모래폭풍

섬네일|upright=1.25|나미브 사막 상공의 모래폭풍 항공 사진
먼지폭풍(dust storm) 또는 모래폭풍(sandstorm)은 건조 및 반건조 지역에서 흔히 발생하는 기상 현상이다. 먼지폭풍은 돌풍전선이나 기타 강한 바람이 건조한 지표면에서 느슨한 모래와 흙을 쓸어 올릴 때 발생한다. 미세 입자들은 도약이동(saltation)과 부유 과정을 통해 운반되며, 이 과정에서 토양이 한 곳에서 다른 곳으로 이동하여 퇴적된다. 이러한 폭풍은 시야를 감소시키고 교통을 방해하며 심각한 건강 위험을 초래할 수 있다. 시간이 지남에 따라 반복되는 먼지폭풍은 농업 생산성을 떨어뜨리고 사막화에 기여할 수 있다.

북아프리카, 중동, 중앙아시아 및 중화인민공화국의 건조 지역은 대기 중 먼지의 주요 육상 발생원이다. 휴경 제도를 소홀히 하는 것과 같은 지구 건조지의 부실한 관리가 사막 주변부에서 발생하는 먼지폭풍의 크기와 빈도를 증가시키고 있으며, 이는 지역 및 전 지구적 기후를 변화시키고 지역 경제에 영향을 미치고 있다는 주장이 제기되어 왔다.

모래폭풍이라는 용어는 사막의 먼지폭풍, 특히 사하라 사막이나 흙이나 바위보다 모래가 더 흔한 토양 유형을 가진 곳에서 시야를 가리는 미세 입자 외에도 상당량의 더 큰 모래 입자가 지표면 근처에서 날릴 때 가장 자주 사용된다. 먼지폭풍이라는 용어는 미세한 입자들이 먼 거리를 이동할 때, 특히 먼지폭풍이 도시 지역에 영향을 미칠 때 더 많이 사용되는 경향이 있다.

 원인 
섬네일|왼쪽|황사로 인한 먼지의 전 지구적 이동을 보여주는 애니메이션.

느슨하게 고정된 입자 위를 지나는 먼지의 힘이 증가함에 따라, 모래 입자는 먼저 진동하기 시작한 다음 도약이동이라고 불리는 과정을 통해 지표면을 가로질러 이동하기 시작한다. 입자들이 지면과 반복적으로 충돌하면서 더 작은 먼지 입자들을 떼어내고 부수며, 이 입자들은 부유 상태로 이동하기 시작한다. 가장 작은 입자가 부유하기 시작하는 속도 이상의 풍속에서는 부유, 도약이동 및 포복이동(creep)과 같은 다양한 메커니즘을 통해 이동하는 먼지 입자 집단이 형성된다.

2008년의 한 연구에 따르면 모래 입자의 초기 도약이동이 마찰에 의해 정전기장을 유도한다는 사실이 밝혀졌다. 도약하는 모래는 지면에 대해 음전하를 띠게 되며, 이는 결과적으로 더 많은 모래 입자를 느슨하게 만들어 도약이동을 시작하게 한다. 이 과정은 이전 이론들이 예측한 입자 수를 두 배로 늘리는 것으로 나타났다.

입자들은 주로 장기간의 가뭄이나 건조한 상태, 그리고 높은 풍속 때문에 느슨하게 유지된다. 돌풍전선은 강력한 뇌우에서 쏟아지는 비로 인해 냉각된 공기가 유출되면서 생성될 수 있다. 또는 건조한 한랭전선, 즉 건조한 기단으로 이동하면서 강수를 일으키지 않는 한랭전선에 의해 돌풍이 발생할 수도 있는데, 이는 미국 황진(Dust Bowl) 시대에 흔했던 유형의 먼지폭풍이다. 건조한 한랭전선이 통과한 후, 가열된 지면 위로 차가운 공기가 지나가면서 발생하는 대류 불안정성은 전선에서 시작된 먼지폭풍을 유지시킬 수 있다.

사막 지역에서 먼지 및 모래폭풍은 뇌우의 유출이나 넓은 지역에 걸쳐 풍속을 증가시키는 강한 기압 경도에 의해 가장 흔하게 발생한다. 위로 솟구치는 먼지나 모래의 수직 범위는 지표면 위의 대기 안정도와 입자상 물질의 무게에 의해 크게 결정된다. 어떤 경우에는 먼지와 모래가 낮은 곳에 위치한 기온 역전 층에 의해 비교적 얕은 층에 갇힐 수 있다. 다른 경우에는 먼지(모래는 제외)가 높이까지 치솟을 수 있다. 먼지폭풍은 주요한 건강 위협 요소이다.

가뭄과 바람은 먼지폭풍의 발생에 기여하며, 부실한 경작 및 방목 관행 또한 먼지와 모래를 바람에 노출시킴으로써 이에 기여한다. 산불 또한 먼지폭풍으로 이어질 수 있다.

먼지폭풍을 유발하는 부실한 농업 관행 중 하나는 건조농법이다. 특히 식생이 회복되기 전 취약한 시기에 폭풍이 닥칠 때 집약적 경작을 하거나 농작물 또는 피복작물을 심어두지 않는 기술은 매우 좋지 않다. 반건조 기후에서 이러한 관행은 먼지폭풍에 대한 취약성을 높인다. 그러나 풍식을 조절하기 위해 토양보전 관행을 시행할 수 있다.

