태풍

발생

개요

열대저기압이 발생하기 위해서는 전향력이 적절히 크게 작용할 수 있는 위도(5~6°)와, 대기에 충분한 습기를 제공할 수 있는 해수면 온도(26.5℃ 이상), 대기가 불안정하거나 지면은 저기압이고 상층대기는 고기압이어야 하며, 바람의 연직 시어가 없을 때의 조건이 동시에 만족되어야 한다.

이러한 조건들을 모두 만족하는 영역은 주로 위도 5~10°의 열대해양으로 열대수렴대가 이 영역 안에 존재할 때 열대저기압이 발생할 가능성이 높다. 코리올리 인자 f는 f＝2Ωsinφ이므로 위도 φ와 지구 자전각속도 Ω에 따라 달라진다. 또한 회전을 유발하는 전향력은 코리올리 인자 f와 풍속 v의 곱으로 나타난다(코리올리 힘). 저위도에서는 f가 작으므로 풍속 v가 크지 않다면 전향력이 작아 회전성분이 생성되기 어렵다.

열대 해양의 한 지점에 요란이 발생하면 요란의 중심으로 고온다습한 공기가 모여들어 상승하게 된다. 그러면 적운이 형성되고 대류성 강수가 발생해 상승운동이 더욱 가속된다. 더 빠른 속도로 주변 공기가 수렴하게 되면 풍속 v가 커져 전향력이 커진다. 이에 따라 전향력에 의한 회전성분이 커져 직선형 수렴이 저기압성 순환을 하는 나선형 수렴으로 변형되어 열대저기압으로 발달한다.

열대 요란에서 태풍으로 발달하는 데는 4~8일이 걸린다. 강한 연직 바람 시어가 존재하면 대류활동이 억제되어 저기압 형성이 지연된다. 또한 열대저기압의 주된 에너지원은 잠열이므로 건조 공기의 유입은 열대저기압을 소멸시킨다.

발달과 구분

열대저기압의 일생은 수시간에서 3주까지 다양하며 평균 생존기간은 5~10일이다.

태풍은 열대 요란에서부터 발달한다. 대양에서 발생한 열대 요란은 200~400km 범위에 폐곡된 등압선이 존재하지 않고 중심 기압도 1,000mb 이상으로 수일 동안 지속된다. 열대 요란 중 일부만이 발달해 나선형 순환을 하는 열대 폭풍이 된다. 열대 폭풍은 최대 풍속이 89~118km/h이며 중심기압도 1,000mb 이하로 하강하고 중심 근처에서 기압경도가 급격히 증가한다.

중심에는 지름 5~15km의 눈이 형성되며 영향권도 80~200km로 축소된다. 대부분의 열대저기압은 폭풍의 단계에서 일생을 마치며 일부만이 발달해 최대 풍속이 32㎧가 넘는 태풍으로 강화된다. 나선형 순환은 거의 원형 순환으로 변하며 눈의 반지름도 20~100km로 확장된다. 폐곡된 원형 등압선이 중심에서 반지름 200km까지 나타나며, 중심기압도 1,000mb 이하이나 기압경도는 열대 폭풍보다 작다.

태풍이 육지에 상륙하면 고온다습한 공기의 유입이 줄고 마찰이 증가해 소멸된다. 또한 중심 기압이 상승하며 풍속도 줄어들고 태풍의 눈 반지름이 커지며 희미해진다. 1950년대 이후 열대저기압은 최대풍속에 의해 구분된다.

태풍의 이름

태풍은 한번 발생하면 소멸될 때까지 보통 일주일 이상의 시간이 소요되기 때문에 동시에 여러 태풍이 존재할 수 있어서, 다른 자연 현상과는 달리 이름을 붙여 구분한다. 태풍에 이름을 붙여 구분하는 관행은 제2차 세계대전 이후 미국 공군과 해군에서 시작되었으며 1999년까지는 미국령 괌에 있는 미국 태풍합동경보센터에서 정한 이름을 사용했다.

