청정 공기 난류 빈도 증가?

 (flightradar24.com)
1P by GN⁺ | ★ favorite | 댓글 1개
  • 맑은 하늘에서도 갑자기 발생하는 청정 공기 난류(CAT) 가 항공 안전 이슈로 커지고 있으며, 기후 변화와의 관련성이 함께 주목받고 있음
  • CAT는 짧은 거리에서 풍속이나 풍향이 달라지는 윈드 시어와 밀접하며, 제트기류 가장자리·온도 구배·산악파·대기 순환이 형성에 관여함
  • 1979~2020년 재분석 데이터를 다룬 Prosser et al. 2023 연구에서 북대서양의 연간 CAT 지속 시간은 경도 이상 17%, 중등도 이상 37%, 중증 이상 55% 증가함
  • CAT가 강한 지역은 전 세계 제트기류와 겹치며, 지구 온난화로 제트기류가 강화되면 난류 발생 가능성도 높아질 수 있음
  • 예측이 어렵고 경고 없이 발생하는 특성 때문에 CAT는 미국에서만 항공기 피로·정비·부상 가능성 등으로 연간 약 2억 달러 비용을 유발하는 안전 문제로 남아 있음

청정 공기 난류가 주목받는 이유

  • 최근 몇 년 사이 상업용 항공기 난류가 승객 부상, 비상 착륙, 드문 사망 사고로 이어진 사례가 더 많이 알려짐
  • 2024년 5월 Singapore Airlines SQ321편은 미얀마 상공에서 심한 난류를 겪어 1명이 사망하고 수십 명이 부상함
    • 이 사건은 처음에는 청정 공기 난류로 여겨졌지만, 이후 빠르게 발달한 폭풍이 원인으로 확인됨
  • CAT는 보통 높은 고도의 맑은 하늘과 비교적 평온한 조건에서 발생함
    • 뇌우나 눈에 보이는 기상 시스템과 달리 시각적으로 식별하기 어려움

CAT가 생기는 조건

  • CAT의 1차 원인은 대기 중 짧은 거리에서 풍속이나 풍향이 달라지는 윈드 시어임
  • 제트기류처럼 빠르게 움직이는 공기가 더 느린 공기와 만날 때 생기는 마찰이 난류를 만들 수 있음
  • 특히 대류권과 성층권 사이 경계인 대류권계면 주변에서 흔함
    • 고도 범위는 약 7,000~12,000m
    • 피트 기준으로는 약 23,000~39,000ft

난류를 키우는 대기 요인

  • 제트기류

    • 상층 대기의 좁고 강한 바람 띠로, 풍속이 시속 160km 이상에 이를 수 있음
    • 가장자리에서 강한 윈드 시어가 생기며 난류로 이어질 수 있음

  • 온도 구배

    • 급격한 온도 변화는 공기 밀도 변화를 만들고 난류 가능성을 높임
    • 제트기류 안의 따뜻한 공기와 주변의 차가운 공기 사이 온도 차가 불안정성을 키울 수 있음

  • 산악파

    • 강한 바람이 산맥을 넘을 때 대기 중 파동이 만들어지고, 이 파동이 위로 전파될 수 있음
    • 공기가 안정적이고 바람이 강하고 일정할 때 파동이 난류화될 수 있음

  • 대기 순환

    • Rossby wave와 Coriolis effect 같은 대규모 대기 순환도 제트기류를 굽이치게 만들어 강한 윈드 시어 구역을 만들 수 있음

지난 수십 년간 관측된 증가

  • 최근 연구들은 지난 수십 년 동안 CAT 조건의 빈도와 강도가 크게 증가했음을 보임
  • Evidence for Large Increases in Clear-Air Turbulence Over The Past Four Decades는 1979~2020년 전 세계 CAT 추세를 재분석 데이터로 조사함
  • 항공기 순항 고도에서 비행기가 CAT를 만날 확률은 크게 증가했으며, 특히 중위도 지역에서 두드러짐
  • 북대서양의 연간 CAT 지속 시간 증가율: {b:17,37,55}
    • 경도 이상 CAT: 17% 증가
    • 중등도 이상 CAT: 37% 증가
    • 중증 이상 CAT: 55% 증가

