구름

개요

지표면과 접해 있지 않은 대기권에 존재하며 물방울이나 빙정(氷晶)들이 섞여 형성되는 가시적인 집합체. 지표면 근처에서 발생하는 구름의 얇은 층은 안개라 한다. 구름은 상승기류에 의해 형성되고 유지된다. 높은 고도에서 온도가 낮아지면 공기는 과포화상태가 되는데 응결핵을 중심으로 작은 물방울을 형성한다. 이 물방울이 1㎤당 수백 개 정도 포함되어 있는 것이 구름이다. 구름은 형태와 고도에 따라 세분된다. 상층운은 5∼13㎞ 고도에서 나타나며, 권운·권적운·권층운으로 구분한다. 중층운은 2∼7㎞고도의 구름으로, 고적운·고층운·난층운으로 구분한다. 하층운은 0∼2㎞ 고도에 나타나며 층적운·층운·적운·적란운으로 구분한다.

구름의 형성

구름은 비교적 습한 공기가 상승할 때 형성된다. 높은 고도에서는 기압이 낮기 때문에 공기가 위로 상승하면 팽창한다. 이들 공기는 이슬점에 도달할 때까지 단열팽창에 의해 온도가 내려가게 되며(이때는 주위와 열교환이 없다), 공기는 과포화상태로 된다. 과포화상태의 수증기는 응결핵(凝結核)이라 불리는 작은 크기의 먼지나 연기 입자를 중심으로 응결하여 0.01㎜ 지름의 작은 물방울들을 급격히 이룬다. 이러한 물방울들은 대부분 1cm³당 수백 개 정도가 포함되어 있으며, 비를 내리지 않는 구름을 형성한다.

일반적으로 구름은 수적과 빙정이 혼합된 상태로 존재하는데, 빙정은 차가운 구름 상부에 집중되어 있다. 구름은 상승기류에 의해 형성되고 유지되기 때문에 비의 형태로 지표에 떨어지기 위해서는 물방울의 크기가 상승기류의 영향을 벗어날 수 있을 정도로 충분히 커져야 한다. 단지 작은 물방울들의 응결과정만으로는 이슬비를 내릴 정도 크기의 물방울조차 만들어내지 못한다. 빗방울은 구름 입자들의 충돌에 의해 만들어지거나 빙정이 형성된 후 구름의 따뜻한 곳을 통과하며 떨어지는 과정에서 녹음으로써 만들어진다.

구름의 종류

구름의 분류와 명칭의 체계

현대의 구름 분류 방법은 영국의 기상학자인 류크 하워드가 1803년에 고안한 분류체계에서 유래한다. 하워드는 구름을 3가지 기본 형태-권운(cirrus) · 적운(cumulus) · 층운(stratus)-로 구분하였는데, 이것은 19세기 구름 분류의 기초를 이루었고 1896년에 펴낸 최초의 〈국제구름도감(International Cloud Atlas)〉에서 절정을 이루었다. 국제연합기관인 세계기상기구(WMO)에서 펴내고 있는 도감은 구름의 분류가 현재 계속 수정되고 있음을 반영하여 몇 번 개정되었다.

아래에 제시된 표는 현재 일반적으로 구름 분류의 세계 표준자료로서 받아들여지고 있는 그 도감의 가장 최신판으로부터 제공된 자료에 기초하고 있다. 표의 첫번째 부분은 구름의 형태를 10가지 기본적인 운형(雲形)으로 분류한 것이다. 전통적으로 구름은 상층운 · 중층운 · 하층운의 3단계로 분류된다. 나아가서는 각 기본 유형은 고유한 특성에 따라 특정한 종(種)들로 세분된다. 한 기본 운형의 구름은 1종의 이름만 가질 수 있지만, 종은 몇 개 기본 운형의 이름에 쓰일 수 있다.

다음 표에 구름의 기본 유형과 다양한 종들을 나열하고 기술했다. 구름의 기본 유형과 종은 구름이 인식되는 주요범주에 드는 특성들을 나타내지만, 구름의 형태는 상세하고 많은 특성에 따라 더욱 세분된다. 이러한 것들에는 거시적인 구름조각의 배열과 투명도에 따라 적용되는 변종들이 포함된다. 보충형과 부속운의 특성은 앞에서 언급한 범부에 들지 않으며, 모운(母雲)은 구름을 기원에 따라 분류한 것이다.

