앞 편에서 운저 AGL = (기온 − 이슬점) ÷ 4.4 × 1,000피트를 썼습니다. 지상 OAT 85 °F, 이슬점 71 °F면 스프레드 14°. 14 ÷ 4.4 × 1,000이면 약 3,180피트입니다. 이번 편은 그 공기가 어떻게 포화에 이르고, 이슬·서리·안개·구름·강수·기단·온난전선으로 이어지는지입니다.
포화에 이르는 네 가지 길
기온과 이슬점이 가까워진 채 포화되면 안개, 낮은 구름, 강수가 생기기 쉽습니다. 공기가 포화점에 닿는 길은 넷입니다.
- 따뜻한 공기가 찬 지면 위로 가며 식어 포화점에 닿는다.
- 찬 공기와 따뜻한 공기가 섞인다.
- 밤에 식은 지면과 닿아 공기가 식는다.
- 공기가 들어 올려지거나 강제로 올라간다.
올라가는 공기는 팽창에 열을 씁니다. 미포화 공기는 고도 1,000피트마다 3.0 °C(5.4 °F)로 식습니다. 무엇이 포화를 만들었든, 포화된 공기는 구름과 비, 그 밖의 위험한 날씨를 데려옵니다.
이슬과 서리 — 이슬은 괜찮고 서리는 이륙을 깎는다
맑고 선선하고 바람 없는 밤, 지면과 그 위 물체의 온도가 주변 공기를 이슬점 아래로 내리면 수분이 응결해 땅, 건물, 차, 기체에 앉습니다. 이것이 이슬입니다. 기온이 빙점 아래면 서리가 됩니다.
이슬은 기체에 위협이 되지 않습니다. 서리는 날개 위 흐름을 깨 양력을 크게 줄이고 항력을 늘립니다. 양력이 줄고 항력이 늘면 이륙이 힘들어집니다. 날기 전에 서리를 완전히 제거해야 합니다.
안개 — 지면 위의 구름
안개는 지면에 있는 구름입니다. 지면 가까운 공기가 이슬점까지 식어 수증기가 보이는 물방울이 될 때 생깁니다. 생기는 방식과 그때의 기온·수증기량으로 나눕니다.
복사안개(radiation fog)는 맑고 바람이 거의 없는 밤에 생깁니다. 산골짜기 같은 낮은 곳에 흔합니다. 지면이 지구 복사로 빨리 식고, 그 위 공기가 이슬점에 닿습니다. 해가 뜨고 기온이 오르면 들리고 타서 없어집니다. 바람이 늘어도 빨리 흩어집니다. 두께가 20피트 미만이면 지면안개(ground fog)입니다.
이류안개(advection fog)는 따뜻하고 습한 공기가 찬 지면 위로 흐를 때입니다. 복사안개와 달리 바람이 필요합니다. 15kt까지는 안개를 만들고 키우며, 그보다 세면 들려 낮은 층운이 됩니다. 해풍이 찬 육지로 부는 해안에서 흔합니다.
활승안개(upslope fog)는 습하고 안정한 공기가 산맥 같은 비탈을 강제로 오를 때입니다. 생기고 유지되는 데 바람이 필요합니다. 이류안개·활승안개는 아침 해에 바로 타지 않고 며칠 가기도 하며, 복사안개보다 높이 올라갈 수 있습니다.
증기안개(steam fog, sea smoke)는 차고 건조한 공기가 따뜻한 물 위로 갈 때입니다. 증발한 물이 올라가 연기처럼 보입니다. 한겨울 수면 위에서 흔하고, 저고도 난기류와 착빙이 따라오기 쉽습니다.
빙무(ice fog)는 기온이 훨씬 빙점 아래일 때 수증기가 바로 얼음 결정이 되는 안개입니다. 조건은 복사안개와 같고 기온만 다릅니다. 보통 −25 °F 이하입니다. 북극에 많지만 한랭한 중위도에도 있습니다.
