토네이도(Tornado), 자연의 가장 무서운 소용돌이

2007 년 6월 22일, 캐나다 매니토바 주 엘리(Elie)로 접근하던 F5 토네이도 모습

By Justin1569 at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

토네이도, 가공할 소용돌이

우리는 뉴스 화면이나 다큐멘터리에서 토네이도가 땅을 휩쓸며 모든 것을 집어삼키는 장면을 자주 본다. 토네이도는 시속 수십 킬로미터로 이동하면서, 내부의 강력한 소용돌이 바람으로 집을 무너뜨리고 차량을 공중으로 날려버린다. 그 모습은 자연의 위력을 실감하게 만든다. 도대체 어떤 기상 현상이 이처럼 가공할 만한 소용돌이 바람을 만들어내는 걸까?

 

토네이도의 형성 과정

토네이도(일명 Twister)는 강력한 대기 불안정성과 극단적인 온도·습도 차이가 충돌하면서 형성된다. 가장 전형적인 과정은 다음과 같다.

1. 따뜻하고 습한 공기가 지표면 가까이에 머문다.
2. 차갑고 건조한 공기가 상층에서 흘러내린다.
3. 두 공기가 만나면, 상대적으로 무거운 찬 공기가 따뜻한 공기를 위로 밀어 올린다.
4. 상승한 따뜻한 공기는 강력한 상승 기류를 만들고, 이는 거대한 뇌우 구름(적란운)으로 이어진다.
5. 이 과정에서 고도에 따라 풍속과 풍향의 급격한 변화, 즉 윈드 시어(Wind Shear)가 발생하면 소용돌이가 형성된다.
6. 특정 조건이 충족되면 이 소용돌이가 수직으로 세워지며, 점점 좁아지고 강력해져 토네이도로 발전한다.

형성된 토네이도는 주변 공기를 강하게 빨아들이며, 흙, 먼지, 각종 파편을 감싸면서 점점 뚜렷한 회오리 기둥으로 성장한다.

토네이도의 위력과 지속 시간

2023년 4월 11일, 미시시피주 롤링포크를 강타한 EF4 토네이도 피해 지역의 항공 사진.

토네이도의 위력은 일반적으로 후지타 등급(Fujita Scale) 또는 이를 개정한 EF-Scale(Enhanced Fujita Scale)을 기준으로 측정한다. 이 등급은 토네이도가 일으키는 피해 정도와 내부 소용돌이 바람의 속도에 따라 구분된다.

 

가장 약한 단계인 F0 또는 EF0 등급의 토네이도는 나뭇가지를 꺾는 수준의 바람을 동반하며, 시속 약 115킬로미터의 바람을 기록한다. 반면, 가장 강력한 F5 또는 EF5 등급은 철근 콘크리트로 지어진 견고한 건물조차 무너뜨릴 정도로 위력적이며, 바람의 속도가 시속 500킬로미터를 넘기도 한다.

 

토네이도의 지속 시간은 대부분 매우 짧다. 일반적으로 수 초에서 수 분 이내에 소멸하지만, 강력한 토네이도의 경우 수십 분에서 최대 한 시간 이상 땅 위를 휩쓸며 광범위한 피해를 남기기도 한다.

토네이도가 가장 빈번한 지역

2005년 미국 본토에서 발생한 1,250건 이상의 토네이도 경로 지도 (후지타 등급 표시)

 

이론적으로 토네이도는 특정 국가나 지역에 국한되지 않고, 극단적인 온도와 습도의 차이, 강력한 뇌우 구름, 뚜렷한 윈드 시어(고도에 따른 풍속과 풍향의 급변), 넓고 개방된 지형이라는 조건이 충족되면 어느 곳에서든 발생할 수 있다.

 

특히, 일부 지역에서는 이러한 조건이 반복적으로 형성되기 때문에 토네이도가 매우 자주 발생한다. 가장 대표적인 사례가 바로 미국 중서부, 속칭 토네이도 앨리(Tornado Alley)라 불리는 지역이다.

 

토네이도 앨리에서는 남쪽 멕시코만에서 따뜻하고 습한 공기가 지속적으로 북상하고, 동시에 북쪽 캐나다와 로키산맥에서 차갑고 건조한 공기가 남하하면서 두 기단이 넓은 평야 지형 위에서 강하게 충돌한다. 이 과정에서 강한 윈드 시어가 나타나며, 동시에 초강력 뇌우인 슈퍼셀(Supercell)도 자주 발생한다. 이러한 지형적·기상적 조건 덕분에 토네이도 앨리는 전 세계에서 토네이도가 가장 자주, 그리고 가장 강력하게 나타나는 지역으로 꼽힌다.

 

특히 텍사스, 오클라호마, 캔자스, 네브래스카를 포함한 미국 중서부 평원에서는 해마다 수백 건 이상의 토네이도가 관측되며, 이 중 일부는 초강력 F4 또는 F5 등급으로 발전해 대규모 피해를 초래한다.이외에도 남미, 일본, 호주 북부, 방글라데시 등지에서도 토네이도가 발생하지만, 토네이도 앨리만큼 자주 또는 강력하게 나타나는 사례는 드물다.

 

우리나라와 비교하면

우리나라에서도 여름철 강한 뇌우가 동반된 아주 작은 규모의 토네이도나 회오리바람, 해상에서의 용오름(물기둥) 현상이 드물게 관측된다. 하지만 지형과 대기 흐름의 특성상, 미국처럼 광범위한 평야를 가로지르는 초대형 토네이도가 형성될 가능성은 사실상 매우 낮다. 토네이도는 어디서든 발생할 수 있지만, 그 위력과 빈도는 결국 지역의 자연조건에 의해 결정된다고 할 수 있다.