먼지악마

Dust devil
먼지악마
애리조나의 먼지의 악마
발생지역주로 온대열대 지역
계절여름에 가장 흔합니다.
영향먼지와 파편이 공기 중에 떠 있는 경우, 바람에 의한 손상 가능성이 있습니다.

먼지 악마(지역적으로 흙 악마라고도 함)는 강하고, 형성이 잘 되며, 비교적 짧은 회오리바람입니다. 크기는 소형(가로 18인치/가로 0.5m, 세로 몇 야드/세로)부터 대형(가로 30피트/세로 10m 이상, 세로 0.5마일/세로 1km 이상)까지 다양합니다. 기본 수직 운동은 위쪽입니다. 먼지 악마는 보통 무해하지만, 드물게는 사람과 재산 모두에게 위협이 될 만큼 충분히 커질 수 있습니다.[1][2]

둘 다 수직 방향으로 회전하는 바람 기둥을 포함하는 기상 현상이라는 점에서 토네이도와 유사합니다. 대부분의 토네이도는 더 큰 모체 순환, 즉 슈퍼셀 뇌우의 뒷면에 있는 메조사이클론과 관련이 있습니다. 먼지 악마는 맑은 날씨 동안 화창한 조건에서 소용돌이치는 상승기류로 형성되며, 토네이도의 강도에 거의 근접하지 않습니다.

형성

폴란드 크라쿠프의 먼지 악마

먼지 악마는 표면 근처의 뜨거운 공기 주머니가 그 위의 더 시원한 공기를 통해 빠르게 상승하면서 상승기류를 형성할 때 형성됩니다. 조건이 적절하면 상승기류가 회전하기 시작할 수 있습니다. 공기가 빠르게 상승하면서 뜨거운 공기의 기둥이 수직으로 늘어남으로써 질량이 회전축에 가까워지고, 로 인해 각운동량 보존에 의한 회전 효과의 강화가 발생합니다. 먼지 악마의 2차 흐름은 다른 뜨거운 공기가 새로 형성되는 소용돌이의 바닥에 수평으로 안쪽으로 속도를 내도록 합니다. 상승하는 공기를 대체하기 위해 발달하는 소용돌이 쪽으로 더 많은 뜨거운 공기가 밀려들어오면서 회전 효과는 더욱 심화되고 자생력을 갖게 됩니다.[3] 먼지 악마는 완전히 형성된 깔때기 모양의 굴뚝으로 뜨거운 공기가 위나 원을 그리며 이동합니다. 뜨거운 공기가 올라가면서 식어가고, 부력을 잃고 결국 상승을 멈추게 됩니다. 상승하면서 소용돌이의 중심 바깥으로 내려오는 공기를 이동시킵니다. 이 시원한 공기가 돌아오는 것은 회전하는 뜨거운 공기 외벽에 대한 균형 역할을 하며 시스템을 안정적으로 유지합니다.[4]

회전 효과는 표면 마찰과 함께 일반적으로 전방 운동량을 생성합니다. 먼지 악마는 근처의 뜨거운 표면 공기 공급원 위로 이동할 경우 지속될 수 있습니다.[5]

표면 근처의 뜨거운 공기가 먼지 악마에게 채널링됨에 따라 결국 주변의 더 시원한 공기가 흡입될 것입니다. 일단 발생하면 그 효과는 극적이고 먼지 악마는 몇 초 만에 사라집니다. 일반적으로 먼지 악마가 느리게 움직이거나(탈수) 표면 온도가 더 낮은 지형에 들어가기 시작할 때 발생합니다.[6]

특정 조건은 먼지 악마 형성 가능성을 높입니다.

  • 평평한 불모지, 사막 또는 타맥: 평평한 조건은 뜨거운 공기 "연료"가 거의 상수일 가능성을 높입니다. 먼지나 모래 상태는 입자가 소용돌이에 휘말리게 하여 먼지 악마를 쉽게 볼 수 있지만 소용돌이 형성에는 필요하지 않습니다.
  • 맑은 하늘 또는 약간 흐린 상태: 표면은 표면 근처의 공기를 가열하고 이상적인 먼지 악마 조건을 만들기 위해 상당한 양의 태양 에너지를 흡수해야 합니다.
  • 바람이 불거나 불지 않거나 서늘한 대기 온도: 먼지 악마의 지속 가능성에 대한 근본적인 요인은 표면 근처의 공기와 대기 사이의 극심한 온도 차이입니다. 바람이 불면 먼지 악마의 회전 효과가 불안정해집니다.