제트기류와 기후 변화의 연결

  • CAT가 가장 강하게 관측된 위치는 전 세계 제트기류와 상관관계를 보임
  • 제트기류는 대류권계면 근처에서 발견되는 빠르고 좁은 공기 흐름이며, 날씨와 기후 패턴을 결정하는 데 중요한 역할을 함
  • Prosser 연구에서 CAT 증가의 주요 이유 중 하나는 지구 온난화가 이끄는 제트기류 강화임
    • 전 지구 온도가 상승하면 적도와 극지방 사이의 온도 구배가 더 뚜렷해짐
    • 이 변화가 제트기류를 강화하고 난류 가능성을 높임
  • Williams and Joshi 2013 연구는 산업화 이전 대비 대기 중 CO2 농도가 두 배가 되는 시나리오에서 중등도 이상 CAT가 최대 83.9% 증가할 수 있다고 예측함

항공업계가 받는 부담

  • CAT 증가는 항공업계에 안전과 비용 양쪽의 과제를 만듦
  • Prosser et al.에 따르면 CAT는 미국에서만 항공업계에 연간 약 2억 달러 비용을 유발하는 것으로 추정됨
    • 추가적인 기체 피로
    • 정비 비용
    • 승객 및 승무원 부상 가능성
  • CAT는 예측이 어렵고 종종 경고 없이 발생하기 때문에 항공 안전에서 계속 중요한 우려로 남아 있음

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 최근 크게 보도된 청천난류(CAT) 부상은 대부분 유럽과 남아시아 사이 장거리 항공편에서 발생했음
    최근 몇 년 그 항로에서는 우크라이나, 러시아, 이스라엘, 아프가니스탄 영공을 피하면서 비행 경로가 좁아졌고, 우회 경로가 늘어나 기상 조건을 피할 선택지가 줄어듦
    비행 상당 구간이 덥고 산악 지형인 지역 위를 지나게 된 것도, 조건 자체가 더 흔해지지 않았더라도 위험한 난류 사고가 늘어나는 데 기여했을 수 있음

    • 이게 최상위 평가 댓글인 게 이상함. 기사 속 열지도는 전 세계 여러 지역에서 CAT 증가를 보여주고, 그중 상당수는 유럽-남아시아 노선이 아님
      또 기사가 답하려는 핵심 질문은 “CAT 사고가 늘었나?”가 아니라 “CAT 자체가 늘었나?”에 가까움
      오늘 기준 몇몇 노선, 예컨대 CDG->SIN[0]을 봤는데 열지도상 CAT가 강한 지역 근처를 지나지 않음. 5월 사망자가 나온 LHR-SIN SQ321[1]도 기사에 따르면 나중에 CAT가 아니라고 판정됐고, 고위험 CAT 지역을 지나지 않으며 오히려 러시아 영공을 통과함
      “기상 조건을 피할 선택지가 줄었다”는 표현도 CAT의 성격과 맞지 않음. CAT는 원인이 기상 조건과 크게 관련 없을 때가 많고, 관련이 있더라도 충분한 사전 경고를 받기 어려워 피하기 힘든 것이 특징임
      [0] https://www.flightstats.com/v2/flight-tracker/SQ/335?year=20...
      [1] https://www.flightstats.com/v2/flight-tracker/SQ/321?year=20...
    • “최근 크게 보도된 CAT 부상 대부분이 유럽-남아시아 장거리편에서 발생했다”는 주장에는 출처가 필요함
      게다가 그건 언론에 보도된 CAT 사례에 대한 이야기일 뿐, 기사 주제인 전 세계 CAT 사건과는 다름
      기사는 전 지구적 증거를 다루고 Prosser et al.의 1979년 대 2020년 그래픽, 근거, 논의를 인용하며, CAT가 강해지는 곳은 제트기류라고 결론냄
    • 수정: 차트가 1979년과 2020년 사이의 확률 증가를 보여준다는 걸 방금 깨달았음. 그래서 내 댓글을 고치면, 증가가 그 지리적 지역에만 국한된 건 아니고 제트기류와 상관관계가 있어 보였다고 하겠음
      링크된 연구에는 CAT의 어떤 지속시간 가중 확률 차트가 있는데, 비율이라서 전체 비행량 차이는 보정되는 듯함. 0~1이 아니라 0~2.5 범위인 건 이상하지만, 기후변화 때문에 제트기류가 더 난류화되고 있을 가능성이 더 커 보임

