, 극저류, 메소스케일 대류 복합체(MCC)와 같은 기상 시스템을 포함하고 있으며, 일반적으로 기상 전선 근처에서 형성된다. 대부분의 메소스케일 대류계는 하룻밤 사이에 발달하여 다음날까지 수명을 연장한다.[14] 그것들은 표면 온도가 낮과 밤 사이에 5°C(9°F) 이상 변화할 때 형성되는 경향이 있다.[40] 육지 상공에서 따뜻한 계절 동안 형성되는 유형은 북미, 유럽, 아시아 전역에서 기록되었으며, 늦은 오후와 저녁 시간에는 최대 활동량이 기록되었다.[41][42]

열대 지방에서 발달한 MCS의 형태는 일반적으로 봄과 가을 사이의 따뜻한 계절 내에 열대 간 융합 구역이나 장마 수조 중 하나에서 사용된다. 물보다 육지에 더 강력한 시스템이 형성된다.[43][44] 한 가지 예외는 호수 효과의 눈 띠가 비교적 따뜻한 물에서 찬 공기가 이동하면서 형성되고 가을부터 봄까지 발생한다.[45] Polar lows는 MCS의 두 번째 특별 등급이다. 그들은 추운 계절에 높은 위도에서 형성된다.[46] 모체 MCS가 사망하면, 그 잔존하는 메소스케일 대류 소용돌이(MCV)와 관련하여 나중에 뇌우 발달이 일어날 수 있다.[47] 메소스케일 대류 시스템은 미국 대평원 강우 기후학에서 중요하다. 대평원 지역의 연간 따뜻한 계절 강우량의 약 절반을 가져오기 때문이다.[48]

동작

평면 위치 표시기 레이더 디스플레이에서 반사율(dBZ)으로 보이는 뇌우 라인

뇌우가 움직이는 두 가지 주요한 방법은 바람의 부착과 더 큰 열과 습기의 원천을 향한 유출 경계에 따른 확산이다. 많은 뇌우가 평균 풍속과 함께 지구 대기의 가장 낮은 8km(5.0mi)인 대류권을 통과한다. 약한 뇌우는 강한 뇌우보다 지구 표면에 더 가까운 바람에 의해 조향된다. 약한 뇌우들은 키가 크지 않기 때문이다. 조직적이고 장수하는 뇌우 세포와 복합체가 수직 풍전단 벡터 방향으로 직각으로 이동한다. 돌풍 전선, 즉 유출 경계의 선두 가장자리가 뇌우보다 앞서 달릴 경우, 그 움직임은 동시에 가속화될 것이다. 이는 강수량이 적은 뇌우(LP)보다 강수량이 많은 뇌우(HP)가 더 큰 요인이다. 수많은 뇌우가 서로 가까이 존재할 때 가장 가능성이 높은 뇌우가 병합될 때, 더 강한 뇌우의 움직임은 보통 합병된 세포의 미래 움직임을 지시한다. 평균 바람이 강할수록 다른 과정들이 폭풍 운동에 덜 관여하게 될 것이다. 기상 레이더에서 폭풍은 눈에 띄는 특징을 사용하여 스캔에서 스캔까지 추적된다.[18]

후천성 뇌우

흔히 훈련성 뇌우라고 하는 후천성 뇌우(後天性 뇌우)는 폭풍우가 정지해 있거나 역방향으로 전파되는 것처럼 보일 정도로 역풍면(대개 북반구의 서남쪽 또는 서남쪽)에 새로운 발전이 일어나는 뇌우다. 비록 폭풍이 레이더에 정지해 있거나 심지어 바람을 거슬러 올라가는 것처럼 보이지만, 이것은 착각이다. 폭풍은 정말 다세포 폭풍이다. 새롭고 더 활기찬 세포들이 바람을 타고 계속 떠내려가는 오래된 세포들을 대체한다.[49][50] 이런 일이 일어나면, 대재앙의 홍수가 가능하다. 1972년 사우스다코타주 래피드시티에서는 대기권 여러 층에서 비정상적으로 바람이 정렬되어 같은 지역에 엄청난 양의 비가 내리는 연속적인 훈련 세포 세트를 생산하여 파괴적인 섬광 홍수를 초래했다.[51] 비슷한 사건이 2004년 8월 16일 영국 보스캐슬에서,[52] 2015년 12월 1일 첸나이 상공에서 발생했다.[53]

위험

매년, 많은 사람들이 사전 경고에도[citation needed] 불구하고 심한 뇌우 때문에 죽거나 중상을 입는다. 심한 뇌우가 봄과 여름에 가장 흔하지만, 그것들은 일년 중 거의 아무 때나 발생할 수 있다.