구름 — 운저 높이로 저·중·고, 그리고 연직
구름은 앞으로의 날씨를 보여 주는 표지입니다. 생기려면 수증기, 응결핵, 공기를 식히는 방법이 있어야 합니다. 포화점에 닿으면 보이지 않던 수증기가 보입니다. 증착(승화로도 부름)과 응결로, 먼지·소금·연기 같은 작은 입자(응결핵) 위에 붙습니다. 응결핵이 있어야 상태가 바뀝니다.
종류는 높이, 모양, 성질로 나눕니다. 운저를 기준으로 하층·중층·상층, 그리고 연직으로 발달한 구름입니다.
하층운은 지면 가까이에서 생겨 약 6,500피트 AGL까지입니다. 주로 물방울이고, 과냉각 물방울이 있으면 착빙이 됩니다. 층운, 층적운, 난층운이 전형입니다. 안개도 하층운으로 봅니다. 운고가 낮고 시정이 나쁘며 빨리 바뀌어 VFR을 막습니다.
중층운은 약 6,500피트 AGL에서 20,000피트 AGL까지입니다. 물, 빙정, 과냉각 물방울입니다. 고층운과 고적운이 전형입니다. 장거리의 높은 고도에서 만납니다. 고층운은 난기류와 중등도 착빙, 고적운은 고층운이 깨질 때 생기며 약한 난기류와 착빙이 있을 수 있습니다.
상층운은 20,000피트 AGL 위, 대개 안정한 공기에서 생깁니다. 빙정이고 난기류나 착빙의 실질 위협은 거의 없습니다. 권운, 권층운, 권적운이 전형입니다.
연직으로 크게 발달한 구름은 적운이 치솟아 탑상적운이나 적란운이 된 것입니다. 운저는 하층·중층에 있고 꼭대기는 상층까지 갈 수 있습니다. 탑상적운은 불안정과 난류의 자리입니다. 적란운이나 뇌우로 자주 자랍니다. 적란운은 수분과 불안정한 공기가 많고, 번개, 우박, 토네이도, 돌풍, 윈드시어를 만듭니다. 다른 구름에 가려 지면이나 공중에서 안 보이면 임베디드 뇌우입니다.
조종사에게 적란운은 가장 위험한 구름입니다. 혼자 또는 무리로 나타나고, 기단 뇌우 또는 지형성(orographic) 뇌우로 부릅니다. 지면 가열이 기단 뇌우, 산의 활승이 지형성 뇌우입니다. 한 줄로 이어지면 비전선 뇌우대 또는 스콜라인입니다.
적란운은 상승 기류가 만듭니다. 들어가면 상승·하강이 3,000 fpm을 넘을 수 있고, 큰 우박, 번개, 토네이도, 많은 물이 기체를 위협합니다.
| 층 | 운저 (AGL) | 전형 | 비행에 남는 것 |
|---|---|---|---|
| 하층 | 지면 ~ 6,500 ft | 층운, 층적운, 난층운, 안개 | 낮은 운고, 시정, 착빙 |
| 중층 | 6,500 ~ 20,000 ft | 고층운, 고적운 | 난기류, 중등도·약한 착빙 |
| 상층 | 20,000 ft 이상 | 권운, 권층운, 권적운 | 빙정, 착빙·난류 위협 작음 |
| 연직 | 하·중층에서 상층까지 | 탑상적운, 적란운 | 뇌우, 3,000 fpm, 우박·번개 |
겉모습과 조성으로 더 나눕니다.
- 적운(cumulus) — 쌓인 구름
- 층운(stratus) — 층으로 된 구름
- 권운(cirrus) — 섬유 모양, 20,000피트 위 상층운
- 성운(castellanus) — 밑은 같고 위로 성처럼 갈라짐
- 렌즈운(lenticularus) — 산 위 강풍에서 생기는 렌즈 모양
- 난운(nimbus) — 비를 내리는 구름
- 파편운(fracto) — 찢기거나 깨진 구름
- 고(alto) — 5,000~20,000피트의 중층
운고와 시정 — 깨진 구름부터가 운고
항공에서 운고(ceiling)는 부서짐(broken) 또는 온흐림(overcast)으로 보고된 가장 낮은 구름층, 또는 안개·연무 같은 차폐 속의 연직시정입니다. 하늘이 구름으로 8분의 5~7이면 부서짐, 전부면 온흐림입니다. 현재 운고는 METAR와 자동 기상관측에서 나옵니다.
