여름과 가을이면 한반도는 태풍의 영향을 받습니다. 태풍은 지구상에서 가장 강력한 기상 현상 중 하나로, 시속 200킬로미터가 넘는 바람과 엄청난 양의 비를 동반합니다. 태풍 하나가 가진 에너지는 수소폭탄 수백 개에 맞먹으며, 지나간 자리에는 홍수, 산사태, 건물 파괴 등 막대한 피해를 남깁니다. 하지만 태풍은 단순한 재앙이 아닙니다. 적도의 과도한 열을 극지방으로 운반하여 지구의 에너지 균형을 맞추고, 가뭄 지역에 필요한 비를 제공하며, 바다를 순환시켜 해양 생태계를 활성화합니다. 태풍은 어떻게 발생하고, 왜 그렇게 강력하며, 어떤 구조를 가지고 있을까요. 이 글에서는 태풍의 형성 조건과 발달 과정, 태풍의 독특한 구조, 그리고 태풍이 우리에게 미치는 영향과 대비 방법을 상세히 알아보겠습니다.
태풍의 발생 조건
태풍은 열대 저기압 중에서 최대 풍속이 초속 17미터 이상인 것을 말합니다. 북태평양 서쪽에서 발생하는 것을 태풍, 대서양과 북태평양 동쪽에서 발생하는 것을 허리케인, 인도양에서 발생하는 것을 사이클론이라고 부르지만 모두 같은 현상입니다. 태풍이 발생하려면 다섯 가지 조건이 필요합니다. 첫째, 따뜻한 바닷물이 필요합니다. 수온이 최소한 섭씨 26도에서 27도 이상이어야 합니다. 따뜻한 바다에서 증발한 수증기가 태풍의 연료가 됩니다. 수증기가 상승하여 응결할 때 방출되는 잠열 에너지가 태풍을 강력하게 만듭니다. 둘째, 충분한 수심이 필요합니다. 표면만 따뜻한 것이 아니라 깊이 50미터 이상까지 따뜻한 물이 있어야 합니다. 태풍이 발달하면서 바닷물을 휘저어 심층의 차가운 물을 끌어올리는데, 얕은 곳의 따뜻한 물만으로는 부족합니다. 셋째, 적도에서 어느 정도 떨어진 위도가 필요합니다. 전향력이 작용해야 회전하는 소용돌이가 만들어지기 때문입니다. 보통 위도 5도에서 20도 사이의 열대 해상에서 태풍이 발생합니다. 적도 바로 위에서는 전향력이 거의 없어 태풍이 형성되지 않습니다. 넷째, 대기가 불안정해야 합니다. 지표면과 상층의 온도 차이가 커서 대류가 활발하게 일어나야 합니다. 습한 공기가 강하게 상승하면서 적란운이 발달하고, 이것이 태풍의 씨앗이 됩니다. 다섯째, 상층과 하층의 바람 차이가 작아야 합니다. 연직 바람 시어가 크면 발달하는 구름 시스템이 흩어져 태풍으로 성장하지 못합니다. 상하층의 바람이 비슷한 방향과 속도로 불어야 구조가 유지됩니다. 이러한 조건을 모두 만족하는 곳이 여름과 초가을의 북태평양 서부 열대 해역입니다. 그래서 필리핀 동쪽 바다와 괌 부근에서 많은 태풍이 발생합니다. 한 해 평균 약 25개에서 30개의 태풍이 북태평양에서 생성되며, 이 중 3개에서 4개가 한반도에 영향을 줍니다.
태풍의 구조
태풍의 눈
태풍의 가장 특징적인 구조는 중심의 눈입니다. 태풍의 눈은 직경 20킬로미터에서 60킬로미터의 원형 또는 타원형 영역으로, 태풍 중심부에 위치합니다. 놀랍게도 태풍의 눈 안에서는 바람이 약하고 하늘이 맑으며 햇빛이 비춥니다. 강풍과 폭우가 몰아치던 것이 갑자기 잠잠해지므로, 태풍이 지나갔다고 착각하기 쉽습니다. 하지만 이는 일시적인 평온일 뿐이며, 곧 반대편 벽에서 다시 강풍과 폭우가 시작됩니다. 태풍의 눈이 만들어지는 이유는 원심력과 하강 기류 때문입니다. 태풍이 빠르게 회전하면서 중심부에 원심력이 작용하여 공기가 바깥으로 밀려납니다. 중심부는 상대적으로 고기압이 되고 공기가 하강합니다. 하강하는 공기는 단열 압축으로 가열되어 구름이 증발하므로 맑은 하늘이 나타납니다. 태풍의 눈을 둘러싼 벽이 눈벽입니다. 눈벽은 태풍에서 가장 강력한 부분으로, 가장 높은 구름과 가장 강한 바람, 가장 많은 비가 집중됩니다. 적란운이 눈 주위를 완전히 둘러싸고 있으며, 높이는 15킬로미터 이상 솟아오릅니다. 눈벽에서는 초속 50미터에서 80미터의 강풍이 불고, 시간당 100밀리미터 이상의 폭우가 쏟아집니다. 강한 태풍은 눈벽 교체 주기를 겪습니다. 기존 눈벽 바깥에 새로운 눈벽이 형성되면서 안쪽 눈벽이 약해지고 결국 소멸합니다. 새로운 눈벽이 중심으로 수축하면서 다시 강해집니다. 이 과정에서 태풍의 강도가 일시적으로 약해졌다가 다시 강해지는 변동이 나타납니다.