2000년부터는 태풍이 발생하여 영향을 미치는 아시아의 캄보디아, 중국, 북한, 홍콩, 일본, 라오스, 마카오, 말레이시아, 미크로네시아, 필리핀, 한국, 태국, 미국, 베트남 등 14개 국가에서 제안한 이름으로 명명하게 되었다. 국가마다 10개씩 제안한 총 140개의 이름을 28개씩 5개조로 구성한 후, 1조부터 5조까지의 이름을 발생할 때마다 순차적으로 적용하며, 5조의 마지막 이름이 끝나면 1조의 첫번째 이름으로 이어진다.

태풍의 이름은 대개 동식물 등 자연물이나 자연 현상 등으로 구성된다. 한국에서 제출한 태풍의 이름은 개미, 나리, 장미, 미리내, 노루, 제비, 너구리, 고니, 메기, 독수리이며, 북한에서는 기러기, 도라지, 갈매기, 수리개, 메아리, 종다리, 버들, 노을, 민들레, 날개를 제출했다. 간혹 태풍 가운데 큰 피해를 일으키거나 했을 때에는 해당 태풍의 이름을 다른 이름으로 대체하기도 한다.

눈의 구조

관측된 태풍 눈의 최저 기압은 870mb로, 1979년 10월 괌 해역에서 일어났다.

눈에서의 기압경도는 3mb/km 정도이며, 30분 동안 38mb가 하강하기도 했고 5분 만에 16mb가 하강하는 것이 관측되기도 했다. 레이더 관측에 의하면 눈은, 중심으로 향하는 너비 10~20km, 길이 100~150km의 강수대가 수렴하며 형성한, 중심원 부분이 거의 원형인 반사파가 없는 형태로 나타난다.

경로와 변질

육지에 상륙한 태풍은 지면 마찰에 의해 에너지가 손실되고 해양으로부터 고온다습한 공기의 유입이 감소되므로 곧 소멸된다.

소멸시간은 지면 상태에 따라 다른데, 지형이 복잡한 곳에서는 1일 이전에 소멸되나 평원지역에서는 1,800km 내륙까지 진입하기도 한다. 또한 차가운 해양을 통과할 때에도 한랭한 공기가 유입되므로 더이상 발달하지 못하고 소멸된다(전선). 태풍이 남북 방향의 긴 기압골 안으로 들어가면 에너지와 구조의 변화가 거의 없이 중위도까지 진행한다. 기압골이 대륙의 동안(東岸)과 평행을 이루고 해양에 멕시코 만류와 같은 난류가 흐르면 해양으로부터 계속 습기가 공급되므로 태풍은 큰 변화 없이 고위도까지 진행할 수 있다.

중위도로 올라온 태풍은 강한 풍속에 의해 하층대기에 새로운 전선이 형성되나 500mb 이상의 상층대기에는 큰 변화가 일어나지 않는다. 이 태풍은 고기압과 만나 곧 소멸되거나 큰 변화 없이 진행하다가 소멸되기도 하며, 편서풍대에 진입하여 이동성 저기압의 형태로 바뀌기도 한다.

특징

개요

태풍 주위의 유선은 편동풍이 불고 있을 때에는 복잡해진다. 편동풍이 중심 안으로 끌려 들어갈 때는 태풍 중심의 강한 풍속에 의해 밖으로 약간 부풀어 오른 형태를 띠며, 편동풍이 저기압성 순환과 반대 방향을 이루는 부분에서는 태풍 순환류와 편동풍이 충돌해 변형장을 형성한다.

바람이 포물선 형태로 태풍 중심쪽과 반대 방향으로 분리되는 변형장 부근에서는 풍속이 약하며 중심에서는 풍속이 0인 정점이 존재한다.

풍속

37~56km/h의 속도로 순간적 또는 2~3분 동안 지속되는 돌풍이 불규칙적으로 부는 강풍대를 태풍의 벽이라 하며, 이는 강수대와 관련이 있다. 태풍의 벽 내부는 태풍의 눈이라 하며 눈 내부에서는 산들 바람이 불거나 무풍인 특이한 구조를 갖는다.

