16.1. Weather and Obstructions to Visibility
날씨와 시정을 방해하는 장애물에는 안개(fog), 박무(mist), 연무(haze), 연기(smoke), 강수(precipitation), 높날림눈(날린눈, blowing snow), 먼지 폭풍(풍진, dust storm), 모래 폭풍(sandstorm), 그리고 화산재(volcanic ash)가 포함됩니다.
16.1.1. Fog [FG]
*안개는 지구의 지표면에서 미세한 물방울의 가시적인 집합체이며 수평 가시거리가 5/8 SM (1km) 미만으로 감소하게 됩니다. 안개는 이슬비(drizzle)와는 다르게 땅으로 떨어지지 않습니다. 안개는 안개의 베이스(아래 부분, base)가 지구의 지표면에 있어야 하는 반면 구름은 지표면 상공에 있어야 한다는 점에서 구름과는 다른 것입니다.
구름의 작은 물방울은 공기의 온도가 영하일 때도 액체 상태로 남아 있을 수 있습니다. 안개는 물방울로 구성되며 온도가 영하 이하일 때 발생하는 안개를 결빙 안개(freezing fog)라고 합니다. 안개가 얼음 결정으로 구성될 때, 안개는 *얼음(언) 안개(ice fog)라고 불립니다. 안개가 지표면으로부터 6 feet (2m) 높이에서 시야에 방해가 되지 않을 정도로 얕은 층을 가진다면, 이는 단순히 얕은 (땅) 안개{shallow (ground) fog}라고 불립니다.
안개는 공기의 온도와 이슬점이 같아질 때 (또는 거의 같아질 때) 형성됩니다. 안개는 {*복사 안개(radiation fog), *이류 안개(advection fog), 또는 *활승 안개(upslope fog)를 발생시키는} 이슬점을 약간 벗어난 공기의 냉각 또는 {*전선 안개(frontal fog), 또는 *증발 안개(steam fog)를 발생시키는} 수분이 더해져 이슬점을 상승시킴으로써 두 가지의 방법으로 발생할 수 있습니다. 안개는 온도-이슬점 스프레드가 2℃(4℉) 이상일 때는 거의 형성되지 않습니다.
16.1.1.1. Fog Types
안개의 유형은 안개 형성 메커니즘에 따라 이름이 붙여집니다.
16.1.1.1.1. Radiation Fog
[Figure 16-1]처럼 복사 안개는 복사 냉각이 공기 온도를 이슬점 이하로 감소시킬 때 육지에서 생성되는 일반적인 안개 유형입니다. 복사 안개는 일반적으로 밤에 발생하며 해가 뜨기 전까지 소멸되지 않는 경우가 많습니다.
복사 안개는 상대적으로 얕은 층을 가지는 안개입니다. 하늘 전체를 가릴 정도로 짙을 수 있고 하늘의 일부만을 가릴 수도 있습니다. 땅 안개(ground fog)는 지면 근처에 국한되는 복사 안개의 한 종류입니다.
복사 안개의 형성에 유리한 요인은 1) 건조한 층 아래에 상대적으로 습한 공기의 얕은 표면층, 2) 맑은 하늘, 3) 가벼운 지상풍으로 세 가지입니다. 지구 복사는 지면을 냉각시키고, 결국 접촉하는 공기를 냉각시키게 됩니다. 그러면서 공기가 이슬점까지 차가워질 때, 안개가 형성되는 것입니다. 지면이 비로 인해 적셔지고, 뒤따라 하늘이 맑아지면, 다음날 아침에 자주 복사 안개를 볼 수 있을 것입니다.
밤 시간 동안의 복사에 의해 수면(water surface)은 거의 냉각되지 않기 때문에 복사 안개의 생성은 육지로 제한되게 됩니다. 바람이 잔잔할 때 복사 안개는 얕은 층을 가집니다. 약 5 kts의 바람은 공기를 약간 섞이게 하면서 더 깊은 층으로 냉각을 확산시킴으로써 안개를 두꺼워지게 하는 경향이 있습니다. 강한 바람은 안개를 확산시키거나 혼합된 층의 꼭대기에서 층운형 구름을 형성하는 두꺼운 층을 통해 공기를 섞습니다.