구름 대 지상의 번개

참고 항목: 번개와 산불
뇌우 때 구름에서 땅으로 번개가 친다.
뇌우 시 지속적인 번개

구름 대 지상의 번개는 뇌우의 현상 내에서 자주 발생하며 풍경과 인구를 향한 수많은 위험을 가지고 있다. 번개가 일으킬 수 있는 더 중요한 위험 중 하나는 그들이 점화시킬 수 있는 산불이다.[54] 강수량이 거의 없는 저강수(LP) 천둥번개 체제에서는 벼락이 집중된 극한열을 만들어내듯 초목이 건조할 때 강우량이 화재를 막을 수 없다.[55] 번개에 의한 직접적인 피해는 때때로 발생한다.[56] 플로리다와 같이 구름에서 땅으로 번개가 치는 빈도가 높은 지역에서는 번개가 매년 여러 명의 사망자를 발생시키며, 가장 흔히 밖에서 일하는 사람들에게 발생한다.[57]

산성비 또한 번개에 의해 자주 발생하는 위험이다. 증류수는 pH가 중립 pH 7이다. "클린" 또는 오염되지 않은 비는 약 5.2의 약간 산성 pH를 가지고 있는데, 이는 공기 중의 이산화탄소와 물이 함께 반응하여 약한 산인 탄산을 형성하기 때문이다(증류수에서는 pH 5.6). 그러나 오염되지 않은 비는 다른 화학 물질도 포함하고 있다.[58] 대기 질소의 산화로 인한 [59]뇌우 현상 중 존재하는 질소산화물은 산성비가 생성될 수 있는데, 질소산화물이 강수 시 물 분자와 화합물을 형성하여 산성비가 생성될 수 있다. 산성비는 석회암이나 다른 고형 화학 화합물을 함유한 기반 시설을 손상시킬 수 있다. 생태계에서 산성비는 채소의 식물 조직을 녹이고 물의 몸체와 토양에서 산성화 과정을 증가시켜 해양생물과 육지생물의 사망을 초래할 수 있다.[60]

우박

주요 기사: 우박
콜롬비아 보고타에 우박이 내렸다.

땅에 닿는 우박을 생성하는 천둥번개는 우박이라고 알려져 있다.[61] 우박 발생이 가능한 천둥번개가 초록색으로 물드는 경우가 많다. 우박은 산맥에서 더 흔하게 나타난다. 왜냐하면 산은 수평 바람을 위로 밀어 올리기 때문이다. 따라서 뇌우 내 상승기류를 강화시키고 우박을 더 많이 만들기 때문이다.[62] 대형 우박이 많이 발생하는 지역 중 하나는 1888년 기록적으로 가장 높은 우박 관련 사망자 수를 기록한 인도 북부 산악 지역이다.[63] 중국에도 상당한 우박이 내린다.[64] 유럽 전역에서 크로아티아는 우박이 자주 발생한다.[65]

북미에서는 '하일 앨리'로 알려진 콜로라도, 네브라스카, 와이오밍이 만나는 지역에서 우박이 가장 흔하다.[66] 이 지역에 우박은 3월과 10월 사이에 오후와 저녁 시간대에 발생하며 5월부터 9월까지의 발생이 대부분이다. 와이오밍주 샤이엔은 한 시즌 평균 9~10차례의 우박이 내리는 북미에서 가장 우박이 많이 내리는 도시다.[67] 남아메리카에서 우박이 내리기 쉬운 지역은 콜롬비아 보고타 같은 도시들이다.