태풍의 실제 바람은 중심으로 향하는 나선형 순환과 태풍이 진행하는 성분인 지향류와의 합이다. 지향류는 태풍 진행방향의 오른쪽 풍속을 강화시키는 반면, 왼쪽 풍속은 약화시켜 전체적인 태풍 순환이 비대칭형이 되도록 한다. 이에 따라 편동풍인 무역풍대에 있는 전향 전의 태풍은 진행방향의 오른쪽인 극방향에서는 지향류가 더해져 풍속이 강화되는 반면, 진행방향의 왼쪽인 적도방향에서는 지향류가 음의 방향으로 작용해 풍속이 약화된다. 그러나 지향류는 태풍 바람에 부가적인 영향만을 줄 뿐 저기압성 순환이 주를 이룬다.

구름과 강수

열대 폭풍은 보통 넓은 지역에 권운을 동반한다. 강한 소나기는 대부분 태풍의 500~600km 전면 해안에 내린다. 1~2일 내에 폭풍은 두꺼운 적란운 벽(태풍의 벽이라고 함)과 함께 나타난다. 중층운과 상층운은 발산 방향으로 진행하나 하층운은 지면 50m 고도에서부터 존재하고 특별한 방향이 없다.

시원한 바람이 불며 비가 내리고 갑자기 구름이 온 하늘을 덮으며, 바람은 점점 강해지고 강수도 심해진다. 벽에서 가장 강한 비가 내리고, 그 이후 10~45분 동안은 조용하며 비가 내리지 않는 눈이 통과한다. 다시 강풍과 심한 강수, 두꺼운 적란운의 벽이 통과하면서 강수와 바람이 약해지고 구름도 얇아지며 태풍 영역에서 벗어난다. 강수량은 유입되는 공기의 습도, 기류의 수렴 또는 발산 정도, 지형 효과 등에 의해 결정되며 강풍으로 인해 실제 강수량의 50% 정도밖에 채집되지 않는다. 어떤 관측소에서는 모든 측기가 바람에 날아간 경우도 있다.

평균적인 강수량은 태풍 진행로 부근에서는 24시간에 150~200㎜이며, 2만~3만㎢ 지역에서는 50~60㎜ 정도이므로 지역에 따라 홍수를 유발할 수 있다.

태풍의 에너지

태풍의 에너지 K는 다음의 경험식에 의해 구할 수 있다.

K＝0.71×10²²(1,010－Pmin)(R/111)²

여기서 K의 단위는 erg/s이며 Pmin은 태풍 중심 기압(mb), R는 마지막 폐곡된 등압선까지의 반지름(km)이다. 이 식에 의해 구한 강한 태풍의 에너지는 약 10²⁵erg/s이다.

분포

개요

태풍의 평균적 발생지역과 발생빈도를 그림에 나타냈고, 지역에 따른 발생 빈도를 표에 나타냈다. 해수면 온도가 낮은 남동태평양과 남대서양에서는 열대저기압이 발생하지 않는다.

계절별 빈도

1940년대 이전에는 많은 열대저기압을 감지하지 못했으나 오늘날에는 인공위성을 포함한 첨단 관측기기들의 도움으로 발생되는 거의 모든 열대저기압을 감지할 수 있다. 대부분의 열대저기압은 6~10월의 여름과 가을 사이에 발생하나 북반구에서는 모든 계절에 발생한다.

