슈퍼셀

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미국의 국립기상대 (Birmingham, AL) 웹사이트 사진 자료이다.

( 출처)

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Supercell

1. 기상 현상

1.1. 상세1.2. 관련 사진 및 영상

2. 위 현상을 소재로 한 영화

1. 기상 현상

뇌우(thunderstorm)의 한 형태이자, 대류운의 일종이다. 이때 cell은 대류운(적란운) 한 덩이를 일컫는 말로써 single cell, multi cell, line multi cell, squall line cell 등이 있고 이것의 일종으로 supercell이 존재한다. 매우 거대한 형태의 뇌우로서 대개 국지대류계에 속하는 뇌우보다 커 보통 기상학에서는 슈퍼셀이라는 말보다는 중규모 대류계(mesoscale convective system, MCS)라고 부른다. 종관규모의 발생요인에 의해 일어나는 준종관규모의 대류 시스템이라는 말.[1] 슈퍼셀은 기상학계 실무자보다는 폭풍 추격대들이나 이 쪽 분야 비전공자 덕후들 사이에서 통용되는 용어다.

1.1. 상세

수명은 하루 정도로 일반적인 적란운보다는 살짝 긴 정도다.

메조사이클론이라는 특징적인 기상현상이 관측되며 인류가 알고 있는 뇌우 중 가장 위험한 축에 든다. 태풍과 관련은 있지만 크기나 지속시간 단위부터가 달라[2] 동일한 것은 아니다. 이론상 전세계 어디서든 발생 가능하지만 아무래도 대평원이 존재하는 북미에서 가장 흔하게 볼 수 있다. 드문 예이지만, 2005년 인도 뭄바이에서 슈퍼셀이 발생하였다. 당시 이 괴물은 15 km 상공까지[3] 이르렀으며, 시간당 백수십 mm 의 엄청난 집중호우를 쏟아부은 끝에 결국 일강수량 944 mm(약 1미터)라는 기록적인 결과를 길이 남기게 되었다.

보통 상하층의 기온차가 극심할 때 생겨나는 것이 대류운이고 적란운이지만 보통은 5~6km 수준에서 그치거나 촉발지점을 중심으로 기류를 따라 여러개의 cell을 형성하며 이동하는 것이 보통이다. 그러나 중위도 기압계에서 가끔 상층에 한기핵(cold core)이 크게 남하할 때가 있는데 상층 기압계(비발산고도)의 특징으로 한번 생성된 기압계는 잘 사라지지 않는다는 점이 있다. 따라서 오랫동안 머물며 상하층 불안정을 야기하며 이때 어떠한 요인(기류의 수렴, 지형적 상승)에 의해 이 고도까지 대류운이 생겨나게 되면 그 상승기류로 인해 연쇄적으로 주변 공기의 순간적인 대류가 일어나게 된다. 이 연쇄는 중심부로부터 퍼져나가며 순간적으로 한기핵 크기인 수백 km에 달하는 지름의 대류운을 형성하게 된다. 그리고 다시 중심부부터 상승력이 소모된 수증기가 하강하기 시작되는데 이게 집중호우, 즉 소나기다.[4] 이때 중심부로부터 퍼져나가는 대류운의 일련의 무리가 bow echo를 형성하게 된다. 상층에서는 상승한 대량의 수증기가 모루구름을 형성하며 퍼져나가 4km 이상의 중상층운으로 일대를 뒤덮게 되어 비가 내리지 않는 지역에서도 한낮에도 깜깜해지는 광경을 볼 수 있게 된다. 발생과 동시에 약화되기 시작하는 것이 대류운이기 때문에 태풍과는 달리 중심부에서는 오히려 강도가 약하며 퍼져나가는 bow cell에서 강수강도가 강하다. 그러나 중심부에서도 절대 방심하면 안되는데 강한 하강기류인 다운버스트의 존재 때문이다. 시간당 50mm에 육박하는 폭우 뒤에 초속 20m/s의 강풍이 불기도 한다. 바람장을 보면 주변부에서 마치 태풍처럼 주변 공기를 끌어당기는 모습과 중심에서 엄청난 풍속으로 불어나가는 바람을 볼 수 있다.

