맘마투스 구름

Mammatus cloud
2019년 인도 타밀나두 코임바토레에 형성된 맘마투스 구름
네팔 히말라야의 맘마투스 구름

맘마투스(Mammatus[1] 또는 mammatocumulus라고도 하며, "mamary cloud"라는 뜻)는 다른 등급의 모체 구름에 부착될 수 있지만 일반적으로 적운모스 레인구름인 구름의 밑면에 매달려 있는 주머니의 세포 패턴이다. 맘마투스라는 이름은 라틴 맘마("우수하다" 또는 "브레스트"라는 뜻)에서 유래되었다.

WMO International Cloud Atlas에 따르면, mamma는 속, 종, 다양한 구름보다 구름의 보조 기능이다. 뚜렷한 "엉덩이" 밑부분은 차가운 공기가 아래로 가라앉아 따뜻한 공기의 대류를 통해 솟아오르는 구름의 퍼프에 반하여 주머니를 형성함으로써 형성된다. 이 공식들은 윌리엄 클레멘트 레이에 의해 1894년에 처음 묘사되었다.[1][2][3]

특성.

안빌 구름 위의 맘마투스 구름

맘마투스는 종종 구름과 심한 뇌우와 관련이 있다. 그것들은 종종 적란운 밑에서부터 뻗어 나오지만, 화산재 구름뿐만 아니라 이타트라투스, 권운 밑에서도 발견될 수 있다.[4] 적란운에서 일어날 때, 맘마투스는 종종 특히 강한 폭풍을 나타낸다. 암마투스가 형성되는 강렬한 피복 환경 때문에 항전자들은 대류적으로 유도되는 난기류를 나타내므로 암마투스가 있는 누울림버스를 피하도록 강력히 주의를 기울인다.[5] 콘트라일은 또한 로브를 만들 수 있지만 이것들은 맘마투스로 잘못 불린다.[1]

맘마투스는 매끈하거나, 너덜너덜하거나, 덩어리진 로브로 나타날 수 있으며, 불투명하거나 반투명할 수 있다. 맘마투스는 로브의 그룹으로 발생하기 때문에 이들이 뭉치는 방식은 고립된 성단에서부터 수백 킬로미터에 걸쳐 퍼져 있는 유방의 영역까지 다양할 수 있고, 선을 따라 조직될 수 있으며, 불평등하거나 비슷한 크기의 로브로 구성될 수도 있다. 개별 유방암 로브 평균 직경은 1~3km(0.6–1.9 mi)이며 길이는 평균적으로 1⁄2 킬로미터(0.3 mi). 로브는 평균 10분 동안 지속될 수 있지만, 전체 암마 군집은 15분에서 몇 시간 동안 지속될 수 있다. 그것들은 보통 얼음으로 구성되어 있지만, 얼음과 액체 상태의 물이 혼합되어 있거나 거의 전적으로 액체 상태의 물로 구성될 수도 있다.

그들의 불길한 모습 그대로, 맘마투스 구름은 종종 다가오는 폭풍이나 다른 극단적인 기상 시스템의 전조다. 전형적으로 주로 얼음으로 구성되며, 그것들은 각 방향으로 수백 마일을 연장할 수 있고 개별 형성은 한 번에 10분에서 15분 동안 눈에 띄게 정적인 상태를 유지할 수 있다. 그들이 단지 전달자들일 뿐이라는 것을 예감하는 것처럼 보일 수도 있지만 - 심한 날씨 이전, 혹은 심지어 후에 주변에 나타난다.

가설 형성 메커니즘

빅토리아 스와프트 크릭의 맘마투스 구름 형성 전경

각각 뚜렷한 성질을 가지고 있고 구별되는 환경에서 발생하는 많은 다양한 종류의 맘마투스 구름의 존재는 다른 구름 형태와도 관련이 있는 그것의 형성에 대한 여러 가지 가설을 낳았다.[4][6]

맘마투스 구름에 대해 가정된 모든 형성 메커니즘에 의해 한 가지 환경적 추세가 공유된다. 즉, 앤빌 구름/하위 구름 경계 전체에 걸친 온도, 습기 및 운동량(윈드 전단)의 급격한 구배는 상호작용에 강한 영향을 미친다. 제안된 메커니즘은 다음과 같으며, 각각 그 단점과 함께 설명된다.