강도와 지속시간

지구에서, 많은 먼지 악마들은 보통 작고 약하며, 종종 지름이 3피트(0.9m) 미만이고, 최대 바람은 평균 시속 약 45마일(시속 70km)이며, 형성된 후 1분도 되지 않아 종종 사라집니다. 드물게 먼지 악마는 매우 크고 강렬하게 성장할 수 있으며, 때로는 시속 100km/h+ 이상의 바람과 함께 최대 300피트(90m)의 직경에 도달할 수 있으며 소멸되기 전까지 20분 이상 지속될 수 있습니다.[7] 지름이 작기 때문에 먼지 악마 자체에서는 코리올리스 힘이 크지 않기 때문에 고기압 회전이 있는 먼지 악마가 발생합니다.[8]

유해성

멕시코의 큰 먼지 악마
Damage to a home from a strong dust devil in IA, USA.
미국 아이오와주에서 발생한 강력한 먼지악마로 인한 주택 측면의 경미한 손상

먼지 악마는 일반적으로 부상을 입히지 않지만, 드물고 심각한 먼지 악마는 과거에 피해를 입히고 심지어 죽음을 초래했습니다.[9] 그러한 먼지 악마 중 하나가 2000년 9월 14일 애리조나주 플래그스태프에 있는 코코니노 카운티 박람회장을 강타하여 몇몇 임시 텐트, 스탠드, 부스는 물론 몇몇 영구적인 박람회장 구조물들에 광범위한 피해를 입혔습니다. 여러 명의 부상자가 발생했지만 사망자는 없었습니다. 남겨진 피해 정도로 볼 때 먼지 악마는 EF0 토네이도에 해당하는 시속 75마일(120km/h)의 바람을 일으킨 것으로 추정됩니다.[10] 2003년 5월 19일, 먼지 악마가 메인 레바논의 2층 건물에서 지붕을 들어올려 붕괴시키고 안에 있던 한 남자를 죽였습니다.[11][12] 2008년 6월 18일, 와이오밍주 캐스퍼 인근의 한 여성이 먼지 악마로 인해 유소년 야구장에 있는 작은 득점자의 헛간이 그녀의 위로 넘어지면서 사망했습니다. 그녀는 헛간 뒤로 가서 먼지 악마로부터 피하려고 노력했습니다.[13] 2010년 텍사스 이스트파소에서, 공기 주입식 점프 하우스에 있던 세 명의 아이들이 먼지 악마에 의해 발견되어 10피트(3m) 이상 들어 올려졌고, 울타리를 넘어 세 집 떨어진 뒷마당에 착륙했습니다.[14][15] 2018년 콜로라도(Colorado)의 커머스 시티(Commerce City)에서 강력한 먼지 악마가 두 개의 포타 포타 포타(Porta-poty)를 공중으로 던졌습니다. 아무도 다치지 않았습니다.[16][17] 2019년 중국 허난성 유청현에서 발생한 대형 먼지악마가 통통 튀는 성이 공중으로 떠오르면서 어린이 2명이 숨지고 어린이 18명과 어른 2명이 다쳤습니다.[18]

먼지 악마는 약 100건의 항공기 사고에 연루되어 있습니다.[19] 많은 사건들이 단순한 택시 운전 문제였지만, 몇몇 사건들은 치명적인 결과를 가져왔습니다. 먼지 악마는 또한 스카이다이버들패러글라이딩 조종사들 사이에서 주요한 위험 요소로 여겨지는데, 이는 그것들이 낙하산이나 패러글라이딩을 거의 또는 전혀 경고 없이 쓰러지게 할 수 있고, 너무 낮아서 잘라낼 수 없다고 여겨진 고도에서, 그리고 낙하산 조종사들의 심각한 부상이나 사망에 기여할 수 있기 때문입니다.[20][21][22] 1996년 6월 1일, 먼지 악마가 스카이다이버의 낙하산을 지면에서 약 30피트(9.1m) 높이로 쓰러지게 했을 때가 그러했습니다. 그는 나중에 그가 입은 부상으로 사망했습니다.[23] 먼지 악마도 산불의 원인이 될 수 있습니다. 1868년 덴마크의 엥게브 æ크에서 먼지 악마가 먼지를 히터로 던져 10,000에서 50,000 헥타르 또는 그 이상으로 확장된 산불을 일으켰던 한 사건이 발생했습니다.