대개 외따로 형성된다는 점에서 스콜과는 다르며, 일단 발생하면 막대한 양의 우박 [5]과 강풍, 그리고 기습적인 하강기류인 다운버스트를 동반한다. 국지적이긴 하지만 최악의 악천후를 불러오는 위험한 자연현상. 특히 낮은 확률로 (10~20%) 메조사이클론에서 토네이도가 형성되기도 한다.[6] 다만 토네이도나 우박은 조건이 맞아떨어지는 장소에서 형성되기 때문에 한국에서는 슈퍼셀이 발생해도 보기 힘들다.

외양은 흔한 적란운으로 보이지만 그보다 훨씬 거대하다. 구름 아래에서는 그 거대한 규모 때문에 오히려 겹겹이 쌓인 층운처럼 보이며 칠흑같이 어두운 먹장구름 그 자체가 된다. 다만 위성사진이나 비행사진으로 보면 중심부가 솟아올라 불타는 듯한 흰색으로 보인다. 그 두께 때문에 대부분의 빛을 반사하기 때문. 영화 트위스터에 등장하는 세 번째 토네이도 추적에서, 그 토네이도를 매달고 있던 암회색 구름을 상상하면 된다. 특징적인 모루구름 위로는 강력한 상승기류로 인해 구름이 대류권 계면을 돌파하여 치솟아오르고, 이때 상승하는 공기는 대략 10~15 km 상공에까지 이른다. 하부에는 (슈퍼셀만의 전유물이 아니긴 하지만) 구름벽(Wall Cloud)이라는 현상이 관측되며 이는 종종 토네이도 발생의 징조로 해석된다. #뚜렷하게 발달한 구름벽의 모습. 또한 슈퍼셀의 이동방향 전면부에서 흔히 아치구름(Arcus Cloud 또는 Shelf Could)이라 불리는 수평 방향의 구름이 수반되는 경우가 많은데, 두루마리 구름(Roll Cloud) 내지는 모닝글로리(Morning Glory)와는 서로 다른 것이므로 주의. 그 아래에서는 기온이 급강하하며 격렬한 돌개바람이 휘몰아친다.

그 자체만으로도 충분히 재앙에 가까운 피해를 입히지만 특히나 토네이도의 훌륭한 산실이 되어 주기에, 북미의 여러 연구소와 기상대, 아마추어 기상학 매니아[7], 폭풍 추격대[8], 중서부 지역 주민들이 신경을 곤두세우고 있는 존재다. 게다가 일단 한번 발생했다 하면 떼로 덤벼드는 게 토네이도의 특성이라, 그 피해를 최소화하기 위해 도플러 레이더가 개발되었다는 뒷얘기도 있다.

기상학자들은 어떤 슈퍼셀이 토네이도를 잉태하고 있는지 추적하기 위해 후크 에코(hook echo)라는 현상이 나타나는지 확인한다. 즉, 레이더 영상에서 토네이도를 품은 슈퍼셀은 마치 좌우가 뒤집어진 형태의 반점 모양을 하게 되는데, 여기서 반점의 "고리"(hook) 끝부분에 토네이도가 나타난다는 것.[9] 슈퍼셀 구름덩어리가 반점 모양으로 바뀌게 되는 것은 즉 다시 말하면 구름이 회전하기 시작했음을 의미하는 것이라고. 이렇게 보면, 의외로 토네이도는 적란운의 중심부가 아니라 변두리에 나타나는 셈이다.[10] 후크 에코의 규모는 수~수십 km 정도의 직경 정도로 작고, 비강우 구역(rain-free base)이라 하여 비도 잘 내리지 않는다.

때로 슈퍼셀은 시간이 지남에 따라 멀티셀(multicell)[11] 형태의 거대한 활 모양으로 퍼져가기도 하는데, 이를 보우 에코(bow echo)라고 부르기도 한다. 물론 대량의 강우와 강력한 폭풍[12], 큼지막한 우박 등 스펙 자체는 약해지지 않는다.