  • 적운운은 원운에서 퍼지면서 점차 가라앉는다. 공기가 내려갈수록 따뜻해진다. 그러나 흐린 공기는 서브 클라우드, 건조한 공기(건조한 지방 소멸 속도)보다 더 느리게 따뜻해질 것이다. 차등 온난화 때문에 클라우드/하위 클라우드 층이 불안정해지고 대류적으로 전복되어 뭉클한 클라우드 기반이 형성될 수 있다. 이 이론의 문제점은 로브에 강한 침하의 존재를 지지하지 않는 맘마투스 로브에 대한 관찰이 있으며, 하이드로메터 낙진과 구름 기반 침하의 과정을 분리하기 어려워 어느 한 과정이 발생하는지 불분명하게 한다는 것이다.
  • 하이드로메터 낙진에 의한 냉각은 두 번째로 제안된 형성 메커니즘이다. 건조한 서브클라우드 공기에 하이드로미터가 떨어지면서 강수량을 포함한 공기는 증발이나 승화로 인해 냉각된다. 이제 환경 공기보다 시원하고 불안정해진 그들은 정적 평형 상태까지 하강하는데, 이때 복원력이 낙진의 가장자리를 위로 구부려 외관을 만든다. 이 이론의 한 가지 문제는 관찰 결과 구름 기반 증발이 항상 맘마투스를 생산하지는 않는다는 것을 보여준다는 것이다. 이 메커니즘은 초기 개발 단계를 책임질 수 있지만, 로브가 형성되고 성숙함에 따라 다른 프로세스(명칭 프로세스 1, 위)가 실행될 수 있다.
  • 또한 용해로 인한 클라우드 기반 불안정이 있을 수 있다. 만약 구름기반이 동결선 근처에 존재한다면, 용해로 인한 즉각적인 공기의 냉각은 위의 프로세스와 마찬가지로 대류 전복으로 이어질 수 있다. 그러나 이런 엄격한 온도 환경이 항상 존재하는 것은 아니다.
  • 위의 프로세스는 특히 부차적 또는 잠재적 가열 효과로 인한 하위 클라우드 계층의 불안정화에 의존하였다. 하이드로메터 낙진의 열역학적 영향을 할인하는 또 다른 메커니즘은 낙진의 역학만으로도 로브를 만들기에 충분하다는 것을 제안한다. 구름기반을 따라 흐르는 수성계 질량의 불균형은 기지를 따라 이질적인 하강을 야기할 수 있다. 마찰적인 끌림과 연관된 에이드 같은 구조물은 낙진의 외관을 만들어낸다. 이 이론의 주요 단점은 로브 내의 수직 속도가 그 안에 있는 하이드로미터의 하강 속도보다 더 큰 것으로 관찰되었다는 것이다. 따라서, 역동적인 하향 힘 또한 있어야 한다.
  • 케리 에마누엘이 처음 제안한 또 다른 방법은 대류형 클라우드-탑 인텐테인먼트와 매우 유사한 클라우드 기반 디트로이트 불안정성(CDI)이라고 불린다. CDI에서는 구름 낀 공기가 습기찬 서브클라우드 공기로 침전되기보다는 건조한 서브클라우드 공기에 섞인다. 증발 냉각으로 인해 구름층이 불안정해지고 맘마투스가 형성된다.
  • 구름은 진화하면서 복사효과로 인해 열재편을 겪는다. 방사능이 어떻게 맘마투스를 형성할 수 있는지에 대한 몇 가지 아이디어가 있다. 하나는 구름이 복사적으로 냉각되기 때문에(Stefan-Boltzmann 법칙) 상부에서 매우 효율적으로 냉각되기 때문에, 시원하고 부정적인 부력이 있는 구름의 전체 주머니가 전체 층을 통해 아래로 침투하여 클라우드 기반에서 맘마투스로 나타날 수 있다는 것이다. 지상의 장파 방출로 인한 복사난방으로 구름기반이 따뜻해지면서 기지가 불안정해지고 뒤집힌다는 것도 다른 생각이다. 이 방법은 광학적으로 두꺼운 구름에만 유효하다. 그러나, 안빌 구름의 특성은 대체로 얼음으로 이루어져 있고, 따라서 상대적으로 광학적으로 얇다는 것이다.
  • 중력파는 선형적으로 조직된 맘마투스 구름의 형성 메커니즘으로 제안된다. 실제로 맘마투스 환경에서는 파동 패턴이 관찰되어 왔으나, 이는 대류권 상류에 충돌하여 앤빌 전체에 파동 형태로 퍼지는 대류 상승기류에 대한 반응으로 중력파 생성에 의한 것이 대부분이다. 따라서 이 방법은 안빌의 한 부분에서 다른 부분과 비교하여 맘마투스 구름의 유행을 설명하지 않는다. 더욱이 중력파와 맘마투스의 시간과 크기 눈금이 완전히 일치하지는 않는다. 중력파열차는 맘마투스를 형성하기보다는 조직화를 담당할 수 있다.[7]
  • 켈빈-헬름홀츠(K–H) 불안정성이 구름 경계를 따라 만연해 있으며, 그 결과 구름 경계에서 파도와 같은 돌기(Kelvin-Helmholtz billows)가 형성된다. 맘마투스는 K-H billow의 형태가 아니므로, 불안정성이 돌출부의 형성을 촉발할 수 있지만, 다른 과정은 반드시 돌출부를 로브로 형성해야 한다고 제안한다. 그래도 K-H 불안정성은 안정되게 층화된 환경에서 발생하며, 맘마투스 환경은 적어도 어느 정도 격동한다는 것이 이 이론과 함께 주된 몰락이다.
  • Rayleigh-Taylor 불안정성은 밀도가 다른 두 유체 사이에 존재하는 불안정성에 주어진 명칭으로, 두 유체의 밀도가 낮은 유체보다 높은 경우. 클라우드 기반/하위 클라우드 인터페이스를 따라 밀도가 높고 수성계층이 많은 공기는 저밀도 서브 클라우드 공기와 혼합될 수 있다. 이 혼합은 맘마투스 구름의 형태를 띠게 될 것이다. 이 제안된 방법의 물리적 문제는 정적 인터페이스를 따라 존재하는 불안정성을 두 피복 대기 흐름 사이의 인터페이스에 반드시 적용할 수 없다는 것이다.
  • 마지막으로 제안된 형성 메커니즘은 층의 차등 가열(상단에서 냉각, 하단에서 가열)이 대류 전복의 원인이 되는 레일리-베나드 대류에서 맘마투스가 발생하는 것이다. 그러나 이 맘마투스의 경우 위에서 언급한 열역학적 메커니즘에 의해 기지가 냉각된다. 구름기반이 내려감에 따라 맘마투스 로브의 규모에 따라 발생하는 반면, 로브에 인접한 곳에는 보상 상승이 있다. 이 방법은 관찰적으로 건전하다는 것이 입증되지 않았으며 일반적으로 비실용적이라고 여겨진다.