우박은 특히 자동차, 항공기, 스카이라이트, 유리 지붕 구조물, 가축, 그리고 가장 흔히 농부들의 농작물에 심각한 피해를 입힐 수 있다.[67] 우박은 항공기에 가장 중요한 뇌우 위험 중 하나이다. 우박의 지름이 13밀리미터(0.5인치)를 넘으면 몇 초 안에 비행기가 심하게 파손될 수 있다.[68] 지상에 쌓인 우박도 착륙 항공기에 위험할 수 있다. 우박 피해에 가장 민감한 농작물은 밀, 옥수수, 콩, 담배다.[63] 우박은 캐나다에서 가장 비용이 많이 드는 위험요소 중 하나이다.[69] 우박은 역사를 통틀어 값비싸고 치명적인 사건의 원인이었다. 가장 일찍 기록된 사건 중 하나는 9세기경 인도 우타라칸드의 롭쿤드에서 일어났다.[70] 미국에서 기록된 최대 둘레와 길이 면에서 가장 큰 우박은 2003년 미국 네브래스카 주 오로라에서 떨어졌다.[71]

토네이도 및 용수 분출구

2007년 6월, 매니토바 엘리에 마을에서는 F5테레나도(F5cernado)가 들이받았다.
주요 기사: 토네이도 및 워터프루프

토네이도는 지구 표면과 적운구름(기타로는 천둥구름으로 알려져 있음) 또는 드물게 적운기둥과 접촉하는 격렬하고 회전하는 공기의 기둥이다. 토네이도는 여러 가지 크기로 나타나지만 일반적으로 눈에 보이는 응축 깔때기의 형태로, 좁은 끝이 지구에 닿고 종종 파편과 먼지의 구름에 둘러싸여 있다.[72] 대부분의 토네이도는 시속 64~177km의 풍속을 가지고 있으며, 지름이 약 75m(246ft)이며, 소멸하기 전에 수 km (몇 마일)를 이동한다. 일부는 시속 480km의 풍속에 도달하고, 1600m(1mi) 이상 뻗어 있으며, 100km(마일) 이상 지상에 머문다.[73][74][75]

Fujita 눈금 및 Enhanced Fujita 눈금 속도의 토네이도는 발생한 손상에 의해 발생한다. 가장 약한 범주인 EF0 토네이도는 나무를 손상시키지만 구조물에 큰 손상을 입히지는 않는다. 가장 강력한 범주의 EF5 토네이도는 건물들의 기초가 벗겨지고 대형 고층건물을 변형시킬 수 있다. 유사한 TORRO 척도는 극도로 약한 토네이도의 경우 T0에서 가장 강력하다고 알려진 토네이도의 경우 T11까지 다양하다.[76] 도플러 레이더 데이터, 포토그램 측정, 그라운드 스월 패턴(사이클로이드 마크)도 분석해 강도를 결정하고 등급을 부여할 수 있다.[77]

오대호 지역의 수많은 물웅덩이 형성. (북미)


물웅덩이는 토네이도와 비슷한 특징을 가지고 있는데, 물 위에 형성되는 나선형의 깔때기 모양의 풍류가 큰 적운과 연결되어 있는 것이 특징이다. 물웅덩이는 일반적으로 토네이도의 형태로 분류되며, 구체적으로는 큰 물체에서 발생하는 비초과 토네이도로 분류된다.[78] 이러한 소용돌이치는 공기의 기둥은 적도에 가까운 열대 지역 내에서 자주 발달하지만, 높은 위도의 지역 내에서 덜 흔하다.[79]

플래시 홍수

주요 기사: 플래시 홍수
심한 뇌우로 인한 플래시 홍수

플래시 홍수는 가장 두드러진 도시 환경인 경관이 급속한 홍수에 노출되는 과정이다.[80] 이러한 급속한 홍수는 계절적인 강 홍수나 면적 홍수보다[81] 더 빨리 발생하며 국지적으로 더 많이 발생하며, 강한 강우와 관련된 경우가 많다(항상 그렇지는 않지만).[82] 섬광 홍수는 느리게 움직이는 뇌우에서 자주 발생할 수 있으며, 보통 심한 액체강우 때문에 발생한다. 번개 홍수는 인구 밀도가 높은 도시 환경에서 가장 흔하며, 그 곳에는 여분의 물을 흡수하고 억제할 수 있는 식물과 수역이 거의 없다. 플래시 홍수는 교량과 같은 소규모 인프라와 약하게 건설된 건물에 위험할 수 있다. 농경지의 식물과 농작물은 맹렬한 물의 힘으로 파괴되고 황폐해질 수 있다. 피해지역 내에 주차된 자동차도 교체가 가능하다. 산사태 현상의 위험을 노출시키면서 토양 침식도 발생할 수 있다.