시정은 맨눈으로 뚜렷한 물체를 볼 수 있는 가장 먼 수평 거리입니다. METAR, 항공 기상 보고, 자동 관측, 브리핑의 예보에 있습니다.
강수 — 이슬비가 0.02인치, 우박은 5인치까지
강수는 대기에서 자라 땅으로 떨어지는 물 입자입니다. 시정을 깎고 착빙을 만들고 이착륙 성능을 바꿉니다. 구름 속 물이나 얼음이 대기가 더 못 받칠 만큼 커지면 떨어집니다. 이슬비, 비, 얼음싸라기, 우박, 눈, 얼음입니다.
이슬비는 지름 0.02인치 미만입니다. 안개나 낮은 층운과 같이 오는 경우가 많습니다. 더 큰 물방울은 비입니다. 땅에 닿기 전에 증발하면 버가(virga)입니다. 지면이 빙점 아래면 비나 이슬비가 닿는 즉시 얼어 착빙성 강수가 됩니다.
비가 역전층을 지나면 아래의 찬 공기에서 얼어 얼음싸라기가 됩니다. 얼음싸라기는 위에 착빙성 비가 있다는 뜻입니다. 우박은 적란운 안 상승·하강이 어는 물방울을 오가게 하며 키웁니다. 상승이 더 못 받으면 떨어집니다. 완두콩만 할 수도 있고 지름 5인치, 소프트볼보다 클 수도 있습니다.
눈은 일정한 강도로 내리거나, 세기가 바뀌며 짧게 쏟아지는 소낙눈으로 옵니다. 아주 작은 알갱이부터 큰 송이까지입니다. 싸락눈은 크기로 치면 이슬비와 같습니다.
어떤 강수도 비행 안전을 깎습니다. 낮은 운고와 시정이 같이 오는 경우가 많습니다. 얼음·눈·서리가 붙은 기체는 흐름이 깨지고 양력이 빠지니 뜨기 전에 닦습니다. 비는 연료탱크에 물을 넣을 수 있습니다. 활주로의 눈, 얼음, 고인 물은 이착륙을 어렵게 하거나 불가능하게 합니다.
기단 — 극성·열대, 대륙성·해양성
기단은 생긴 지역으로 분류합니다. 넓은 공기 덩어리가 발원지의 성질을 띱니다. 발원지는 며칠 이상 공기가 거의 머무는 곳입니다. 그동안 온도와 습기를 받습니다. 극지방, 열대 바다, 건조한 사막이 그런 자리입니다. 온도로는 극성 또는 열대, 습기로는 해양성 또는 대륙성입니다.
대륙성 극성 기단은 극에서 생겨 차고 건조한 공기를 가져옵니다. 해양성 열대기단은 카리브해 같은 따뜻한 열대 바다에서 생겨 따뜻하고 습한 공기를 가져옵니다. 발원지를 떠나 땅이나 물 위를 지나면 그 표면이 기단을 바꿉니다.
기단이 더 따뜻한 표면 위로 가면 아래에서 데워져 대류가 생기고 공기가 올라갑니다. 불안정하고 지면 시정은 좋습니다. 습하고 불안정하면 적운, 소나기, 난기류가 됩니다.
더 찬 표면 위로 가면 대류가 없고 안정하며 지면 시정이 나쁩니다. 연기와 먼지가 못 올라가고 지면 근처에 갇힙니다. 안정한 기단은 낮은 층운과 안개를 만들 수 있습니다.
