적란운: 뇌우 구름

적란운은 땅 위 1 km에서 10 km가 넘는 대류권계면까지 탑 하나로 뻗을 수 있습니다.

적운에서 폭풍으로

아무리 큰 적란운도 처음에는 모두 평범한 적운에서 시작합니다. 공기가 불안정하다는 것은 위로 올라가는 공기 덩어리가 주변 공기보다 계속 따뜻하게 남아 있다는 뜻입니다. 이럴 때 공기 덩어리는 멈추지 않고 계속 올라갑니다. 수증기가 응결하면서 열을 내놓고, 이 열이 구름을 계속 떠오르게 합니다. 그래서 구름 탑은 점점 더 높이 솟아오릅니다. WMO는 그 결과를 산이나 거대한 탑 모양으로 위아래로 크게 뻗은, 무겁고 빽빽한 구름이라고 설명합니다. 적란운의 밑면은 낮고, 아주 어두운 경우가 많습니다. 그리고 꼭대기는 상층까지 올라갑니다.

꼭대기가 평평해지는 이유

그런데 올라가던 공기는 어느 순간 위를 막는 뚜껑을 만납니다. 대류권에서는 높이 올라갈수록 기온이 내려갑니다. 하지만 대류권계면을 넘어 성층권에 들어서면 기온이 다시 올라갑니다. NOAA는 위에 놓인 이 따뜻한 공기가 대류를 막는다고 설명합니다. 그리고 성층권의 아래쪽 경계는 적란운의 모루 모양 꼭대기를 보면 쉽게 알 수 있다고 합니다. 올라가던 공기는 이 뚜껑 아래에서 옆으로 퍼집니다. 그리고 바람이 그 공기를 길게 끌고 가서 모루 모양을 만듭니다. 모루는 바람이 부는 쪽으로 아주 멀리까지 뻗기도 합니다.

이 뚜껑이 얼마나 높이 놓여 있는지는 지구의 위도에 따라 다릅니다. NOAA에 따르면 대류권의 두께는 적도 위에서 18~20 km입니다. 남북위 50°에서는 약 9 km이고, 극지방 위에서는 6 km가 조금 안 됩니다. 기온은 지표의 평균 약 17 °C에서 시작해, 대류권계면에서는 약 −51 °C까지 내려갑니다. 그래서 열대에서 생긴 폭풍은 극지방 가까이에서 생긴 폭풍보다 훨씬 높이 솟을 수 있습니다. 그리고 구름 윗부분에 있는 얼음은 매우 차갑습니다.

천둥, 번개, 우박

구름 탑 안에서는 강한 상승 기류가 물방울을 0 °C 높이보다 훨씬 위로 실어 올리고, 그 가운데 일부는 그곳에서 얼어붙습니다. 작고 무른 우박인 싸락우박과 얼음 결정이 서로 부딪치면서 전기가 나뉩니다(NOAA NSSL). 이렇게 나뉜 전하가 충분히 쌓이면 구름 안에서, 또는 구름에서 땅으로 번개가 칩니다. 번개가 친 뒤에 들리는 천둥은 번개가 지나간 길의 공기가 갑자기 뜨거워지면서 나는 소리입니다. 우박은 상승 기류가 빗방울을 구름 속 아주 차가운 곳까지 실어 올려 얼리면서 시작됩니다(NOAA NSSL). 그 얼음은 과냉각 물방울을 모으며 계속 자랍니다. 그러다가 상승 기류가 더는 받쳐 줄 수 없을 만큼 무거워지면 떨어집니다. 세찬 소나기와 돌풍, 그리고 때로는 토네이도도 적란운에서 옵니다.

번개는 비가 내리는 곳보다 더 멀리까지 갑니다. NOAA는 번개가 비가 오는 곳에서 10마일(약 16 km) 넘게 떨어진 곳까지 칠 수 있다고 경고합니다. 그러니 천둥소리가 들린다면 이미 번개가 닿을 수 있는 거리 안에 있는 것입니다. NOAA는 첫 천둥소리가 들리면 실내로 들어가고, 마지막 천둥이 울린 뒤 30분이 지날 때까지 그대로 머물라고 권합니다. 천둥소리를 들을 수 없는 사람들을 위해 NOAA는 2016년에 짝이 되는 수칙을 하나 더했습니다. 「번쩍이면 뛰어 들어가라」입니다. 예보관은 레이더로 이런 폭풍을 추적합니다. NOAA의 이중 편파 레이더는 구름 속에 있는 비와 우박과 눈을 서로 구별해 냅니다.