허리케인을 추적하는 해양 드론

일부 열대성 폭풍은 빠르게 5등급 허리케인으로 변합니다. 최첨단 세일드론은 이 과정이 어떻게 일어나는지 밝히는 데 도움이 됩니다.

허리케인 오티스는 2023년 10월 25일 멕시코 남부 해안에 5등급 허리케인으로 상륙하여 165mph(270km/h)의 바람으로 경로에 있는 마을과 도시를 강타했습니다. 허리케인 오티스로 인해 최소 27명이 사망했으며  , 게레로 주의 대형 항구 도시이자 인기 있는 관광지인 아카풀코에서 건물에 광범위한 피해와 정전이 발생했습니다.

미국 국립해양대기청(NOAA)은 오티스를 "생명을 위협하는 폭풍 해일" 로 묘사했으며 , 이는 크고 위험한 파도, 파괴적인 바람, 폭우를 가져올 것이라고 말했습니다. NOAA는 이로 인해 폭발성 홍수와 산사태가 발생할 수 있다고 경고했습니다.

국립 허리케인 센터 에 따르면 "멕시코의 이 지역에서는 이 정도 강도에 가까운 허리케인이 기록된 적이 없습니다."

세일 드론은 허리케인이 강해지는 이유와 방법을 연구하여 허리케인 예보를 개선하는 데 도움을 주고 있습니다(출처: Saildrone)

허리케인 베릴

2024년 6월 28일 금요일, 허리케인 베릴은 열대성 폭풍에서 4등급 허리케인으로 빠르게 강화되어 서부 카리브해의 윈드워드 섬으로 이동했습니다. 그 후 폭풍은 자메이카로 향하면서 5등급으로 업그레이드되어 기록상 가장 빠르게 그 강도에 도달한 폭풍이 되었습니다 .

또한 다가올 대서양 허리케인 시즌에 대한 "경고적인 선례"로 여겨지고 있습니다. 2024년 대서양 허리케인 시즌은 매우 활동적일 것으로 예상되며,  평균 3개에 비해 4~7개의 주요 허리케인이 예상됩니다 .

예보자들은 오티스가 24시간 이내에 110mph(177km/h)로 "폭발적으로 강화"되어  열대성 폭풍에서 5등급 허리케인으로 빠르게 변했다고  전했습니다  . 기후 변화로 인해 허리케인이 강화되면서 이와 같은 폭풍이 더 많이 발생할 것으로 예상 됩니다. 기후 변화로 인해 4등급과 5등급이 되는 허리케인의 비율이  증가할 것으로 예상됩니다  . 영국의 레딩 대학교 연구자들이 2022년에 실시한 연구에 따르면 해수 온도가 상승하면서  폭풍이 단 하루 만에 강력한 허리케인으로 빠르게 변하고 있습니다  .

 이제 과학자들은 이처럼 파괴적인 폭풍이 짧은 기간 안에 더욱 강해지는 원인이 무엇인지 더 알아내고자 노력하고 있습니다  .

NOAA는 항해용 드론을 제조하는 데이터 회사인 미국 회사 Saildrone과 협력하여 허리케인이 발달하면서 발생하는 강풍과 파도를 견뎌낼 수 있는 장비를 배치했습니다. 이러한 세일드론에는 해양 및 대기 조건에 대한 데이터를 수집하는 센서가 들어 있으며, 이 데이터는 과학자들이 데이터를 분석할 정부 기관으로 전송됩니다.

Saildrone의 임무 관리 책임자인 줄리아 팩스턴은 "돛단배와 매우 흡사한 바람 추진 차량"이라고 말합니다. 23피트(7m), 33피트(10m) 또는 65피트(20m) 길이의 다양한 크기로 제공되는 이 드론은 풍력 추진과 태양열 기상 및 해양학 센서를 결합하여 과학자들이 허리케인이 지나가는 경로와 시간에 따른 강도의 변화를 측정할 수 있도록 합니다.

세일드론은 파도 아래에서 데이터를 수집하고 해류를 분석할 수도 있습니다. Paxton은 이를 통해 "해발 30,000피트(9,144m)에서 수면 아래 1,000피트(300m)까지 공기와 수층의 완전한 [그림]을 만드는 데 도움이 됩니다"라고 말합니다.

Saildrone의 사명은 "이번 시즌 허리케인을 예측하는 것이 아닙니다"라고 Paxton은 말합니다. "허리케인이 왜 그리고 어떻게 강해지는지 연구하여 미래에 허리케인 모델링을 개선하는 것입니다."

허리케인은 따뜻한 물 표면 위에서 형성됩니다 . 바닷물이 증발하여 따뜻한 공기로 상승하면서 아래에 저기압 영역을 형성합니다. 이로 인해 더 많은 공기가 몰려와 상승하고 냉각되어 구름과 뇌우를 형성하고, 이는 물방울을 방출합니다. 이로 인해 더 많은 물이 증발하여 폭풍을 부추깁니다. 이러한 폭풍 속에서 풍속이 74mph(119km/h)에 도달하면 허리케인으로 분류됩니다 .