경로

열대 요란 단계에서는 넓은 지역에 걸쳐 뚜렷한 형태가 없이 거의 정지해 있다가 범위가 작아지고 원형을 이루는 열대저기압으로 강화되면서 천천히 이동하다가 점점 빠른 속도로 서쪽으로 이동한다. 태풍은 일반적으로 북서쪽으로 전진하다가 이동속도가 느려지면서 북동쪽으로 전향하여 직진 또는 긴 파동 형태로 빠르게 진행하는 포물선 형태를 띠나 경우에 따라서는 전향하지 않고 직진하기도 한다. 전향점의 위치는 5~6월에는 북위 20° 부근, 7~8월에는 북위 30° 부근이나 10월에는 다시 남하해 북위 22° 부근이 되는 월별 변화를 보인다. 이동속도는 전향 24시간 전에는 5㎧ 정도이나 전향 후에는 8~9㎧ 로 전향 전보다 빨라진다.

피해

태풍의 피해

인류가 겪는 자연재해 중 인명과 재산에 가장 큰 피해를 주는 것 가운데 하나가 열대저기압이다. 1970년 방글라데시에서는 한 번의 태풍에 의해 30만 명이나 사망했다. 열대저기압에 의한 피해는 강풍과 저기압, 강수에 의한 직접적인 피해와 해일·홍수 등에 의한 간접적인 피해로 구분할 수 있다.

바람에 의한 피해는 풍속의 제곱에 비례하므로 P＝Kv²으로 표현할 수 있다. 여기서 P는 태풍의 바람이 풍향에 수직인 평면에 가하는 압력이며, K는 공기의 밀도와 점성에 의해 결정되는 상수이다. v는 풍속이다. 20~26㎧의 바람은 나뭇잎을 떨어뜨리고 나뭇가지를 부러뜨릴 수 있으며, 30~36㎧의 바람은 작은 나무를 부러뜨리고 얇은 벽을 부러뜨리며 지붕을 날릴 수도 있다. 또한 큰 유리창문을 부수기도 한다. 일반적으로 36㎧ 이상의 강풍은 나무를 무너뜨리고 지붕을 날린다. 태풍의 바람은 벽에 400Pa(파스칼) 이상의 압력을 가해 일시에 큰 나무와 약한 건물들을 부러뜨린다. 건축물의 진동수와 적절히 일치하는 주기로 부는 돌풍은 공명을 일으켜 건축물을 파괴시킬 수도 있다. 풍하측에 있는 지붕과 창문도 강풍으로 인해 생성되는, 풍상측 압력의 0.5~1배에 해당하는 크기의 흡입력에 의해 날아갈 수 있다. 바람에 날린 작은 물건들은 벽·창문·지붕을 뚫는다. 태풍의 눈이 통과하는 시간은 보통 수분에서 1시간 정도로, 강한 바람이 불지 않아 안심하고 있다가 뒤이어 접근하는 태풍 벽의 강풍에 의해 더 큰 피해를 볼 수도 있다. 태풍 전체의 운동 에너지 양은 그 힘에 비례하나 인명 피해는 여러 요인에 의해 결정된다. 경보가 없었거나 적절한 대책을 세우지 않았을 경우에는 많은 피해가 발생한다. 더구나 태풍에 의한 엄청난 강수량은 토양을 침식시키고 산사태를 일으키며 강과 호수를 범람시켜 피해를 가중시킨다. 간접적인 피해는 대부분이 해일에 의한 피해이다. 태풍의 바람에 의해 유발된 해면의 요동은 해안에 해일을 일으키고 해일은 해안에 갑작스런 파도를 일으켜 홍수를 유발하며 강물이 역류하도록 한다. 태풍의 위치와 해안선의 구조에 따라 다소 다르지만 보통 해수면이 3m 정도 상승하며 수시간 동안 지속된다. 또한 태풍의 낮은 기압에 의해 해수면은 0.5~1m 정도 더 상승한다. 오사카[大阪] 만에서는 태풍에 의해 해수면이 3.1m 더 높아졌으며(1934. 9. 21), 미국 노스캐롤라이나에서는 허리케인 '해젤'(Hazel：1954)의 영향으로 해수면이 3.5m나 상승했다. 대부분 해안 지역의 고도는 3m 미만이므로 해일로 인해 홍수가 나면 토양이 침식되고 해안 구조물들이 파괴된다. 또한 파괴된 해안 구조물들이 복구되기도 전에 연속적인 태풍이 닥쳐와 더 큰 피해가 발생하기도 하며, 임해공단들은 해수와 염분으로 인해 기계들이 심하게 부식된다. 호수는 해양에 비해 그 면적이 작아 수면 상승 정도가 더 크다.