이것이 강할 경우 따로 데레초(derecho)라고 부르기도 하는데, 이런 폭풍은 미국 중부~동부 일대에 광범위한 지역에 걸쳐서 막대한 피해를 입힌다. 종종 뉴스에서도 미국 동부 일대가 "데레초" 폭풍의 습격을 받아 초토화됐다는 소식을 접할 수 있다. 관련기사 슈퍼셀과 달리 이놈들은 넓은 범위에서 동일한 방향으로 강력한 직선돌풍(straight-line wind)을 앞세워 지면을 빗자루질하고 지나가는데, 원체 커다란 아치구름을 기본 장식으로 달고 다니는 데다 비바람만으로도 가히 세기말적인 분위기를 풍기는 섬뜩한 비주얼을 자랑한다. 당장 첫째 영상은 벌건 대낮에 찍은 거다. 실제로 2020년 8월 10일에 아이오와를 덮친 데레초는 제트기 지나가는 듯한 바람폭풍과 함께 광범위한 전원지역을 초토화시키고 지나갔고, #1 #2 #3 2022년 5월경에 캐나다의 오타와를 덮친 데레초는 15분 사이에 기온을 16도나 급강하하게 만들었다. #

미국 중서부로 유학 간 한국 학생들이 혀를 내두르게 되는 주된 원인 중 하나이기도 하다. 슈퍼셀이 마을에 접근하면 일단 사이렌이 공습경보를 연상할 정도로 요란하게 울리면서 주민들이 대피하고, 그렇게 한번 생난리를 치고 나면 '이런 데서 어떻게 사냐?'는 생각이 들 정도다. 뇌우 경보(Severe Thunderstorm Warning) 정도라면 주민들도 태평하게 대응하겠지만, 본격적으로 토네이도 경보(Tornado Warning) 사이렌이 울리면 중서부 주민들도 두려워한다. 슈퍼셀 자체는 다른 적란운처럼 소나기나 우박이 엄청 떨어지고[13] 천둥 번개와 아치구름 등으로 공포감만 조성하는게 끝이지만, 토네이도는 진짜로 목숨까지 위험해지기 때문이다.

호주 북부에서도 자주 발생한다. 특히 다윈(Darwin) 지역, 티위 섬(Tiwi Islands) 지역에서 발생하는 슈퍼셀은 매해 9월부터 3월까지 아주 연례행사 급으로 뭉게뭉게 만들어지곤 한다. ( 컴퓨터 시뮬레이션 영상) 호주 사람들에게 이 슈퍼셀은 따로 헥터(Hector)라는 별명을 얻기도 했는데, 적도 근처이다 보니 대류권 계면이 엄청나게 높아서 이 슈퍼셀의 꼭대기는 무려 해발 20 km 근처까지 솟아오를 수 있다고 한다.[14] 당연히 이 동네에서도 종종 토네이도가 나타난다.

한국에서는 발생하지 않는다는 잘못된 설명이 인터넷에 흔하게 퍼져 있지만, 반도 및 중위도라는 지형적 특성상 매우 자주 발생하는 축에 든다. 단지 미국 중서부에서 보이는 우리가 흔히 생각하는 슈퍼셀이 아니여서 일반적인 적란운과 구분을 못하는 것 뿐이다.[15] 세계적으로 MCS가 가장 자주 발생하는 지역 중 하나가 산둥반도, 수도권 등 해안과 인접한 반도 지역이다. 대개 MCS는 상층과 하층의 기온차가 큰 중위도에서 산지를 지나는 기류로 인해 촉발되어 방해물이 없는 육지에서 발달하게 되는데, 습기의 잠열이 발생요인이므로 반도 지역이 제격인 것이다. 읽어보면 알겠지만 한반도는 세계적으로 천혜의 자연요건을 갖췄다. 한반도 여름의 특징적인 소나기는 대부분 multi cell에 의한 것이지만 그 중 슈퍼셀로 발달한 것도 적지 않다. 2013년 8월 6일 [16]과 2021년 7월 19일 서울 일대에 발생한 암흑 현상의 주범. 단지 토네이도와 우박이 잘 보이지 않을 뿐이다. 우리나라의 봄, 가을은 건조한 축에 들어 대류운이 잘 발달하지 않으며 여름에는 영하 20도 미만의 온도가 필요한 우박은 구경하기 힘들고, 넓은 평원과 낮은 구릉에서 발달하는 토네이도도 구경하기 힘들지만 엄청난 빈도의 낙뢰세례를 볼 수 있다.