모운으로부터 형성된 구름은 청정대기에서 형성된 것과는 다르며, 2가지 형태가 속한다. 첫째, 파생운(genitus)은 다른 구름의 확장에 의해 형성된 것이다. 둘째, 전화운(mutatus)은 구름을 한 기본 운형으로부터 다른 기본 운형으로 변화시키는 내부 변형에 의해 형성된 것이다. 기원이 밝혀지지 않았거나 특이한 기원을 갖는 특별한 구름들 중에는 분주운(nacreous clouds), 비행기 구름(condensation trails)과 낙수(落水), 화재와 화산분출 때 형성되는 화재운(flammagenitus cloud) 등이 있다. 지형성 구름과 같이 땅 위 공기의 움직임 때문에 발달하는 구름은 10가지 기본 운형의 어느 것과도 틀리지만, 그럼에도 불구하고 항상 기본 운형의 하나로서 분류된다.

형태와 고도에 따른 구분

기상학자들은 구름을 형태에 따라 10종류로 분류하였으며, 고도에 따라 3개의 군(群)으로 세분하였다.
① 상층운은 5∼13㎞ 고도에서 나타나며, 상부로부터 권운(卷雲)·권적운(卷積雲)·권층운(卷層雲)으로 구분한다.
② 중층운은 2∼7㎞ 고도에서 나타나며, 상부로부터 고적운(高積雲)·고층운(高層雲)·난층운(亂層雲)으로 구분한다.
③ 하층운은 0∼2㎞ 고도에서 나타나며, 층적운(層積雲)·층운(層雲)·적운(積雲)·적란운(積亂雲)으로 구분한다.

공기의 운동에 따른 구분

또한 구름을 형성시킨 공기의 운동에 따라 4개의 범주로도 분류한다. ① 넓은 범위의 정상적 상승기류에 의해 형성된 층운(層雲), ② 넓은 범위의 불규칙한 난류(亂流)에 의한 층운, ③ 대류(對流)에 의한 적운, ④ 언덕이나 산 위의 상층기류에 의해 형성되는 산악성(山岳性) 구름 등이 있다.

구름에 의한 기상 현상

많은 양의 강수를 수반하는 구름으로는 고층운·난층운·적란운이 있다. 고층운과 난층운에서는 하루나 그 이상 계속해서 비가 내리며, 대부분의 적란운에서는 뇌우와 토네이도(tornado)를 동반한 폭우·폭설·우박 등이 내린다. 권운·권적운·권층운의 상층운들은 대부분 빙정으로 구성되어 있어 눈을 내리게도 하지만, 하층운이 존재하지 않는 경우는 눈이 지상에 도달하기 전에 증발해버리는 경우가 많다. 그러나 하층운에 두꺼운 수적층이 있는 경우는 눈이 무거워져 온도에 따라 비나 눈의 형태로 내리게 된다. 층운은 이슬비를 내리기 쉽고, 적운은 특히 적도지방에서 소나기를 내리기도 한다.

일기예보와의 관계

구름은 일기예보에 매우 중요한 요소가 된다. 하늘을 완전히 덮고 있던 권운과 권층운이 두꺼워지고 낮아져 고층운이 되면 곧 비가 내리게 되며, 온대지방에서는 온난전선이 접근하게 되고 열대지방에서는 폭풍이 발생하게 된다. 태양이 구름 사이에서 밝게 빛나는 경우라도 적운이 적란운으로 급격히 성장하게 되면 강한 뇌우가 발생한다. 또한 구름은 기온의 일교차를 적게 해준다. 즉 구름이 낮게 깔린 저녁에는 구름이 차단막으로 작용하여 기온이 하강하는 것을 막아주지만, 저녁 하늘이 맑으면 온도의 급격한 하강으로 인해 다음날 아침에 이슬·서리·안개 등이 내리게 된다.