태풍 경보와 진로 추적

일반적으로 저위도에서는 일일 기압변화율이 작아 접근하는 열대저기압을 감지하기가 어렵다. 24시간에 3~4mb가 하강한다면 위험신호로 받아들여야 한다. 폐곡된 등압선이 관측자 방향으로 발달하면 열대저기압이 접근해오는 것으로 인식하고 폐곡된 등압선 중심을 저기압 중심으로 간주해야 한다. 박무층(薄霧層)의 높이와 같은 역전층의 고도가 갑자기 증가하거나 고도에 따라 풍향이 빠르게 변해도 열대저기압이 접근하는 것으로 알아야 한다.

습도의 증가는 태풍의 접근과 무관하나 권운과 저녁놀과 같은 구름 형태나 구름 이동은 태풍의 접근에 대한 정보를 줄 수 있다. 해안의 긴 너울은 수백km 떨어진 태풍 중심에서부터 전파된 것일 수 있으므로 주의 깊게 관찰할 필요가 있다.

1921년 오스트레일리아의 퀸즐랜드 해안에 태풍경보소가 세워진 이후, 1935년 미국 기상 센터에 의해 허리케인 센터가 운영되는 등 열대저기압의 영향권 내에 들어 있는 세계 각 나라들은 적절한 경보 체계를 갖추고 있다. 전에는 항해하는 선박이 강풍과 급격한 기압 하강 및 높은 파도를 보고하면 매 3시간마다 특별 관측이 이루어지고 모든 선박에 경보가 주어졌다. 1943년에는 태풍 내부의 비행관측이 시작되었고, 1945년부터 열대 요란에 대한 위치와 특성 및 이동에 관한 정기적 비행관측이 이루어졌다. 오늘날에는 인공위성을 비롯한 각종 원거리 관측 장비들의 관측에 의해 직접 관측이 어려운 지역에서 발생하는 열대 요란까지도 감지하며, 비행관측으로 정확한 위치와 특성 및 강도 등을 탐지한다. 레이더에 나타난 두꺼운 나선형의 구름대와 강한 강수대로 태풍 여부를 쉽게 판단할 수 있으며 위성사진으로 세계 모든 곳의 구름 형태를 알 수 있다. 원거리 관측 장비, 특별 및 정기 비행기 관측, 태풍영역 내 관측소의 자료 등 열대저기압에 대한 모든 정보가 수집되면 일기도에 표시되고, 선박을 비롯한 경보를 필요로 하는 모든 곳에 기상전문으로 정규시간이나 특별한 시간에 송신된다. 열대저기압에 대한 빠른 감지와 추적, 좀더 정확한 진로 예보, 신속한 경보 체계로 태풍에 의한 인명피해는 현저하게 감소되고 있으나 해안 시설물의 가격 상승으로 피해액은 늘어나고 있는 추세이다.

한국의 태풍

북태평양 남서부에서 발생한 열대 폭풍과 태풍의 연평균 발생수는 26개로, 최소 15개에서 최다 39개에 이른다. 이중 10.5%가 한국에 접근하여 영향을 주며, 연평균 3개의 태풍이 한국을 통과한다. 태풍의 월별 발생빈도는 8, 9월이 각각 19%로 가장 많고 6, 10월이 각각 15%로 그 다음이다.

한국에 접근하는 태풍의 월별 분포는 7, 8월이 각각 33%, 36%로 거의 70%가 2개월에 집중되어 있다. 그 다음은 9월이 19%, 6월이 7%의 순이다. 또한 7, 8월에 북태평양에서 발생한 태풍 중 각각 24%와 21%가 한국에 영향을 주므로 연평균 접근율은 10%를 훨씬 상회한다. 6, 9월의 한국 접근 비율은 각각 12%와 11%이다.