이 제안된 형성 메커니즘의 유연성은, 다른 것은 몰라도, 맘마투스 구름이 일반적으로 잘 이해되지 않는다는 것을 보여준다.[1][8]

갤러리

참조

  1. ^ a b c d Schultz, David M.; Hancock, Y. (2016). "Contrail lobes or mamma? The importance of correct terminology" (PDF). Weather. 71 (8): 203. Bibcode:2016Wthr...71..203S. doi:10.1002/wea.2765.
  2. ^ Anonymous (1975). International Cloud Atlas. Volume I. Manual on the observation of clouds and other Meteors (PDF). World Meteorological Organization. Archived from the original (PDF) on 2017-07-08. Retrieved 2017-05-13.
  3. ^ 레이, 윌리엄 클레멘트, 클라우드랜드: 구름의 구조와 특성에 관한 연구(영국 런던: Edward Stanford, 1894), 페이지 104–105.
  4. ^ a b Schultz, David M.; Kanak, Katharine M.; Straka, Jerry M.; Trapp, Robert J.; Gordon, Brent A.; Zrnić, Dusan S.; Bryan, George H.; Durant, Adam J.; Garrett, Timothy J.; Klein, Petra M.; Lilly, Douglas K. (2006). "The Mysteries of Mammatus Clouds: Observations and Formation Mechanisms". Journal of the Atmospheric Sciences. 63 (10): 2409. Bibcode:2006JAtS...63.2409S. doi:10.1175/JAS3758.1.
  5. ^ Lane, Todd P.; Sharman, Robert D.; Trier, Stanley B.; Fovell, Robert G.; Williams, John K. (2012). "Recent Advances in the Understanding of Near-Cloud Turbulence". Bulletin of the American Meteorological Society. 93 (4): 499. Bibcode:2012BAMS...93..499L. doi:10.1175/BAMS-D-11-00062.1.
  6. ^ Garrett, Timothy J.; Schmidt, Clinton T.; Kihlgren, Stina; Cornet, Céline (2010). "Mammatus Clouds as a Response to Cloud-Base Radiative Heating". Journal of the Atmospheric Sciences. 67 (12): 3891. Bibcode:2010JAtS...67.3891G. doi:10.1175/2010JAS3513.1. S2CID 54938314.
  7. ^ Winstead, Nathaniel S.; Verlinde, J.; Arthur, S. Tracy; Jaskiewicz, Francine; Jensen, Michael; Miles, Natasha; Nicosia, David (2001). "High-Resolution Airborne Radar Observations of Mammatus". Monthly Weather Review. 129 (1): 159–166. Bibcode:2001MWRv..129..159W. doi:10.1175/1520-0493(2001)129<0159:HRAROO>2.0.CO;2.
  8. ^ Kanak, Katharine M.; Straka, Jerry M.; Schultz, David M. (2008). "Numerical Simulation of Mammatus". Journal of the Atmospheric Sciences. 65 (5): 1606. Bibcode:2008JAtS...65.1606K. CiteSeerX 10.1.1.720.2477. doi:10.1175/2007JAS2469.1.

외부 링크