전기활동

먼지 악마들은, 심지어 지구상의 작은 것들도, 1미터 당 10,000 볼트 이상의 무선 소음과 전기장을 발생시킬 수 있습니다.[25] 먼지 악마는 작은 먼지와 먼지 입자를 집어 듭니다. 입자가 빙글빙글 돌면서 접촉 또는 마찰 대전(트리보전기화)을 통해 전하를 띠게 됩니다. 회전하는 하전 입자는 또한 1초에 3~30번 정도 변동하는 자기장을 만듭니다.[26]

이러한 전기장은 소용돌이가 물질을 땅에서 대기로 끌어올리는 데 도움이 될 수 있습니다. 현장 실험에 따르면 먼지 악마는 자신이 지나가는 땅의 각 제곱미터(에이커당 10lb/s)에서 초당 1그램의 먼지를 들어올릴 수 있습니다. 지름 약 100미터(330피트) 크기의 거대한 먼지 악마는 30분 안에 약 15미터톤(17개의 짧은 톤)의 먼지를 공중으로 들어올릴 수 있습니다. 전 세계 사막을 휩쓸고 지나가는 거대한 먼지 폭풍은 매년 발생하는 소수의 폭풍 동안 대기 중 광물 먼지의 8%를 기여합니다. 이에 비해 여름 동안 사막을 가로질러 꼬이는 훨씬 더 작은 먼지 악마는 약 3배의 먼지를 들어올려 대기의 먼지 함량에 더 큰 영향을 미칩니다. 이런 일이 일어나면 흔히 모래기둥이라고 불립니다.[27]

화성먼지악마

화성의 먼지 악마 (MGS)
먼지 악마들은 화성 표면의 뒤틀린 어두운 흔적을 유발합니다.
화성의 구렁이 먼지 악마 (MRO)
2020년 큐리오시티 탐사로봇에 포착된 먼지의 악마

화성 먼지 데블화성 표면에서 발생하는 대류성 대기 소용돌이입니다. 그것들은 나사바이킹 탐사선들에 의해 보고된 데이터로부터 발견되었고, 그 후의 임무들에서 궤도 위성들과 표면 탐사선들에 의해 사진이 찍혔습니다.

지구 먼지 악마의 정보와 외모는 비슷하지만 화성 먼지 악마는 지구에서 발견되는 것보다 몇 배나 클 수 있습니다. 비록 일부 문서화된 만남이 실제로는 먼지를 청소함으로써 로버에게 이익을 주었지만,[28] 그것들은 로버와 다른 기술에 위협을 줄 정도로 강력할 수 있습니다.

대체 이름

호주에서 먼지 악마는 "윌리 윌리"로 더 흔하게 알려져 있습니다.[29] 아일랜드에서 먼지 악마는 "시가오이테" 또는 "요정 바람"으로 알려져 있습니다.[30][31]

관련 현상

먼지악마와 비슷한 회오리나 악마, 캐나다 몬트리올의 Royal산에서 볼 수 있습니다.
몽골의 석탄마왕
재 악마. 불은 셸 크릭과 앤텔로프 산맥에서 났습니다.

아슈 데블스

최근에 불에 탄 지역의 갓 퇴적된 재 아래에 있는 뜨거운 재는 때때로 수많은 먼지 악마를 발생시킬 수 있습니다. 무게가 더 가벼워지고 재의 색깔이 더 짙어지면 수백 피트 상공에서 볼 수 있는 먼지 악마가 생길 수도 있습니다.

재가 데빌은 먼지 데빌과 유사하게 형성되며 최근 화재의 화상 흉터 지역에서 불안정한 날에 종종 볼 수 있습니다.

석탄 악마들은 몽골 남고비 지방의 차가안 카드라는 석탄 마을에서 흔히 볼 수 있습니다. 먼지 악마가 비축된 석탄을 대량으로 수거할 때 발생합니다. 그들의 어두운 색은 일부 토네이도를 닮게 만듭니다.