땅 안개는 보통 해가 뜬 후 다소 빠르게 사라집니다. 다른 유형의 복사 안개는 구름이 안개 위로 이동하지 않는 한 일반적으로 정오 전에는 걷힙니다. 특히 밤 시간 동안의 냉각은 모든 안개를 강화시키기 때문에 복사 안개와 다른 유형의 안개를 때때로 구별하기 어려울 수 있습니다.
16.1.1.1.2. Advection Fog
[Figure 16-2]과 [Figure 16-3]을 참조해서 보자면 이류 안개는 습한 공기가 차가운 표면 위로 이동할 때 형성되고, 그에 따라 공기가 이슬점 이하로 냉각됩니다. 해안 지역을 따라 가장 흔하게 발생하지만, 종종 대륙 깊은 곳까지 이동하기도 합니다. 바다에서는 이를 해무(sea fog)라고 부릅니다. 풍속이 약 15 kts로 증가하면 이류 안개의 층은 두꺼워지게 됩니다. 15 kts 보다 훨씬 강한 바람은 안개를 낮은 층운형 또는 층적운형 구름의 층으로 들어 올리게 됩니다(상승시킵니다).
미국 서해안은 이류 안개에 상당히 취약합니다. 이류 안개는 종종 차가운 물에 의해 해안에서 형성되고, 그 후 바람에 의해 내륙으로 이동하게 됩니다. 몇 주 동안 수면 위에서 머물 수 있고, 밤에는 육지로 올라갔다가 다음 날 아침에 다시 수면 위로 다시 물러나게 됩니다.
겨울 동안 멕시코만의 습한 공기가 차가운 땅 위로 북쪽으로 퍼질 때 미국의 중부와 동부 상공에 이류 안개가 발생합니다. 이류 안개는 북쪽의 5대 호까지 확장될 수 있습니다. 북반구 위도의 수역(water area)은 더 차가운 북극 바다를 통해 북쪽으로 흐르는 따뜻하고 습윤한 열대 공기의 결과로 여름에 자주 짙은 해무가 발생합니다.
조종사는 복사 안개 상공을 비행하는 것과 이류 안개 상공을 비행하는 것 사이에서 거의 차이를 느끼지 못할 것입니다. 또한 이류 안개는 일반적으로 복사 안개보다 더 광범위하고 훨씬 지속시간이 깁니다. 이류 안개는 밤낮 가리지 않고 빠르게 이동할 수 있습니다.
16.1.1.1.3. Upslope Fog
활승 안개는 습하고 안정적인 공기가 경사지대를 따라 상승할 때 이슬점 또는 이슬점 이하로 단열 냉각되면서 형성됩니다. 강한 바람이 안개를 낮은 층운형 구름의 층으로 상승시키는 경향이 있기 때문에 5~15 kts의 풍속이 활승 안개를 형성하는데 가장 유리합니다. 복사 안개와는 달리, 활승 안개는 흐린 하늘에서도 형성될 수 있습니다. 활승 안개는 로키산맥의 동쪽 경사면을 따라 흔하며, 애팔래치아 산맥의 동쪽 경사면에서는 다소 덜 발생합니다. 활승 안개는 종종 상당히 짙고 높은 고도까지 확장될 수 있습니다.