나선형 구조
태풍을 위성사진으로 보면 구름이 나선형으로 배열되어 있습니다. 이 나선형 구름 띠를 나선 밴드라고 합니다. 중심에서 바깥쪽으로 뻗은 여러 개의 구름 팔이 반시계 방향으로 휘어져 있습니다. 북반구에서 태풍은 반시계 방향으로 회전하고, 남반구에서는 시계 방향으로 회전합니다. 이는 전향력 때문입니다. 나선 밴드를 따라 강수 세포들이 배열되어 있어, 태풍이 지나갈 때 비가 연속적으로 내리는 것이 아니라 강하게 내렸다가 약해지기를 반복합니다. 태풍은 수직으로도 특별한 구조를 가집니다. 하층에서는 공기가 중심으로 나선형으로 빨려 들어가고, 눈벽에서 강하게 상승하며, 상층에서는 바깥쪽으로 퍼져 나갑니다. 이러한 순환을 2차 순환이라고 합니다. 상층에서 퍼져 나가는 공기는 권운을 만들어 태풍 주변에 하얀 차일처럼 퍼집니다. 태풍의 크기는 강풍 반경으로 표시됩니다. 중심에서 초속 15미터 이상의 바람이 부는 영역의 반경을 말하며, 작은 태풍은 300킬로미터, 큰 태풍은 800킬로미터 이상입니다. 2019년 태풍 링링은 강풍 반경이 440킬로미터로 한반도 전체를 덮을 만한 크기였습니다.
태풍의 일생과 영향
발생, 발달, 소멸
태풍의 발생은 열대 요란에서 시작됩니다. 열대 해상에서 적란운이 모여 소용돌이를 만들면 열대 저기압이 형성됩니다. 이것이 조직화되고 강해지면서 열대 폭풍, 강한 열대 폭풍을 거쳐 태풍으로 발달합니다. 초기 단계에서는 바다에서 증발한 수증기가 상승하여 응결하고, 이때 방출되는 잠열이 주변 공기를 더욱 가열하여 상승을 강화합니다. 이런 양의 되먹임 과정이 계속되면서 태풍이 빠르게 성장합니다. 급속 강화는 태풍이 24시간 동안 풍속이 초속 15미터 이상 증가하는 현상입니다. 매우 따뜻한 바다를 만나거나 조건이 최적일 때 발생하며, 예측하기 어렵고 대비 시간이 부족해 위험합니다. 2020년 태풍 하이선은 급속 강화를 겪으며 슈퍼 태풍으로 발달했습니다. 태풍이 북상하면서 여러 요인으로 약해집니다. 첫째, 차가운 바다를 만나면 에너지 공급이 끊깁니다. 둘째, 육지에 상륙하면 마찰이 증가하고 수증기 공급이 중단됩니다. 셋째, 연직 바람 시어가 커지면 구조가 파괴됩니다. 넷째, 한대 전선과 만나면 온대 저기압으로 변질됩니다. 태풍이 소멸해도 영향은 계속됩니다. 온대 저기압으로 변한 후에도 강풍과 폭우를 동반할 수 있으며, 때로는 다시 강해지기도 합니다.
태풍의 영향과 대비
태풍은 막대한 피해를 줍니다. 강풍은 나무를 쓰러뜨리고 건물을 파괴하며 전력망을 망가뜨립니다. 초속 50미터의 바람은 사람을 날려 보낼 수 있고, 간판과 지붕이 날아다니는 흉기가 됩니다. 폭우는 홍수와 산사태를 일으킵니다. 태풍 한 개가 내리는 비의 양은 수백억 톤에 달하며, 하천이 범람하고 저지대가 침수됩니다. 2002년 태풍 루사는 강릉에 하루 870밀리미터의 비를 내려 기록적인 피해를 냈습니다. 폭풍 해일은 해안 지역의 재앙입니다. 태풍의 낮은 기압으로 해수면이 올라가고, 강풍이 바닷물을 육지로 밀어 넣으면서 해수면이 평소보다 수 미터 높아집니다. 만조와 겹치면 피해가 더욱 커집니다. 2005년 허리케인 카트리나는 뉴올리언스를 폭풍 해일로 침수시켜 1800명 이상의 사망자를 냈습니다. 하지만 태풍은 긍정적인 역할도 합니다. 열대 지방의 과도한 열을 중위도와 고위도로 운반하여 지구의 에너지 균형을 맞춥니다. 가뭄 지역에 필요한 비를 제공하여 수자원을 보충합니다. 대만과 일본 일부 지역은 연간 강수량의 상당 부분을 태풍에 의존합니다. 바다를 휘저어 심층의 영양분이 풍부한 물을 표층으로 끌어올려 플랑크톤을 증식시키고 어장을 형성합니다. 태풍 대비는 필수적입니다. 기상청의 예보를 주의 깊게 듣고, 태풍 특보가 발표되면 외출을 삼가며, 창문을 보강하고 배수로를 점검해야 합니다. 해안가와 저지대는 대피하고, 산사태 위험 지역을 피해야 합니다. 태풍의 눈이 지나갈 때 안심하지 말고 실내에 머물러야 합니다. 기후 변화로 태풍이 변하고 있습니다. 바다 온도가 올라가면서 태풍이 더 강해지고, 급속 강화 빈도가 증가하며, 이동 속도가 느려져 한 곳에 오래 머물면서 더 많은 비를 내리고 있습니다. 태풍에 대한 이해와 준비가 그 어느 때보다 중요한 시대입니다.