불의 소용돌이

불의 소용돌이 또는 소용돌이는 때때로 불 데블 또는 불 토네이도로 불리는 가연성 건물 구조물 또는 더 일반적으로 산림 또는 산불에서 강력한 화재가 발생할 때 볼 수 있습니다. 불 회오리는 가연성 물질에서 방출되는 연소 가스의 소용돌이 모양 형성입니다. 소용돌이의 발생은 아마도 먼지 악마의 발생과 비슷할 것입니다. 먼지악마와 구별되는 것처럼, 주변 가스의 난류로 인해 주변 가스에 비해 회전/상승 가스 사이에 안정적인 경계층이 생성되지 않기 때문에 화재 가스 와류에 의해 도달되는 높이가 수직 화염의 가시 높이보다 더 클 가능성은 없습니다.[32]

건초악마

"건초 악마"는 갓 자른 건초밭 위의 따뜻한 공기에 형성되는 부드러운 회오리바람입니다. 고요하고 화창한 날에 땅에서 솟아오른 뜨거운 공기 기둥에서 소용돌이가 일어나 공중에 무해하게 흔들리고 소용돌이치는 줄기와 건초 덩어리가 형성되어 종종 아이들과 구경꾼들을 기쁘게 합니다.[33][34][35]

눈의 악마

눈으로 덮인 지역에서는 차등 난방이 더 어렵지만, 동일한 조건에서 눈 회오리바람, 눈 악마, 또는 때때로 "스노나도"라고 불리는 것이 발생할 수 있습니다.[36]

증기악마

증기 데블은 다양한 높이의 포화 공기의 작은 소용돌이 기둥이지만 차가운 공기가 훨씬 따뜻한 물이나 포화 표면 위에 있을 때 형성되는 작은 직경의 것입니다.[37] 그들은 또한 발전소에서 올라오는 증기에서 종종 관찰됩니다.[38]

참고문헌

  1. ^ "dust devil". Glossary of Meteorology. American Meteorological Society. 2016.
  2. ^ Glossary of Meteorology. American Meteorological Society. 2000. ISBN 978-1-878220-34-9. Archived from the original on 2009-01-30.
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  4. ^ Ludlum, David M. (1997). National Audubon Society Field Guide to North American Weather. Knopf. ISBN 978-0-679-40851-2.
  5. ^ Thompson, Andrea. "How Do Dust Devils Form?". Scientific American. Retrieved 26 May 2021.
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  13. ^ "Arizona Event Report: Dust Devil". National Centers for Environmental Information. National Weather Service. Retrieved 11 June 2022.
  14. ^ "Legend, Lore & Legacy: Dust Devils Swoop Up as Desert Sideshow July 2012 TPW magazine". tpwmagazine.com. Retrieved 11 June 2022.
  15. ^ 이 드문 기상 사건은 미국 공군 기상 비행대 연구의 주제였습니다: Clarence Giles, "공군 기상 비행대 예보, 군인들을 안전하게 유지하기 위해 날씨를 연구합니다" fortblissbugle.com/air-force-weather-squadron-forecasts-studies-weather-to-keep-servicemembers-safe/ ://https://web.archive.org/web/20150518114436/http 보관, 2015-05-18 Fort Bliss Bugle, Unit News p.1A (2011년 1월 12일)
  16. ^ "Watch: Portable toilets spiral into the sky as Colorado park-goers hide from windstorm". Newsweek. 19 June 2018. Retrieved 11 June 2022.
  17. ^ Lane, Damon. "Colorado Dust Devil Tosses Porta-Potties". Texas Storm Watch. Archived from the original on 16 June 2018. Retrieved 16 June 2018.
  18. ^ 2019년 4월 1일 사우스차이나모닝포스트, 중국 중부에서 통통 튀는 성이 '먼지악마'에 의해 공중으로 휩쓸려 어린이 2명 사망
  19. ^ Lorenz, Ralph (2005). "Dust Devil Hazard to Aviation: A Review of US Air Accident Reports" (PDF). Journal of Meteorology. 28 (298): 178–184. Retrieved 17 September 2012.
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외부 링크