전선 — 다가오면 날씨가 바뀐다
기단이 땅과 물을 건너다 성질이 다른 기단과 만나면 그 경계가 전선입니다. 어떤 전선이든 다가오면 날씨가 바뀝니다. 밀려오는 공기의 온도가 밀려나는 공기보다 어떤지에 따라 넷으로 부릅니다.
- 온난전선(warm)
- 한랭전선(cold)
- 정체전선(stationary)
- 폐색전선(occluded)
같은 전선은 없습니다. 다만 유형마다 겹치는 날씨가 있어 전선을 가늠하는 데 씁니다.
온난전선 — 시속 10~25마일, 찬 공기 위를 타고 오른다
온난전선은 따뜻한 공기가 찬 공기를 밀며 다가올 때입니다. 느립니다. 보통 시속 10~25마일입니다. 경사는 찬 공기 위를 미끄러져 오르며 찬 공기를 밀어냅니다. 습도가 높은 경우가 많습니다. 들어 올려지면 온도가 떨어지고 응결이 일어납니다.
통과 전에는 권운형·층운형 구름과 안개가 경계에 생기기 쉽습니다. 여름에는 적란운(뇌우)이 자랄 수 있습니다. 가볍거나 중간 강수의 비, 진눈깨비, 눈, 이슬비가 오고 시정이 나쁩니다. 바람은 남남동, 바깥 기온은 차갑거나 서늘하고 이슬점은 오릅니다. 기압은 전선이 완전히 지날 때까지 계속 떨어집니다.
통과 중에는 층운형 구름이 보이고 이슬비가 올 수 있습니다. 시정은 대체로 나쁘다가 바람이 바뀌며 나아집니다. 따뜻한 공기가 들어오며 기온이 꾸준히 오릅니다. 이슬점은 대체로 유지되고 기압은 수평이 됩니다.
통과 뒤에는 층적운이 주를 이루고 소나기가 있을 수 있습니다. 시정은 결국 나아지지만 잠깐 연무가 남습니다. 바람은 남남서입니다. 기온이 오르며 이슬점이 올랐다가 수평이 됩니다. 기압은 조금 올랐다가 다시 내려가는 경우가 많습니다.
온난전선으로 날아갈 때 — 피츠버그에서 세인트루이스
그림 12-25는 온난전선이 미주리 세인트루이스에서 펜실베이니아 피츠버그 쪽으로 동진하는 동안, 피츠버그에서 세인트루이스로 가는 비행입니다.
피츠버그 출발 때는 권운 산재 15,000피트의 좋은 VFR입니다. 콜럼버스로 서진해 전선에 가까워지면 구름이 두꺼워지고 층운형으로 바뀌며 운고 6,000피트, 시정은 연무 속 6마일, 기압은 떨어집니다.
인디애나폴리스와 세인트루이스 구간은 다음 편에서 이어서, 한랭전선과 비교합니다.
핵심 정리
- ● 포화는 찬 지면 위를 지남, 섞임, 야간 지면 냉각, 강제 상승 넷입니다. 미포화는 3.0 °C/1,000 ft로 식습니다.
- ● 이슬은 위협이 없고, 서리는 양력을 깎고 항력을 늘립니다. 뜨기 전에 제거합니다.
- ● 복사안개는 맑고 바람 없는 밤, 20피트 미만이면 지면안개. 이류안개는 바람 필요, 15kt를 넘으면 층운.
- ● 하층 ~6,500, 중층 6,500~20,000, 상층 20,000피트 AGL. 운고는 BKN 또는 OVC의 가장 낮은 층.
- ● 얼음싸라기는 위에 착빙성 비가 있다는 뜻입니다. 우박은 지름 5인치까지.
- ● 온난전선은 10~25 mph, 찬 공기 위를 타고 오릅니다. 통과 전 기압은 계속 떨어집니다.
이 글은 미국 연방항공청(FAA)의 Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge(FAA-H-8083-25B)(퍼블릭 도메인)를 번역·재구성한 시리즈입니다.