16.1.1.1.4. Frontal Fog
따뜻하고 습윤한 공기가 전선 위로 상승할 때, 구름과 강수가 형성될 수 있습니다. 이때 따뜻하고 습윤한 공기 아래의 차가운 공기가 이슬점에 가까울 경우 강수로 인한 증발(또는 승화)이 차가운 공기를 포화시키면서 안개를 형성할 수 있습니다. 이러한 방식으로 형성된 안개를 전선 안개 (또는 강수가 동반되는) 안개{frontal (or precipitation-induced) fog}라고 합니다. 그 결과 구름을 통해 지면에서 위로 뻗어나가 도달하게 되는 응결된 물방울의 (다소) 연속적인 영역이 형성됩니다. 전선 안개는 상당히 짙어질 수 있고 장기간 지속될 수 있습니다. 전선 안개는 넓은 지역으로 확장되어 항공 운항을 완전히 중단되게 할 수 있습니다. 일반적으로 온난 전선과 관련이 있지만, 다른 전선에서도 물론 발생할 수 있습니다.
16.1.1.1.5. Steam Fog
증발 안개는 매우 차가운 공기가 상대적으로 따뜻한 수면을 가로질러 이동할 때, 충분한 수분이 수면에서 증발되어 포화상태가 될 수 있습니다. 상승하는 수증기가 차가운 공기와 만나면서 바로 다시 응결되고 아래에서 가열되는 공기와 함께 상승하게 됩니다. 공기가 불안정하기 때문에, 안개는 증기와 유사하게 필라멘트(가는 실) 또는 좁고 기다란 띠가 상승하는 것과 같이 보입니다. 이러한 현상을 증발 안개라고 합니다. 추운 가을 아침에는 호수와 개울 위에서 흔히 관찰되고, 겨울에 바다 위에서 차가운 기단이 대륙과 남극대륙과 이어져 바다에 떠 있는 얼음 덩어리들로 이동할 때 흔히 관찰됩니다. 증발 안개는 종종 매우 얕은 층을 가집니다. 왜냐하면 증기가 상승하면서, 위의 불포화 상태인 공기에서 다시 증발하기 때문입니다. 하지만, 증발 안개는 넓은 지역으로 짙게 확장될 수 있습니다.
증발 안개는 불안정한 공기의 얕은 층과 관련이 있습니다. 따라서 조종사들은 증발 안개를 통해 대류성 난기류(convective turbulence) 예상할 수 있습니다. 때때로 응축된 증기 기둥(columns of condensed vapor)이 안개 층으로부터 상승해 소용돌이치는 *물회오리(whirling steam devils)를 형성하는데, 이것은 육지에서 회오리 형태의 *모래 바람(dust devils)과 비슷하게 보입니다.
- 안개 (fog) : 항공기상 용어로 [FG]. 매우 작은 물방울 또는 얼음 입자가 공기 중에 부유하는 것으로 수평 시정이 1000m 미만으로 감소함. 안개 속에서의 대기는 습하고 차갑게 느껴지며 상대습도는 100%에 가까움. 대체적으로 백색이지만 공업지대에서는 연기와 먼지로 인하여 회색이나 황색을 띰. "MI", "BC", "PR" 또는 "VC"로 수식하는 경우를 제외하고는 시정이 1000m 미만일 때 보고.
- 언 안개 (ice fog) : 기온이 낮을 때 대기 중에 미세한 얼음 결정이 떠 있는 현상을 말하는 것으로 항공기나 전선에 착빙 현상을 유발하기 때문에 항공관계에서는 매우 중요시함. 수평 시정이 1 km 미만인 때를 말함. 이 결정체들은 햇빛이 비치면 반짝반짝 빛나 보이게 함.
- 세빙 : 공기 중의 수증기가 미세한 얼음 결정이 되어 공기 중에 떨어지거나 떠다니는 현상.
- 빙무 : 얼음과 안개를 아울러 이르는 말.
- 복사 안개 (radiation fog) : 지표면의 복사냉각으로 인하여 지표면 또는 지표면 부근의 공기가 이슬점 이하로 냉각되는 경우에 발생하는 안개 또는 땅 안개(ground fog)라고 함.
- 이류 안개 (advection fog) : 차가운 지면이나 수면 위로 따뜻한 공기가 이동해 오면, 공기의 밑부분이 냉각되고 포화되어 응결이 일어나는 안개. 대부분 연안이나 해상에서 발생.
