지난 한 주 영국에 몰아친 극적인 이름의 기후 폭탄(weather bomb, 징후 없이 빠르게 발전하는 강력한 거대 폭풍)은 시속 144 마일로 휘몰아치는 바람을 생성시켰다. 폭탄이라는 이름에도 불구하고, 이러한 폭탄은 당신이 생각하는 것보다 더 일반적이다.
영국 기상청은 24시간 이내에 최소 24 밀리바(millibars)로 떨어지는 중심에서 대기압을 가지는 강력한 저기압 배치(low-pressure system)로 기후 폭탄을 정의하고 있다. 기상청 도표는 12월 8일과 9일 동안 그린란드 남부와 아이슬란드 사이에 느리게 동쪽을 향하는 인상적인 저기압 배치의 추적을 보여 주었다.
보다 더 정밀한 기상학적 용어는 폭발성 저기압(explosive cyclogenesis)이다. 폭발성 저기압은 저기압 배치가 성층권(stratosphere)으로부터 차갑고 건조한 공기가 주입된 후 갑작스러운 폭발적인 강도에 지배될 때 전형적으로 발생한다. 이러한 현상이 일반적으로 일어나는 것은 아니다. 성층권은 10~15 킬로미터 고도 이상에 위치하고 있으며, 성층권에서 공기는 정체하는 경향이 있다.
이러한 상층의 공기는 저기압 배치에 새로운 힘을 불어 넣고 속도가 증강되는 효과를 가지는 아래의 보다 더 따뜻하고 습기가 있는 공기와 우연히 만난다. 시스템의 중심에 있는 공기가 더 신속하게 상승할 때, 지상 수준의 기압(air pressure)은 급격하게 떨어진다. 더 많은 공기가 공간을 채우기 위하여 몰려오고, 이러한 현상은 매우 강력한 바람을 의미한다.
폭탄은 제트 기류(jet streams)라고 알려진 지구 표면 위 좁고 빠르게 흐르는 기류(currents of air)의 변화로 촉발되는 것으로 보인다. 제트 기류 앞 북대서양 극 지대는 항상 존재하는 핵심 추진자이지만, 온난하고 습한 열대성 기단이 존재하는 다양한 기상학적 전장이 보다 더 북쪽에서 유래하는 차가운 한대 기단(polar air)과 만난다. 이번 주 제트 기류는 중심 속도 200mph로 매우 맹렬했으며, 일반적인 제트 기류의 약 2배 가까이 빠른 진행을 나타냈다.
이러한 기후 폭탄은 영국의 가을과 겨울에는 특이한 현상은 아니다. 영국 제도는 강력하게 만연하는 서쪽으로 향하는 바람의 경로에 놓여 있으며, 종종 열대 및 한대 기단의 합류 지점 인근에 있다.
2013년 겨울을 예로 들 수 있다. 영국에서, 지난해 겨울은 이 시기에 6개 이상의 일련의 폭풍 전선(storm systems)이 연달아 영국을 거쳐 지나간 후, 1 세기에 걸쳐 잘 기록된 가장 폭풍우가 몰아치는 계절 중 하나였다. 실제로, 이러한 폭풍우 중 하나가 발생하는 동안 스코틀랜드의 아우터 헤브리디스제도(Outer Hebrides) 내 루이스 섬 상의 스토노웨이(Stornoway)는 기록된 사상 가장 낮은 해수면 기압 중 하나를 확인할 수 있었다.
이후 1987년 10월 발생한 폭풍우는 18명의 목숨을 앗아가고 당시 가격으로 3억 파운드의 가치에 이르는 피해를 입혔으며, 1500만 그루의 나무를 쓰러뜨렸으며, 1940년 영국 대공습 이후 처음으로 런던에서 주요 정전을 발생시켰다. 폭풍우는 프랑스 서부 연안 비스케이 만(Bay of Biscay)에서 또 다른 기후 폭탄에 의해 유발됐다. 기압(barometric pressure)은 3시간 내 25.5 밀리바(millibars) 변화됐다. 이러한 사실은 영국 제도에 대한 가장 큰 폭풍우로 영국의 남부 해안에 대하여 해군 기지에서 기록됐던 이례적으로 강력한 바람이라는 것을 암시한다.
그러나 1987년은 영국의 최악의 폭풍우는 아니었다. 1703년 11월 폭풍우는 그 자취에서 이례적인 파괴의 흔적을 남겼다. 이 폭풍우는 최소의 경고가 제공됐지만, 10,000명이 거주하는 지역을 사멸시켰다.
따라서 최근 저기압 배치는 특별히 극적인 높은 파도와 풍속으로 이어졌지만, 이례적인 강력한 겨울 저기압 배치는 아니었다. 저기압 배치는 사이클론을 형성하는 데 우호적인 지역 부근인 극도의 북대서양에 위치하고, 기후학적 견지에서는 매우 정상적으로 보인다.
기상청은 1987년 폭풍우 예보에 크게 실패했던 것으로 유명하지만, 이 시기는 일주일 앞서 단기 기후 예보의 제공은 더 우수했다.