다운버스트

주요 기사: 다운버스트
위스콘신 주 북서 먼로 카운티에서 불어닥친 바람의 힘으로 뿌리째 뽑히거나 다른 곳으로 옮겨진 나무들.

강풍이 부는 것은 폭풍우를 경험하는 환경에 많은 위험을 초래할 수 있다. 다운버스트 바람은 일반적으로 매우 강력하며, 종종 토네이도에 의해 생성되는 풍속으로 오인된다.[83] 왜냐하면 토네이도의 직선 수평적 특성에 의해 작용하는 힘의 집중으로 인해 토네이도에 의해 생성되는 풍속으로 오인된다. 다운버스트 바람은 불안정하거나 불완전하거나 약하게 건설된 기반시설과 건물에 위험할 수 있다. 농작물과 인근 환경의 다른 식물들은 뿌리를 뽑고 피해를 입을 수 있다. 이륙이나 착륙에 종사하는 항공기는 추락할 수 있다.[14][83] 자동차는 바람을 타고 내리는 힘에 의해 대체될 수 있다. 다운버스트 바람은 대개 다운드래프트의 고압 공기 시스템이 더 높은 밀도로 인해 그 아래 공기량을 대체하기 시작하는 지역에서 형성된다. 이러한 하강기류는 표면에 도달하면 퍼져나가 파괴적인 직선 지평풍으로 변한다.[14]

뇌우천식

주요 기사: 뇌우천식

뇌우천식은 국지적인 뇌우에 의해 직접적으로 야기되는 환경조건에 의한 천식 발작을 일으킨다. 뇌우 동안, 꽃가루 알갱이는 수분을 흡수하고 바람에 의해 쉽게 흩어지면서 훨씬 더 작은 조각들로 터질 수 있다. 더 큰 꽃가루 알갱이는 대개 코의 털에 의해 여과되지만, 작은 꽃가루 조각은 폐를 통과하여 폐로 들어갈 수 있어 천식 발작을 일으킨다.[84][85][86][87]

안전 주의사항

참고 항목: 비상 관리 및 토네이도 대비

대부분의 뇌우들은 아주 별일 없이 왔다 갔다 하지만, 어떤 뇌우도 심각해질 수 있고, 정의상 모든 뇌우들은 번개의 위험을 나타낸다.[88] 뇌우 대비와 안전은 뇌우 전후에 부상과 피해를 최소화하기 위한 조치를 취하는 것을 말한다.

준비

대비는 뇌우가 오기 전에 취해야 할 주의사항을 말한다. 어떤 대비책은 일반적인 준비태세의 형태를 취한다(낮이나 연도의 언제라도 뇌우가 발생할 수 있기 때문이다).[89] 예를 들어 가족 비상 계획을 준비하는 것은 폭풍우가 빠르고 예기치 않게 발생할 경우 귀중한 시간을 절약할 수 있다.[90] 강풍에 날려버릴 수 있는 죽거나 썩은 팔다리와 나무를 제거해 가정을 꾸리는 것도 재산 피해와 신상의 위험을 크게 줄일 수 있다.[91]

미국 국립기상청(NWS)은 뇌우가 발생할 가능성이 있는 경우 사람들이 취해야 할 몇 가지 주의사항을 권고하고 있다.[89]

  • 경고는 다음과 같이 설명되므로, 지역 카운티, 도시 및 마을의 이름을 알고 있어야 한다.[89]
  • 예보와 기상 상황을 모니터링하고 그 지역에 천둥 번개가 칠 가능성이 있는지 여부를 파악하라.[92]
  • 다가오는 폭풍의 자연적인 징후를 경계하라.
  • 아웃도어 이벤트를 취소하거나 다시 예약하십시오(스톰이 덮칠 때 아웃도어가 잡히지 않도록 하기 위해).[92]
  • 안전한 곳에 갈 시간을 갖도록 일찍 조치를 취하라.[92]
  • 날씨가 험악해지기 전에 튼튼한 건물이나 딱딱한 금속 자동차 안으로 들어가십시오.[92]
  • 천둥소리가 들리면 즉시 안전한 곳으로 가십시오.[92]
  • 언덕 꼭대기, 들판, 해변과 같은 탁 트인 지역을 피하고, 천둥 번개가 치는 지역에서 가장 높은 물체 근처에 있거나 가까이 있지 마십시오.[89][92]
  • 뇌우 때 키 크거나 고립된 나무 밑에 숨지 마라.[92]
  • 만약 숲에 있다면, 천둥 번개가 칠 때 너와 나무 사이에 가능한 한 많은 거리를 두어라.[92]
  • 만약 집단으로 이루어진다면, 번개를 맞아 희생자들을 도울 수 있는 생존자들의 기회를 늘리기 위해 흩어져라.[92]