일반적으로 태풍은 북위 5~15°에서 발생하여 북서쪽으로 전진하다가 북동쪽으로 전향하여 중위도로 진행하는 경향을 보인다. 이 전향점의 위치와 전향 전후의 태풍이동 성향은 태풍의 진로 결정에 매우 중요한 역할을 한다. 북태평양 남서부에서 발생한 태풍 가운데 반 정도가 전향하며 한국에 접근하는 태풍의 80%가 전향한 태풍이다. 특히 7월을 제외한 다른 달에 한국에 접근하는 태풍의 90~100%가 전향한 태풍이다. 태풍의 평균 전향점의 평균 위도는 6월에는 북위 20°이며, 7, 8월에는 북위 30°까지 북상했다가 10월에는 다시 북위 22°로 남하하는 월변화를 보인다.

한국에 접근하는 태풍은 평균 태풍보다 약간 높은 위도인 북위 26~32°에서 전향한다. 전향점의 평균경도는 6월에 동경 122°에서 10월의 136°로 월에 따라 전향점이 서에서 동으로 이동한다. 한국에 접근하는 태풍의 전향 경도는 평균 태풍보다 서쪽으로 이동된 동경 122~126°이다. 이와 같이 전향점이 월에 따라 다르게 나타나는 이유는 북태평양 고기압의 영향에 의한 것이다.

태풍의 이동속도는 전향하기 30여 시간 전부터 점차적으로 감소해 평균 5㎧의 속도로 이동하다가, 전향 직후에는 8.5~9㎧의 속도로 진행한다. 전향 전의 월별 이동속도는 차이가 없으나 전향 후에는 6월과 9월 태풍이 8월 태풍보다 빠르다. 특히 한국에 접근하는 태풍의 경우 전향 후의 이동속도가 태풍의 평균속도보다 40% 정도 더 빠르며, 6, 9월에는 전향 후에 12㎧의 빠른 속도로 한국에 접근한다. 태풍이 한반도를 통과할 때 기록된 최대 지상풍속은 1954년 태풍 준(June)에 의한 울릉도에서의 45㎧이며, 일일 최다 강수량은 1981년 태풍 애그네스(Agnes)에 의한 고흥에서의 547.4㎜이다.

태풍에 의한 연평균 인명피해는 사망과 실종이 107명, 부상 82명, 이재민이 33,292명이며 재산 피해액은 21억 원에 이른다(1989 중앙기상대 통계). 단일 태풍에 의한 최다 인명 피해는 1936년(태풍 이름 없음)의 2,878명의 사망과 부상이며, 최다 재산 피해액은 1987년 셀마(Thelma)에 의한 2,297억 원이다. 피해가 빈번한 지역은 남해안과 동해안 지역으로 태풍이 바다에서 상륙하는 곳일 뿐만 아니라 진행방향의 오른쪽인 위험 반경에 자주 들기 때문이다. 피해 기간은 5~10월이나 주로 7~9월 사이에 집중되어 있다.

한국에 발생하는 주요 기상재해는 호우가 28%, 폭풍이 26.8%, 태풍이 19.4%, 폭설이 11.2%의 순이나, 태풍에 의해 부가적으로 발생하는 호우·폭풍·해일 등의 간접 피해까지 모두 포함한다면 태풍으로 인한 피해 비율은 더 증가할 것이다. 이러한 태풍 피해를 줄이기 위해서는 북태평양 남서부에서 발생한 열대저기압을 감시하고 그 진로와 세기를 계속 추적·예보해 한국에 영향을 미칠지의 여부를 미리 판단해야 한다. 그리고 효율적인 경보체계를 갖추어 조기에 적절하게 대처할 수 있어야 하며, 태풍의 직접·간접 피해에 대한 방제시설을 완비해야 한다.