눈 예보가 빗나가는 건 수증기 1g의 변덕 때문

눈에 숨겨진 다양한 과학

공기 1㎏에 담긴 수증기량으로 예보
여름 30g, 겨울엔 1g으로 강수 판단
기상청서 예보 어려운 날씨 중 하나

함박눈보다 싸락눈 내릴 때 더 추워
30평 건물 눈 50㎝ 쌓이면 무게는 5t

네이처 제공

“은빛 장옷을 길게 끌어/ 왼 마을을 희게 덮으며/ 나의 신부가/ 이 아침에 왔습니다./ 사뿐사뿐 걸어/ 내 비위에 맞게 조용히 들어왔습니다.”(노천명 ‘첫눈’ 중)

겨울이 시작되는 11월이 되면 많은 사람이 첫눈을 기대한다. 첫눈이나 두 번째 눈이나 뭐가 다르겠냐마는 첫눈이라는 단어는 첫사랑처럼 이유 없는 기대감과 설렘을 준다. 지난 일요일 역대 가장 포근했던 ‘입동’이 지나자마자 기온이 떨어지면서 제주와 강원 산지를 중심으로 눈이 내렸고 서울에도 노천명의 시처럼 새벽녘 첫눈이 조용히 내렸다.

기상청에 따르면 10일 새벽 서울 종로구 송월동 기상관측소에서 약한 눈발이 관측되면서 공식적인 올겨울 서울 첫눈으로 기록됐다. 지난해보다는 30일 빠르고 평년보다도 10일 일찍 내렸다.

겨울이 되면 많은 사람이 기다리는 ‘눈’은 단순히 구름 속 수분이 얼어 하얗게 떨어지는 기상현상처럼 보이지만 그 속에는 다양한 과학이 숨겨져 있다. 더군다나 기상청 예보관들이 가장 예보하기 어려워하는 날씨현상 중 하나도 바로 ‘눈’이다.

눈은 일반적으로 상층 기온은 영하권이고 지상온도는 1.2도 이하일 때 내린다. 눈이라고 하면 많은 사람이 가지를 뻗은 육각형 모양의 눈 결정체를 떠올리는데 이는 영하 15도 내외의 구름 속에서 만들어진다. 1.54㎞ 상공 기온이 영하 20~10도일 때 여러 개의 눈 결정이 합쳐지는 과정에서 틈새에 공기가 들어가 눈송이가 커지게 되는데 이것이 바로 함박눈이다.

1.54㎞ 상공의 기온이 영하 20도 이하일 때는 눈 입자들이 결합되지 않고 내부에 공기가 들어가지 않아 단단한 형태로 눈송이가 작은 싸락눈이나 가루눈으로 내린다. 이 때문에 싸락눈이나 가루눈이 내리는 날은 함박눈이 내릴 때보다 훨씬 춥다. 진눈깨비는 상공 1.31㎞ 이하의 기온이 높아서 눈으로 떨어지다가 녹아 비와 섞여 내리는 현상이다. 땅에 쌓인 눈이 바람에 날려 눈이 내리는 것처럼 보이는 현상도 있는데 ‘날린 눈’이라고 부른다.

눈 예보가 쉽지 않은 이유는 지상의 건조한 공기 1㎏에 포함될 수 있는 수증기량이 기온에 따라 달라지기 때문이다. 여름철 30도 기온에서 1㎏ 공기에는 약 30g의 수증기가 포함되지만 겨울철 영하 15도의 기온에서 1㎏에 담을 수 있는 수증기량은 1g에 불과하다. 수증기량의 차이는 기상 조건의 미세한 변화만으로도 강설 여부를 좌우하게 된다.

지상과 지표(땅바닥) 온도 이외에도 상층 기온구조, 구름의 형태에 따른 강수와 적설량이 크게 차이를 보인다. 적설량을 예측할 때는 ‘수상당량비’라는 것을 쓰는데 한반도에서는 보통 10배 정도다. 비로 따지면 1㎜ 강수량을 보일 수 있는 눈구름에서 10배인 1㎝의 눈이 내릴 수 있다는 말이다. 이 역시 기상 상태에 따라 달라져 5㎜ 강수량에서 2배 이하인 1㎝ 이하 적설을 보이는가 하면 1㎜ 이하 강수량에서 30배 이상인 3㎝ 이상 적설을 기록한 사례도 있다.

이는 눈의 하중을 계산할 때도 쓰인다. 100㎡(약 30평) 넓이의 건물 위에 50㎝의 눈이 쌓여 있다면 이를 물로 환산할 때 평균 10분의1로 계산하면 5㎝ 두께의 물이 차 있는 셈이다. 눈은 비와 달리 흘러 내려가지 않고 건물 내부의 열로 인해 추운 날씨여도 접착제처럼 눈들이 달라붙어 그대로 쌓인다. 물 1ℓ(0.001㎥)의 무게는 1㎏이기 때문에 50㎝의 눈의 무게는 ‘0.05(두께)×10(가로)×10(세로)=5㎥=5000㎏=5t’에 이른다. 가건물이나 비닐하우스 지붕에 눈이 쌓일 경우 쉽게 붕괴가 일어나는 이유다.





유용하 기자