안전

안전과 대비가 겹치는 경우가 많지만, 일반적으로 "두더지 안전"은 사람들이 폭풍 중과 후에 무엇을 해야 하는지를 가리킨다. 미국 적십자사는 폭풍이 임박했거나 진행 중인 경우 다음과 같은 주의사항을 따를 것을 권고한다.[88]

  • 천둥소리를 듣는 즉시 조치를 취하라. 천둥소리를 들을 수 있을 만큼 폭풍에 가까운 사람은 누구나 번개를 맞을 수 있다.[91]
  • 무선 전화기를 포함한 전기 기기는 피하십시오.[88] 무선전화와 무선전화는 폭풍우 때 사용해도 안전하다.[91]
  • 유리는 강풍에 심각한 위험이 될 수 있으므로 창문을 닫고 창문과 문에서 멀리 떨어지십시오.[88]
  • 배관은 전기를 전도하므로 목욕이나 샤워를 하지 마십시오.
  • 주행 시에는 안전하게 차도를 빠져나와 비상등을 켜고 주차하십시오. 차량에 남아 있고 금속이 닿지 않도록 하십시오.[88]

NWS는 2008년 '번개구름'의 추천을 중단했는데, 이는 상당한 수준의 보호를 제공하지 못하며, 인근 낙뢰로 인한 사망이나 부상 위험을 크게 낮추지 못할 것이기 때문이다.[92][93][94]

텍사스 쿠에로 인근 천둥번개

빈번한 발생

참고 항목: 미국 강우 기후학

천둥번개는 거의 매일 발생할 수 있는 열대 우림 지역에서 가장 큰 빈도를 가지고, 심지어 극지방에서도 전세계적으로 발생한다. 어느 주어진 시간에 약 2,000개의 뇌우가 지구에서 일어나고 있다.[95] 우간다의 캄팔라와 토로로는 각각 지구상에서 가장 천둥 치는 곳으로 언급되어 왔으며,[96] 인도네시아 자바 섬의 싱가포르와 보고르에 대한 주장도 제기되었다. 잦은 폭풍우로 유명한 다른 도시들로는 다윈, 카라카스, 마닐라, 뭄바이 등이 있다. 뇌우는 전 세계의 다양한 장마철과 연관되어 있으며, 그것들은 열대성 사이클로인의 빗줄기를 채운다.[97] 온대지방에서는 봄과 여름에 가장 많이 발생하는데, 한랭전선을 따라 발생하거나 한랭전선을 앞질러 발생할 수 있다.[98] 그것들은 비교적 따뜻한 물 위로 한랭 전선이 통과하는 후에 더 차가운 공기 질량 내에서 발생할 수도 있다. 차가운 표면 온도 때문에 극지방에서는 뇌우가 드물다.

미국 전역에 가장 강력한 뇌우 중 일부는 중서부와 남부 주에서 발생한다. 이 폭풍들은 큰 우박과 강력한 토네이도를 일으킬 수 있다. 천둥번개는 미국 서해안의 대부분 지역에서 비교적 드물지만 내륙 지역, 특히 캘리포니아의 새크라멘토와 산호아킨 계곡에서 더 자주 발생한다.[99] 봄과 여름에는 북미 몬순정권의 일부로 록키 산맥의 특정 지역에서 거의 매일 발생한다. 북동쪽에서 폭풍은 중서부와 비슷한 특징과 패턴을 취하지만 빈도와 심각도는 적다. 여름 동안, 대기 질량의 뇌우는 플로리다의 중부와 남부 지역에서 거의 매일 발생한다.