 물리적 및 환경적 영향 
섬네일|조지 프랜시스 라이언이 그린 사하라의 먼지폭풍
모래폭풍은 예상치 못한 대량의 모래를 운반하고 실어 나를 수 있다. 먼지폭풍은 엄청난 양의 먼지를 실어 나를 수 있는데, 그 앞부분은 높이가 에 달하는 두꺼운 먼지 벽으로 구성되기도 한다. 사하라 사막에서 불어오는 먼지 및 모래폭풍은 국지적으로 시문이라고 불린다. 하부브는 하르툼 주변의 수단 지역에서 유행하는 모래폭풍으로, 여름에 가장 흔하게 발생한다.

사하라 사막은 먼지폭풍의 핵심 발생원으로, 특히 보델레 함몰지와 모리타니, 말리, 알제리의 합류 지점을 포함하는 지역이 주요 발생원이다. 사하라의 먼지는 자주 지중해 대기로 방출되어 바람에 의해 북쪽으로는 중앙유럽과 영국까지 운반되기도 한다.

사하라 먼지폭풍은 1950년대 이후 반세기 동안 약 10배 증가하여 니제르, 차드, 나이지리아 북부, 부르키나파소의 겉흙 손실을 초래했다. 옥스퍼드 대학교 교수이자 영국 지리학자인 앤드루 가우디에 따르면, 모리타니에서는 1960년대 초만 해도 1년에 단 두 차례의 먼지폭풍이 있었으나 2007년 이후에는 연간 약 80차례가 발생하고 있다. 2007년 6월 아프리카 동해안에서 발생한 사하라 먼지 수치는 2006년 6월의 5배에 달했으며 이는 최소 1999년 이후 최고치였는데, 이는 대서양 해수를 충분히 냉각시켜 2007년 말 허리케인 활동을 약간 감소시켰을 가능성이 있다.
섬네일|2009년 오스트레일리아 먼지폭풍 당시 먼지에 뒤덮인 시드니.
먼지폭풍은 또한 전 세계적으로 질병의 확산을 증가시키는 것으로 나타났다. 지면에 있는 세균과 균계 포자는 폭풍에 의해 미세 입자와 함께 대기 중으로 날아가 도시 대기 오염과 상호 작용한다.

사막 먼지에 대한 노출의 단기적 영향으로는 천식 환자의 즉각적인 증상 증가 및 폐 기능 악화, 사하라 및 황사 폭풍으로부터 장거리 운반된 먼지로 인한 사망률 및 이환율 증가 등이 있으며, 이는 장거리 운반된 먼지폭풍 입자가 순환계에 악영향을 미친다는 것을 시사한다. 먼지 폐렴은 다량의 먼지를 흡입한 결과로 나타난다.

먼지폭풍 속에서 호흡계를 보호하지 않고 장기간 노출되면 규폐증을 유발할 수 있으며, 이를 치료하지 않고 방치하면 질식으로 이어질 수 있다. 규폐증은 불치병이며 폐암으로 이어질 수도 있다. 또한 안구건조증의 위험도 있는데, 적절한 치료 없이 방치된 심각한 경우에는 실명으로 이어질 수 있다.

 경제적 영향 
먼지폭풍은 건조지에서 토양 손실을 일으키고, 더 나아가 유기물과 영양분이 풍부한 가장 가벼운 입자들을 우선적으로 제거하여 농업 생산성을 감소시킨다. 또한 폭풍의 연마 효과는 어린 농작물에 피해를 준다. 먼지폭풍은 시야를 감소시켜 항공 및 도로 운송에도 영향을 미친다.

먼지는 퇴적되는 곳에서 유익한 효과를 줄 수도 있다. 중앙 및 남아메리카의 열대우림은 사하라 사막으로부터 상당량의 미네랄 영양분을 공급받으며, 철분이 부족한 해양 지역은 철분을 얻고, 하와이의 먼지는 요리용 바나나(플랜테인) 성장을 촉진한다. 미국 중서부뿐만 아니라 중국 북부에서 황토로 알려진 고대의 먼지폭풍 퇴적물은 매우 비옥한 토양이지만, 토양을 고정하는 식생이 파괴될 경우 현대 먼지폭풍의 주요 발생원이 되기도 한다.

 화성에서 

섬네일|오른쪽|궤도에서 본 화성의 먼지폭풍

먼지폭풍은 지구에 국한되지 않으며 화성에서도 형성되는 것으로 알려져 있다. 이러한 먼지폭풍은 지구보다 더 넓은 지역으로 확장될 수 있으며, 때로는 행성 전체를 에워싸기도 하고 풍속은 최고 에 달한다. 그러나 화성의 대기압이 훨씬 낮다는 점(지구의 약 1%)을 고려할 때, 화성 폭풍의 강도는 지구에서 경험하는 허리케인급 풍력을 결코 따라갈 수 없다. 화성의 먼지폭풍은 태양열이 화성 대기를 가열하여 공기를 움직이게 하고 지면에서 먼지를 들어 올릴 때 형성된다. 화성의 여름 동안 적도에서 볼 수 있는 것과 같은 큰 온도 변화가 있을 때 폭풍의 발생 가능성이 높아진다.

 같이 보기 
 황사
 건조 지대 
 안개

 각주 

 외부 링크 
 

 
분류:폭풍
분류:도로 위험요소