과학이 말하는 비극적인 12월 초 토네이도 발생

과학이 말하는 비극적인 12월 초 토네이도 발생

2021년 12월 10일~11일 새벽 발생한 토네이도의 규모는 가늠하기 어렵다. 미주리 주 일리노이 주 아칸소 주 미시시피 테네시 주 켄터키 주  바람이 지붕을 나무더미를 덮는 방수처럼 뜯어내고 상상할 수 없을 정도로 멀리 차량을 실어 나른다. 구조 작업이 아직 진행 중이다. 너무 많은 가족을 위한 애도식이 시작되었다. 

주지사, 공익 기업, FEMA에 이미 의문이 제기되고 있다. 이것이 보기만큼 희귀하고 있음직하지 않은 일인가, 그리고 기후 변화 요인은 어떻게 되는가?  전력이 얼마나 빨리 복구될 수 있을까? 언제 천연 가스 라인을 통해 공급되는 열이나 물을 사용할 수 있는가?  FEMA는 얼마나 많은 지원을 제공할 수 있는가? 앞으로 더 많은 질문들이 쏟아질 것이다.
과학은 몇 가지 단서를 제공할 수 있을 것이다.

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미국에서는 이번 초겨울 토네이도 발생이 드문가?

만약 조건이 일치한다면, 일년 중 언제든지 미국 대륙 어딘가에서 토네이도가 발생할 수 있다.  그러나 이러한 심각한 토네이도는 초겨울에 이 먼 북쪽(즉 일리노이와 켄터키)에서 드물다.    

국립기상청 직원들은 추정 풍속과 관련 피해에 근거하여 공식적인 Fujita(EF) 등급의 피해 상황을 조사하고 있다. 초기 보도에 따르면 일리노이주 에드워즈빌에서 발생한 EF-3 이상의 강력한 토네이도가 창고 붕괴와 관련이 있다고 한다. 국립기상청은 EF-3 또는 더 강한 토네이도가 메이필드 켄터키에 있는 양초 공장을 파괴했다고 발표했다.  켄터키주 도슨 스프링스의 가족들은 EF-3나 더 강한 토네이도를 경험했을 것이다. 그리고 켄터키 주 볼링 그린의 EF-3 이상의 토네이도 피해에 대한 등급이것은 볼링 그린, 켄터키 토네이도 피해에 대한 EF-3 이상의 등급이다.    

예비평가 결과 토네이도로 기록된 트랙 중 가장 긴 트랙일 수 있다.  2021년 12월 10일 금요일 저녁, 아칸소, 미주리, 테네시, 켄터키에서 EF-3 이상의 강력한 토네이도가 착륙했고 계속해서 뒤틀렸을 가능성이 있다.

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토네이도가 연이어 이렇게 많은 것이 드문 일인가?
마이클 티펫 연구원과 동료들은 1970년대 이후 가장 극단적인 토네이도 발생에서 더 많은 토네이도가 발생하는 추세를 발견했으며 토네이도 발생 사이 기간 동안 토네이도 활동이 더 적은 추세를 보였다.

토네이도 발생은 6개 이상의 EF-1 또는 그 이상의 강한 토네이도가 연속적으로 발생하는 것이다. 연구원인 크리스토퍼 퍼만과 동료들은 토네이도의 궤도 길이와 EF 척도 강도 모두를 사람들에게 존재하는 토네이도 발생의 위험 수준을 결정하는 주요 요인으로 지적한다. 이 연구원들은 대부분의 토네이도 발생은 24시간 동안 지속되는 큰 날씨 패턴과 함께 발생한다고 지적한다. 이것은 기상 예보관들이 토네이도 위험을 확인하고 지역사회가 안전한 장소를 더 일찍 찾을 수 있도록 돕기 위해 고급 기상 경보를 발령할 수 있는 더 큰 기회를 갖게 된다는 것을 의미한다. 

토네이도 활동에서 가장 흔한 지역이 동쪽으로 이동했다.
영화 속 토네이도에 대한 통속적인 언급은 종종 대평원의 미국 주들을 멀리서도 트위스터가 지저분하게 묘사되는 것을 떠올리게 한다. 하늘이 지배하는 평평한 풍경. 그러므로 오클라호마 주 노먼이 정부와 대학 협력자들이 토네이도 폭풍에 초점을 맞춘 주요 연구 장소라는 것은 놀랄 일이 아니다.    