종종 토네이도가 몰아칠 때 구름이 초록색으로 변한다는 보고들이 있어 왔는데, 사실 이는 슈퍼셀 내지 강력한 폭풍이 갖는 특징 때문이다. 대량의 수증기를 가진 구름의 하부는 암청색을 띠게 되는데, 만일 저녁 무렵의 햇빛이나 먼지가 많은 공기 등의 조건을 만나면 청색 + 황색 = 녹색의 빛으로 변한다는 것. # 2022년 7월에는 사우스다코타 주의 하늘이 완연한 초록색으로 변해 SNS에서 화제가 되기도 했다. # 같은 원리로 일몰 직전의 노을이나 완연한 정오 시간대에 암흑 현상을 겪게 되면 한밤중 같은 보라색의 하늘이 나타나기도 한다.

인터넷 뉴스에도 떴는데 # 참고로 1~3 번째 사진이 바로 구름벽(wall cloud)을 찍은 것이고, 4 번째 사진이 아치구름을 찍은 것이다. 신문 만평에도 등장한 적이 있다. #

영화 화이트 스콜은 슈퍼셀로 인한 해상에서의 선박 침몰 사고 사례로 추정된다.

1.2. 관련 사진 및 영상

2. 위 현상을 소재로 한 영화

트위스터, 인투 더 스톰을 거쳐 미국의 토네이도 재난 영화의 계보를 잇는 2023년 5월 개봉 작품. 다니엘 다머, 스키트 울리치, 앤 헤이시, 알렉 볼드윈이 출연한다.

폭풍 추격대(storm chasers)를 주제로 한다는 점에서 평범한 일반인들의 이야기인 인투 더 스톰와도 다르고, 과학자들의 이야기인 트위스터와도 다소 다르지만, 여러 사람들이 팀을 이루어 폭풍을 쫓아다니는 과정에서 여러 위험에 직면한다는 점에서는 트위스터에 좀 더 주제의식이 가깝다.

이 영화가 실제 폭풍 추격대들이나 악천후 마니아들에게 화제가 되었던 이유는 토네이도의 연출 때문인데, 상기한 선례 두 편이 CG를 활용하여 토네이도를 묘사하려 했으나 결국 현실의 토네이도를 제대로 담아내지 못한 반면, 이 영화의 경우 실제 폭풍 추격대들이 현장에서 촬영한 영상들을 활용해 토네이도의 모습을 보여주었으며 구름에 CG를 입힐 때에도 폭풍 추격대들의 검수를 받으면서 구름의 형태와 위치, 바람의 세기, 심지어 상단에 서술되어 있는 구름 색의 변화까지도 전부 고증을 지켰다고 한다. 이 과정에서 유튜브 구독자 수만 100만 명이 넘어가는 추격대원인 피코스 행크(Pecos Hank)[18]의 자문을 받았다는 것이 밝혀졌다. #

스토리 자체는 소재에서 뽑아낼 수 있는 딱 그 정도의 평범한 재난영화 각본이지만, 상기한 것처럼 토네이도 자체가 100% 자연산(?)인 만큼 토네이도 자체에 영화가 얼마나 집중했는지는 특별히 문제되는 지점은 없는듯.

특이하게도 주인공의 엄마 역으로 나오는 앤 헤이시는 2021년 토네이도 재난영화 13 미닛츠에 출연하기도 하였다.

영화 초반에 주인공이 아버지 빌 브로디를 구글 검색하는 장면이 나오는데 빌 자동완성으로 빌 팩스톤이 검색되는 장면이 나온다. 빌 팩스톤의 경우 트위스터의 주인공이었으니 작은 오마주인 것.