  • 이건 사고 통계로는 뒷받침되지 않는 것 같음. 난류 관련 사고에는 뚜렷한 추세가 없어 보임
    (https://www.ntsb.gov/safety/safety-studies/Documents/SS2101....)
    사고 통계에서 CAT 발생 증가를 가리는 다른 요인이 있는지는 모르겠음

    • 청천난류 빈도 증가가 반드시 보고 대상 사고나 사건 증가로 이어지지는 않음
      NTSB는 특정 기준을 충족할 때만 통보받음. 자세한 내용은 49 CFR Part 830을 보면 됨
      난류 증가가 모두 약하거나 중간 정도이고 중상자가 없다면 NTSB에 보고할 게 없음
    • 또한 딱 2개 연도만 봤으니 체리피킹일 수 있음. 제트기류는 엘니뇨의 영향을 받음
      1979년은 약한 엘니뇨였고, 2020년은 중간 정도의 라니냐였음
      https://ggweather.com/enso/oni.htm
    • 그 데이터에서는 확실히 감지 가능한 추세가 없음. 하지만 사고 빈도가 너무 낮아서 무작위 변동이 지배적이고, 어떤 추세도 구분하기 어렵게 만듦
      명확히 증가하고 있는 것은 기후변화로 인한 CAT임. 다만 이런 사건이 워낙 드물어서 수십 년 동안 뚜렷한 증가를 보지 못할 수도 있음
    • 사고 통계에서 CAT 증가를 가리는 큰 요인이 있음. 바로 항공우주 엔지니어와 항공공학·안전 커뮤니티임
      지금까지 관측된 CAT 대부분은 현재 항공기 설계로 견딜 수 있으므로, CAT가 늘어도 추락이나 다른 사고가 급증하지 않을 수 있음
    • 반대 관계일 수도 있음. 더 자주 발생할수록 조종사와 승무원은 항공기 제어, 승객에게 안전벨트를 더 착용하게 하는 법 같은 훈련과 지침을 더 많이 얻게 됨

  • “Prosser 보고서는 CAT 증가의 주요 원인 중 하나로 지구 온난화가 이끄는 제트기류 강화를 든다. 전 지구 기온이 오르면서 적도와 극지 사이 온도 구배가 더 뚜렷해지고, 제트기류가 강해져 난류 가능성이 커진다”라고 되어 있음
    그런데 극지가 지구온난화의 영향을 더 크게 받기 때문에 제트기류가 약해지고 있다고 알고 있었는데, 그게 틀린 건가?

    • 해류인 걸프 스트림과 혼동한 것일 수 있음. 걸프 스트림은 확실히 약해지고 있지만, 제트기류는 대기 흐름임
    • 장기 추세로는 맞음. 다만 역설적으로 제트기류가 기록적으로 강한 시기도 동시에 보고 있음
      실제로는 여러 진동과 원격상관이 있고, 이것들 자체도 지구온난화의 영향을 받으며 지역·계절별 온도 구배를 좌우함
      QBO, 엘니뇨/라니냐, 산악 토크 사건 같은 것들은 짧은 시간 안에 대류권계면의 열을 이동·변화시킬 수 있어서, 스펙트럼 양끝에서 더 큰 변동성을 보게 됨
    • 극지 환경의 계절성이 핵심 요인이라고 봄. 모든 모델이 극지가 적도보다 훨씬 빠르게 따뜻해질 것으로 예측하므로 평균적인 적도-극지 온도 구배는 줄어들겠지만, 극축이 기울어져 있는 이상 겨울은 여전히 겨울이라 그 계절에는 급격한 대기 구배가 예상됨
    • 참고자료가 있음?
    • 나도 그렇게 읽었음
      극지는 적도보다 더 빠르게 따뜻해짐. 그래서 전 지구 온도 구배는 작아지고 있음
      그 결과 제트기류가 약해질 뿐 아니라, 기상 패턴이 더 안정되어 가뭄이나 홍수가 더 길게 이어지는 기간이 생김

  • 지난달 Ian M. Banks의 첫 Culture 소설인 Consider Phlebas를 드디어 읽기 전까지는 Clear Air Turbulence라는 말을 들어본 적이 없었음
    이제 보니 우주 해적선 이름으로 완벽함

  • 뻔뻔한 홍보를 하자면, 나는 SkyPath(https://skypath.io)에서 일함
    우리는 수천 편의 비행에서 CAT 데이터를 실시간으로 모니터링·수집하고, AI 모델로 CAT 사건을 예측함
    조종사들이 우리 솔루션에 매우 만족하고 있고, 미국 주요 항공사 몇 곳과 계약했으며 다른 여러 항공사와도 실제 평가 프로그램을 진행 중임

    • 사이트에서 연료를 절약한다고 하는데, 그게 경로 제공 형태임?
      패치된 데이터가 언젠가는 자동조종장치 시스템에 들어가야 할 것 같은데, 그 과정이 어떻게 되는지 궁금함
    • “signed”라고?
      인증이 여기서 무슨 관련이 있음? 데이터 출처에 의심이 있다는 뜻인가?