- 활승 안개 (upslope fog) : 습윤한 공기가 산비탈을 따라 빠르게 상승해 가면서 냉각되고 포화되어 응결이 일어나 발생하는 안개. 상승하는 공기가 외부의 다른 공기와 열을 주고받지 않고 상승해 가면서, 단지 이 공기에 미치는 기압의 감소에 따라 공기가 팽창하게 되어 냉각되므로 단열 과정에 의해 생성되는 안개.
- 전선 안개 (frontal fog) : 한랭전선면에서는 찬 기단과 더운 기단이 만나는 전선면에서 따뜻한 공기가 찬 공기의 경사면을 타고 올라가면, 단열 냉각에 의해 응결 현상이 일어나 구름이 만들어지고 비가 만들어지면 찬 공기 쪽으로 강수가 있게 됨. 이 비로 인해 지표 부근의 수증기량이 증가하고 따뜻한 빗방울에서 증발이 일어나며 공기 중으로 수증기가 첨가되어 안개가 형성됨. 이를 전선 안개라 함. 전선이 통과한 후 습한 지표 위에 생기기도 함.
- 증발 안개 (steam fog) : 찬 공기가 따뜻한 수면 또는 습한 지면 위를 이동할 때 증발에 의해 형성된 안개. 찬 공기가 습한 지면 위를 이동해 오면 기온과 수온의 차에 의해 수면으로부터 물이 증발하여 수증기가 공기 속으로 들어오게 됨. 수증기의 공급으로 공기가 포화되고, 응결되어 안개가 발생. 마치 김이 올라오는 것처럼 보인다고 해서 김 안개라고도 함. 이른 봄이나 겨울철에 해수나 호수의 온도는 높고 그 위의 공기 온도가 매우 낮기 때문에 수면으로부터 증발이 많이 일어나 김 안개가 자주 발생함. 증발 안개가 발생하기 위해선 기온과 수온의 차가 상당히 커야 하고 수면으로부터 높지 않은 고도에 역전층이 있어야 함.
- 물회오리 (steam devils) : 비교적 따뜻한 물과 차가운 공기가 만나 큰 호수나 바다 위에 생기는 회오리바람. 물 (때로는 젖은 땅) 위의 작고 약한 회오리바람으로 인해 안개를 소용돌이로 끌어들여 볼 수 있게 하는 것을 말함. 물이 상대적으로 따뜻한 반면에 차가운 공기가 발생할 때 큰 호수나 바다 위에서 형성되며, 수직적으로 수분을 운반하는 중요한 메커니즘이 될 수 있음. 이는 바다김안개(sea smoke)의 구성 요소가 될 수 있음.
- 바다김안개 (sea smoke) : 해수면으로부터 김이 올라오는 것과 같이 보이는 안개. 매우 한랭한 대기가 눈이나 빙하 위를 지나면서 더 냉각되어 대단히 안정한 기층으로 되어서 따뜻한 해면 위로 흘러갈 때, 해면의 급속한 증발로 인하여 발생한 수증기가 서늘한 공기 속에서 즉시 응결되어 생긴 안개로서 고위도 지방에서 많이 발생. 증발 안개의 일종.
- 모래 바람 (dust devils) : 육상에서 일어나는 심한 공기의 소용돌이. 더스트 데빌은 강하고, 깔끔한 모양이며, 상대적으로 짧은 수명을 가진 회오리바람으로, 작은 규모(폭 0.5m, 수 m의 높이)부터 큰 규모(폭 10m, 1km 이상의 높이)까지 다양함. 주요 수직 운동은 위쪽으로 향함. 보통 무해하지만 드물게 사람과 재산 모두에 위협을 줄 정도로 커질 수 있음.
※ U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, FAA Advisory Circular (AC) 00-6B, AVIATION WEATHER, page 16-1~4 해석