[1] 전향력의 영향이 미치는 범위의 기상시스템을 종관규모라고 한다. 자세한 설명은 기상학 참조. [2] 슈퍼셀은 아무리 오랫동안 활동해봐야 하루를 못 넘기는 데다가 지구 전향력에 아주 미미한 영향만을 주고받을 뿐이지만, 태풍은 최소 활동시간만 1~3일 수준에 평균적인 지름이 최소 300km에서 1,000km 이상에 달하고 이동 경로의 길이만 최소 수천 킬로미터에 이르며, 그 과정에서 지구 자전에 의한 전향력과 여러 가지 기단 등의 영향을 받을 정도로 거대한 자연재해다. [3] 비행기의 평균 운행 고도를 넘는다. [4] 소나기를 영어로 rainshower라 부르는데 이때의 모습을 보면 정말 구름에서 물을 샤워기로 쏟아붓는 느낌이다. [5] 양도 양이지만 크기도 상당하다. 종종 야구공급만한 우박이 떨어지는데 이러면 자동차 박살나는건 시간문제. [6] 이들 토네이도 중 95%는 EF0~3급의 약하거나 중간 정도의 토네이도이고, 전체의 5%는 EF4급 이상, 전체의 1%가 EF5급에 해당한다. 즉, 영화 트위스터에 나오는 대형 토네이도는 1년에 몇 번 밖에 발생하지 않는다. [7] 토네이도 발생 시 레이더 영상을 보여주며 인터넷으로 중계하기도 한다. [8] 슈퍼셀이나 토네이도를 추적하는 개개인이나 그룹을 칭하는 표현으로 영어로 스톰 체이서(Storm Chaser)라고 한다. [9] 슈퍼셀 전면에서 뜨거운 공기는 "후크" 의 안쪽으로 말려들어가서, 후크 속에서 빙글빙글 돌며 메조사이클론을 따라 상승한다. 후크의 바깥쪽 부분에서는 찬 공기가 밀려내려오면서 아치구름을 만들어낸다. [10] 당연하다면 당연하다. 슈퍼셀의 중심부는 기압만 낮을 뿐 이미 상승동력을 모두 상실한 상태다. 곧이어 다운버스트가 불어들어오며 기압도 안정되게 된다. [11] 분류에 따라서는 중위도의 흔한 일과성 소나기를 싱글셀(singlecell), 열대성 저기압이나 열대 스콜 등을 멀티셀, 그리고 미국 중서부의 강력한 구름덩어리를 슈퍼셀로 나누기도 한다. [12] 특히 직선돌풍(straight-line wind)이라는 순간돌풍을 동반할때는 정말 주의해야 한다. 생각보다 파괴력이 크며 정전사태도 자주 일으킨다. 이런 바람은 아래 데레초의 특기다. [13] 다만 슈퍼셀이 떨구는 우박은 한국의 적란운이 떨구는 우박 따위와는 차원이 다를 정도로 크고 강력하다. 야구공만한 사이즈 정도만 되어도 자동차를 박살낼 수 있고, 잘못하면 죽을 수도 있다. [14] 이 곳 외에도 열대 지방의 적란운들이 전반적으로 이런 경향이 많다. [15] 슈퍼셀이라고 해서 꼭 아치구름과 구름벽, 토네이도를 동반해야하는건 아니다. [16] 당시 대낮인 오후 1시였음에도 불구하고, 자동차는 헤드라이트를 켜지 않으면 주행이 불가능했고, 채광이 잘 되는 실내에서조차 형광등 없이는 일상생활이 어려울 정도의 암흑현상이 발생했다. #관련기사 [17] 이 슈퍼셀은 인류 역사상 가장 강력한 토네이도로 꼽히는 "2013년 엘 레뇨 토네이도" 를 연성해냈다. [18] 단순히 재야의 악천후 매니아라고만 할 수도 없는 게, 이 인물은 실제 오클라호마 대학교 기상학자들과 화상회의를 하면서 협업을 하는가 하면 기상학회에서 발표까지 했던 사람이다. 슈퍼컴퓨터로 슈퍼셀을 모델링하는 연구자들이 자기 모델이 정확한지 확인하기 위해 이 인물의 현장 촬영 영상과 대조하기도 할 정도.