  • LIDAR로 CAT를 탐지하는 연구가 실현 가능한지 아는 사람이 있나? 작년 10월 연구에서는 LIDAR로 CAT를 사전에 탐지하는 방법을 찾았다고 주장함: http://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023Photo..10.1185Z/abstrac...
    이런 기술은 엄청날 것 같음. 그리고 난류 증가가 실제라면 기후변화, 그리고 화물선 연료의 황 규제 때문에 태평양과 대서양이 최근 따뜻해진 것과 쉽게 연결될 수 있다고 보지만, 그건 이 주제에서 벗어난 이야기임

  • 전 세계 항공 여행 증가도 큼. 전체 사건 수는 늘어날 수밖에 없음
    상업 항공편 수는 2004년부터 2019년 사이 두 배가 됐고, 한동안 그 추세가 계속될 것으로 예상됨

  • 이게 인터넷 연결 항공편 편향일 수도 있지 않을까? Wi-Fi 되는 항공편이 늘고, 소셜에 올리는 사람이 늘면서 대중 인식만 커지는 것일 수 있음
    앞서 말했듯 기록되는 건 사건 관련 통계뿐임. 손상이나 부상이 포함된 사건이 비행당 비율로 증가하지 않는다면, 아마 추세라고 보긴 어려움

    • 착륙한 뒤에 같은 영상과 트윗을 올리는 걸 막을 이유가 뭐가 있음?

  • 나는 비행을 정말 싫어하고 난류를 만나면 극도로 무서워함. 그런데 우리나라의 한 기자가 조종사 경험도 있었는데, TV에서 난류 중일 때가 비행기에서 가장 안전한 순간 중 하나라고 말한 적이 있음
    이유는 기억나지 않는데, 이 분야를 아는 사람이 확인하거나 반박해줄 수 있나?

    • 그건 사실이 아님. 난류가 없는 게 난류가 있는 것보다 낫다
      다만 현대 대형 항공기에서 가벼운 흔들림을 겪는 것은 기체 구조나 제대로 고정된 승객에게 위험하지 않음
      그래도 특히 소형기에 탔다면 반드시 안전벨트를 매야 함. 예를 들어 후류 난류는 실제로 소형 항공기에 상당한 위험이 됨
    • 안전한 이유는 비행 중이기 때문임. 항공기는 고도에 올라가 있을 때 거의 문제가 생기지 않음
      문제는 지면에 가까울 때 발생함. 이착륙은 비행과 비비행 사이의 전환이라 가장 위험한 시간대임
    • 상업용 여객기는 기체에 가해지는 엄청난 응력을 견디도록 만들어짐. 여기서 그 일부를 볼 수 있음:
      https://www.youtube.com/watch?v=--LTYRTKV_A
      틀렸다면 다른 사람들이 고쳐주겠지만, 대형 상업용 여객기가 난류로 마지막으로 상실된 건 1966년이라고 알고 있음
      https://en.wikipedia.org/wiki/BOAC_Flight_911
    • 왜 가장 안전하다고 했는지 기억남? 내 첫 추측은 난류를 통과할 때 조종사들이 더 집중하기 때문이라는 것임
    • 항공사 조종사이자 저자인 Patrick Smith가 자신의 웹사이트에 난류에 대한 꽤 유익한 글을 올려둠
      https://askthepilot.com/questionanswers/turbulence/

  • 이 주제는 Bay Area나 NYC식 말투로 코드스위칭되어 있었다면 정상적인 반응으로 여겨졌을 법한데, 특정 항공사 팬층에서 나온 것처럼 들려서 반발을 많이 받는 주제 같음
    둘 중 어느 일이 실제로 일어난다는 뜻은 아니지만, 가끔은 정말 그렇게 보임

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