물론 기후는 미래에 더 많은 이러한 폭탄을 의미하는 것은 아니다. 결국, 수많은 기후 극한이 보다 더 일반적일 것이라는 점이다. 그러나 이러한 폭풍우는 한대 제트 기류(polar jet stream)에 의해 형성 및 제어되고, 다음 세기에 걸쳐 기후가 어떤 현상이 제트 기류에 일어날 것인지를 명학하게 모형화하지 못한다. 비록 풍속과 압력 기록을 기반으로 하는 과거 폭풍우의 재현이 많은 변동을 보이고 있지만, 명확하고 일치하는 동향은 없었다.
꾸준하게 증가하는 지구 기온과는 달리, 우리는 이러한 폭풍우가 증가할 것이라고 확언할 수 없다. IPCC는 북대서양 폭풍우(North Atlantic storms)의 변화 예측에서 상당한 불확실성과 이에 따른 낮은 신뢰도를 언급했다. 우리는 지구 온난화가 더 많은 폭풍우와 영국 제도 상에서 기후 폭탄을 의미하는지 여부를 단순하게 알 수 없다고 연구진은 밝혔다.
그림1> 폭탄의 눈
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 12월 19일]
[원문보기]
"Weather bomb" is scary new name for common winter storm
A dramatically-named "weather bomb" exploded across the UK in the past week, bringing winds gusting up to 144mph on outlying islands.
But despite the cool name these "bombs" are more common than you might think.
The UK's forecasting agency the Met Office defines a weather bomb as an intense low-pressure system with an atmospheric pressure in its core that drops at least 24 millibars in 24 hours. Their charts indeed show an impressive low-pressure system tracking slowly eastwards between southern Greenland and Iceland during 8 and 9 December.
The more precise meteorological term is "explosive cyclogenesis". It occurs when a low-pressure system is subject to sudden, explosive intensification, typically after an injection of cold, dry air from the stratosphere. This doesn't normally happen: the stratosphere lies above an altitude of 10 to 15 kilometres and the air up there tends to stay there.
This air from above bumps into the warmer, wetter air below which has the effect of reinvigorating and spinning up the low-pressure system. As air in the centre of the system rises ever more rapidly, the ground-level air pressure drops sharply. More air rushes in to fill the space, meaning very strong winds.
Bombs are likely to be triggered by changes in narrow, fast-flowing currents of air high above the Earth's surface known as jet streams. The North Atlantic polar front jet stream is a key player in an ever-present but varying meteorological battleground where warm, moist tropical air masses meet cold polar air from further north. This week the jet stream has been very vigorous with core speeds of up to 200 mph, about twice as fast as normal.
A bit of perspective
These "weather bombs" are not unusual features of the UK's autumns and winters. The British Isles do after all lie in the path of strong prevailing westerly winds and are often near the confluence of tropical and polar air masses.
Take last winter, for example. In the UK this was one of the stormiest seasons on records going back for well over a century, after a series of more than half a dozen major storm systems ran across the country in quick succession. Indeed during one of these storms Stornoway on the Isle of Lewis in Scotland's Outer Hebrides saw one of the lowest sea-level air pressures on record.
Then there was the October 1987 storm that caused 18 deaths, £300m worth of damage (at 1987 prices), felled 15 million trees and was responsible for the first major blackout in London since the Blitz. That storm was caused by another weather bomb, in the Bay of Biscay off the west coast of France. The barometric pressure change of 25.5 millibars in three hours – indicative of exceptionally strong winds – recorded at a navy base on the south coast of England was easily the greatest on record for the British Isles.
But 1987 wasn't the UK's worst storm ever. The November 1703 storm, famous today for the author Daniel Defoe's pioneering journalistic account, left an unprecedented trail of destruction in its wake. It arrived with minimal warning and killed somewhere in the region of 10,000 people.
So the recent low-pressure system – the bomb – has certainly led to some spectacularly high waves and wind speeds but it is not an untypical intense winter low pressure system; given its position in the extreme northern Atlantic around a favoured spot where cyclones form, it does not seem very unusual from a climatological perspective.
Bomb warning
Famously, the Met Office largely failed to forecast the 1987 storm but these days it is much better at making short-term weather predictions of up to a week ahead. Provided we listen to the Met's severe weather warning system I don't think we should be unduly scared by "weather bombs". In a maritime climate they are just a normal part of the autumn and winter weather experience.
Of course climate change could mean more such bombs in future – after all, it seems to be making many weather extremes more common. However, these storms are formed and controlled by the polar jet stream and models of the climate over the next century aren't too clear on what will happen to the jet stream. Even reconstructions of past storms based on wind speed and pressure records show lots of fluctuations but no clear, consistent trend.
Unlike steadily rising global temperatures, we can't say for sure that these storms will increase. The IPCC cites "substantial uncertainty and thus low confidence" in projecting changes in North Atlantic storms. We simply don't yet know whether global warming will necessarily mean more storms and "weather bombs" over the British Isles.
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