매사추세츠 공과대학(MIT) 대기 과학 명예교수인 케리 에마누엘은 "허리케인의 에너지원은 바다의 열이 대기로 전달되는 것입니다."라고 말했습니다.

NOAA 과학자이자 이 임무의 주요 조사관 중 한 명인 그렉 폴츠는 "이 프로젝트가 시작되기 전에는 바다와 허리케인 사이의 열과 운동량 교환을 측정하여 허리케인의 경로로 조정할 수 있는 플랫폼이 없었습니다."라고 말했습니다.

이 데이터를 바탕으로 폴츠와 같은 과학자들은 허리케인이 어디에서 어떤 힘으로 육지를 강타할지 더 정확하게 예측할 수 있는 컴퓨터 모델을 개발하고자 합니다. 폴츠는 강도 예측은 지역 사회가 대비 방법을 결정하고 폭풍이 도착하기 전에 대피해야 할지 여부를 결정하는 데 도움이 되므로 중요하다고 말합니다. 

"대피하는 데는 엄청난 비용이 들고, 수백만 명의 사람들을 태워 어딘가로 옮기는 데도 비용이 많이 듭니다." 그는 말한다. "물류가 쉽지 않습니다. 큰 영향이 있을 것이라고 확신하지 않는 한, 그렇게 하지 않는 게 좋습니다."

팩스턴은 폭풍이 24시간 이내에 풍속 35노트(시속 40마일 또는 65km) 이상으로 강해지는 것을 급속한 강화라고 말합니다. "상륙 직전에 그런 일이 일어나면 재앙입니다. 지역 사회가 열대성 폭풍을 계획하고 있고, 5등급 허리케인에 [맞았습니다]."라고 그녀는 말합니다. 즉, 그들은 자신들에게 다가올 일에 대한 경고를 거의 받지 못한다는 것을 의미합니다.

허리케인 오티스는 매우 빠르게 강해져서 많은 기상학자들을 놀라게 했습니다 .

2005년 미국을 강타한 역대 최대의 허리케인인 허리케인 카트리나의 경우에도 급격한 강도 강화가 발생했습니다. "아무도 경고를 받지 못했습니다. 허리케인이 온다는 것을 모른다면 대비할 수 없습니다."( Lucy Sherriff의 이 기사에서 기록적인 허리케인이 어떤 모습인지 자세히 읽어보세요 .)

세일드론은 바람으로 추진되므로 오랜 시간 바다에 머무를 수 있습니다. 팩스턴은 "가장 긴 기간은 1년 조금 넘게, 약 370일로, 정말 놀랍습니다."라고 말합니다. 이는 유인, 화석 연료로 구동되는 선박이 바다에 머무를 수 있는 기간보다 훨씬 깁니다. 그녀는 "[드론은] 추진을 위해 전적으로 재생 에너지에 의존하며, 그로 인해 화석 연료에 의존하는 선박이 따라올 수 없는 엄청나게 긴 지속 시간을 가지고 있습니다."라고 말합니다.

열대성 폭풍에서 5등급 허리케인으로 빠르게 변한 허리케인 오티스는 멕시코 남부 아카풀코의 주택을 강타했습니다(출처: Getty Images)

2021년과 2022년 대서양 허리케인 시즌 동안 과학자들은 서부 대서양에 각각 5개와 7개의 세일드론을 배치했습니다. 2021년 드론 중 하나는 4등급 강도의 최고치에 도달 한 오래 지속되고 강력한 케이프 베르데 허리케인 인 허리케인 샘의 눈벽을 통과했습니다. 그것은 약 90mph(144km/h)의 해수면 바로 위의 풍속 으로 주요 허리케인의 핵심이 어떤지 보여주는 영상을 녹화했습니다. 2023년에는 12개의 세일드론이 서부 대서양, 카리브해, 멕시코만에 배치되어  실시간으로 날씨 예보 센터로 데이터를 전송했습니다 .

세일드론이 수집한 대부분의 데이터는 아직 분석 중이지만, 과학자들은 이 기술이 허리케인을 더 잘 이해하는 데 중요한 도구라고 말합니다.

"저는 이 프로그램에 대해 매우 열광적입니다." 에마누엘이 말했다. "위성과 레이더가 있으면 필요한 모든 데이터를 가지고 있다고 생각하는 경우가 많습니다... 사실은 그렇지 않습니다."

위성 이미지는 허리케인이 형성되는 곳을 보여주지만, "반드시 [허리케인이] 얼마나 강한지 [말해 주지는] 않는다"고 그는 말한다. "위성에 비해 매우 저렴한 세일드론은 인간의 생명을 위험에 빠뜨리지 않고도 그 정보를 제공하고 있으며, 저는 그것이 환상적이라고 생각합니다."