토네이도를 추적하는 과학자들은 토네이도를 발생시킬 수 있는 기상 조건의 진원지가 지상에서 잠재적으로 토네이도를 볼 수 있는 많은 시야를 가리는 풍경들이 있는 곳으로 옮겨가는 것에 주목하고 있다. 

기상학자 밥 헨슨은 대초원에서 미시시피 강 동쪽, 오하이오 강 남쪽, 애팔래치아 서부로의 이동을 EF-1 또는 더 강한 토네이도 주파수의 진원지로 설명한다.  이에 따라 12월 초순 토네이도 발생의 계절이 이런 추세를 확인시켜주는 듯 하다.    

비토리오 겐시니와 해롤드 브룩스 연구원은 1979년과 2017년 사이 12월, 1월, 2월 시즌 동안 토네이도 보고와 관련된 기상 조건의 특성 측정치가 텍사스 남동부에서 감소하고 위에서 설명한 진앙 지역에서 증가했다는 것을 발견했다. 겐시니와 브룩스는 미국 대륙을 통해 계절이 순환하면서 이러한 지리적 추세가 어떻게 변화하는지 더 자세히 설명한다.   

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이 토네이도들이 기후 변화와 연관되어 있는가?
토네이도가 소규모로 악명 높고 관측으로는 탐지하기 어렵기 때문에 기후 변화와 폭염 또는 강우 이벤트와 같은 다른 유형의 극한 날씨와의 연관성에 비해 기후 변화와 토네이도 활동 사이의 잠재적 연관성은 상대적으로 어렵다.    

토네이도를 발생시키는 뇌우들은 더 쉽게 관찰된다. 좋은 조건은 토네이도가 형성될 수도 있고 강도가 어느 정도일 것이라는 보장은 없다. 과거에는, 토네이도 강도가 피해 조사를 기반으로 했다. 시간이 지남에 따라, 상황은 진화하는 위성 센서와 더 나은 지상 관측으로 개선되었다. 그래도 피해 평가 보고서는 최종 판단의 일환이다. 

기후 모델의 일부가 될 수 있는 신뢰할 수 있는 토네이도 지표는 기상학자와 기후 연구자들에게 여전히 도전 과제다.  그것은 부분적으로 토네이도 형성과 관련된 많은 요소들이 있기 때문이다. 12월이 되었음에도 불구하고 따뜻하고 습한 공기를 이용할 수 있는 그러한 요소들 중 하나는 기후 변화로 인해 미국에서 더 빈번해질 가능성이 있고 가장 최근의 토네이도 발생을 가능하게 하는 역할을 했을 수도 있다. 미국 대륙의 초겨울 상황은 12월에 이미 3천 개가 넘는 기록적인 기록을 세우며 현저히 온화했다. 

기상학자들이 "수퍼셀"이라고 부르는 특정한 유형의 뇌우는 토네이도 뇌우와 관련이 있다. 주요 성분은 윈드 시어인데, 대기의 다양한 높이에서 바람이 다른 방향에서 부는 경우다. 토네이도는 더 따뜻하고 습한 공기가 표면 근처에서 다른 방향으로 부는 동안 더 차갑고 건조한 공기가 대기로 더 높이 날 때 형성될 수 있다. 바람 사이에서는 따뜻한 표면의 공기가 상승하고 차가운 공기가 가라앉을 때 공기의 회전 수평관을 형성할 수 있다. 천둥번개는 일반적으로 폭풍으로 상승하는 따뜻한 표면의 공기를 포함한다. 그러한 상승기류는 회전하는 수평 튜브를 공기의 수직 회전 튜브로 바꿀 수 있다.  폭풍은 계속해서 회전하여 슈퍼셀이 될 수 있다. 드문 경우지만 슈퍼셀은 깔때기 구름을 형성하여 땅에 닿아 토네이도가 될 수 있다.

따뜻한 온도와 높은 수분 레벨은 토네이도를 발생시킬 수 있는 폭풍에 이용 가능한 에너지의 양을 증가시킨다. 온도와 습도 모두 기후 변화에 따라 증가할 것으로 예상되는데, 후자는 따뜻한 대기가 본질적으로 더 많은 수증기를 수용할 수 있기 때문이다. 그러나, 윈드 시어와 같이 토네이도 형성에 필요한 다른 조건들 중 일부가 향후 기후 변화에 따라 어떻게 변화하는지 파악하려면 더 많은 연구가 필요하다.