에너지

뇌우가 입자 빔을 우주로 발사하는 방법
참고 항목: 스프라이트(조명), 상부 대기권 번개 및 성(St)을 참조하십시오. 엘모의 불

만약 구름 속에 응축되어 그 후에 구름으로부터 침전되는 물의 양을 안다면, 뇌우의 총 에너지를 계산할 수 있다. 일반적인 뇌우에서는 약 5×108 kg의 수증기가 들어 올려지고, 이 응축이 있을 때 방출되는 에너지의 양은 10줄이다15. 이는 열대성 사이클론 내에서 방출된 에너지의 크기와 같은 수순이며, 1945년 일본 히로시마에서 원자폭탄이 폭발했을 때 방출된 에너지보다 더 많은 에너지다.[16]

페르미 감마선 버스트 모니터 결과는 강력한 뇌우에서 감마선과 반물질 입자(양자)가 생성될 수 있음을 보여준다.[100] 반물질 양전자(antimatter positron)는 지상 감마선 섬광(TGF)에서 형성될 것을 제안한다. TGF는 뇌우 내부에서 발생하며 번개와 관련된 짧은 폭발이다. 양전자와 전자의 흐름은 더 많은 감마선을 생성하기 위해 대기에서 더 높게 충돌한다.[101] 전세계적으로 매일 약 500개의 TGF가 발생할 수 있지만 대부분 감지되지 않는다.

연구

좀 더 현대적인 시대에, 뇌우가 과학적인 호기심의 역할을 떠맡았다. 매년 봄, 폭풍우 쫓는 사람들은 비디오테이프의 사용을 통해 폭풍과 토네이도의 과학적인 측면을 탐험하기 위해 미국의 대평원과 캐나다 대평원으로 향한다.[102] 우주 광선에 의해 생성되는 전파 펄스는 뇌우 속에서 전하가 어떻게 발전하는지를 연구하는 데 사용되고 있다.[103] 보텍스2와 같은 좀 더 조직화된 기상 프로젝트는 바퀴 위의 도플러, 자동 기상 관측소가 장착된 차량, 기상 풍선, 무인 항공기 등과 같은 일련의 센서를 사용하여 혹독한 날씨가 예상될 것으로 예상되는 뇌우를 조사한다.[104] 번개는 감지 정확도가 95%인 구름 대 지상 낙뢰를 감지하는 센서를 이용해 원격으로 감지되며, 발원지점으로부터 250m(820ft) 이내에서 감지된다.[105]

신화와 종교

뇌우는 많은 초기 문명들에게 강하게 영향을 주었다. 그리스인들은 헤파이스토스가 만든 번개볼트를 던진 제우스가 벌인 전투라고 믿었다. 몇몇 미국 인디언 부족들은 천둥번개를 위대한 정령의 종이라고 믿었던 썬더버드와 연관시켰다. 노르웨이는 천둥과 번개가 망치 므줄니르를 치는 효과인 가운데 토르가 요트나르와 싸우러 갔을 때 천둥번개가 치는 것으로 간주했다. 힌두교는 인드라를 비와 뇌우의 신으로 인정한다. 기독교 교리는 사나운 폭풍이 하나님의 일이라는 것을 받아들인다. 이러한 사상은 18세기 후반까지도 여전히 주류 안에 있었다.[106]

마틴 루터는 뇌우가 시작되었을 때 밖에서 걷고 있었는데, 이것은 그가 구원받은 것과 수도사가 될 것을 약속하는 것을 하나님께 기도하게 만들었다.[107]

지구 밖

목성에 번개가 번쩍이는 것으로 증명되는 뇌우가 감지되었고 물이 액체와 얼음으로 둘 다 존재할 수 있는 구름과 연관되어 있어 지구와 비슷한 메커니즘을 제시한다.(물은 전하를 운반할 수 있는 극성 분자여서 번개를 생성하는 데 필요한 전하 분리를 만들 수 있다.)[108] 이러한 전기 방전은 지구상의 번개보다 최대 천 배 더 강력할 수 있다.[109] 물구름은 내부로부터 올라오는 열기로 인해 뇌우를 형성할 수 있다.[110] 금성의 구름은 또한 번개를 만들어낼 수 있을 것이다; 몇몇 관측은 번개가 지구에서 번개수의 적어도 절반은 된다는 것을 암시한다.[111]

참고 항목

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외부 링크