우박의 속살을 보면 다가올 폭풍 예측할 수 있다 [달콤한 사이언스]

2022년 8월 30일 스페인 카탈루냐 지방에 떨어진 거대 우박의 모습. 우박의 단면을 분석해 미래 다가올 폭풍우를 예측하는 방법이 개발됐다. 로이터 제공

1996년 영화 ‘트위스터’는 토네이도를 연구하는 기상학자들의 모습을 그린 영화로 최근에는 속편이 제작되기도 했다. 영화 속에서는 토네이도의 한가운데 넣어 폭풍의 형태와 방향을 분석해 예측할 수 있는 ‘도로시’라는 이름의 측정 장치가 등장한다. 많은 과학자는 이처럼 엄청난 재해를 일으키는 자연현상을 예측하기 위해 다양한 연구를 수행한다.

스페인 카탈루냐 기상청, 바르셀로나대 지리학과 공동 연구팀은 컴퓨터 단층촬영(CT) 기술을 이용해 우박의 3차원(3D) 영상을 촬영해 우박을 형성하는 과정을 분석하고 다가올 폭풍을 예측할 수 있는 방법을 개발했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 환경학 분야 국제 학술지 ‘최신 환경과학’ 12월 6일 자에 실렸다.

우박은 하늘에서 눈 결정 주위에 차가운 물방울이 얼어붙어 땅에 떨어지는 것으로, 강한 상승기류를 타고 웅대적운이나 적란운에서 발생하며 천둥·번개를 동반한 뇌우를 동반하기도 한다. 과학자들은 1960년대부터 우박의 성장 과정을 연구해 왔지만 이를 위해서는 우박을 부숴야 했다. 우박을 부수면 우박의 단면을 제대로 볼 수 없다는 단점이 있었다.

이에 연구팀은 2022년 여름 이베리아반도 북동부를 강타한 거대 우박들을 수집해 CT 촬영했다. 이때 떨어진 우박 중 일부는 지름이 12㎝에 이른 것도 있다. 연구팀은 우박들을 촬영해 512개의 슬라이스(단면) 이미지를 얻었고, 이를 통해 우박의 핵과 다양한 층위를 관찰할 수 있었다.

그 결과, 우박이 외부에서 보기에는 거의 완벽한 구체로 보였지만, 우박의 핵은 구형의 우박 중심에 위치하지 않은 예도 있었고, 핵으로부터 세 방향으로 불균형하게 성장하는 것이 관찰되기도 했다. 또 단면층마다 서로 다른 밀도를 갖고 있으며, 우박이 떨어질 때 아래쪽으로 향한 면이 더 두껍다는 것도 확인됐다. 폭풍이나 뇌우의 형태에 따라 우박의 구조가 달라진다고 연구팀은 설명했다.

연구를 이끈 자베에르 우베다 바르셀로나대 교수는 “거대한 우박의 3D 스캔을 사용해 우박의 구조에 대해 더 많은 정보를 얻었고, 우박 형성 예측이 가능해졌다”라며 “기후변화로 거대 우박이 점점 잦아지고 있는 만큼 이번 연구로 우박으로 인한 피해를 완화하고 대처하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

유용하 과학전문기자