모래연흔과 바람에 의한 먼지 이동

-모래연흔

지표에 쌓인 분급이 양호한 판상의 모래 퇴적물은 조용히 부는 바람에서 조차 불안정하다. 바람이 그와 같은 퇴적물을 통과하여 지나감에 따라 도약 이동은 더 작고 쉽게 이동되는 입자들을 이동시킨다. 너무 커서 이동시킬 수 없는 모래입자는 뒤에 남겨놓는다. 도약 이동하는 세립질 입자들이 내리바람 쪽으로 일정한 평균 거리의 표면에 충격을 가함에 따라 추가적인 세립질 입자들이 운동하게 되고, 세립질 입자들이 전진 운동을 함에 따라 조립질 입자의 또 다른 퇴적이 발달된다. 이런 작용에 의해서 조립의 입자는 모래 연흔이라고 부르는 일련의 작고 선상의 모래 돌출부를 형성한다. 모래 연흔은 바람의 방향에 직각으로 배열된 정점을 보이며 규칙적인 형태로 배열되는 경향이 있다(그림13.4). 아주 강한 바람 아래서는 모든 입자들이 움직일 수 있고 분급 작용이 일어나지 않기 때문에 연흔은 사라진다.

그림 13.4 모래연흔 모래연흔이 캘리포니아의 데스··벨리 바닥의 판상의 표면을 가로 질러 발달 되어 있다.

 

-바람에 날린 먼지

지면을 가로질러 바람에 날린 먼지는 천천히 이동하며 풍속이 줄어들 때 바르게 퇴적된다. 다른 한편, 세립질의 먼지(실트와 점토 크기의 퇴적물)는 지면에 떨어지기 전에 더욱 빨리, 더 오래, 그리고 더 멀리 이동된다.

추측할 수 있듯이 지구상에서 먼지가 가장 많은 곳은 몇몇 세계의 주요 사막 지역과 일치한다. 세계의 연간 먼지 생산은 정확하지는 않지만 50억 톤 정도이다. 많은 양의 먼지를 발생시킬 수 있는 지역의 여러 형태 중에서 다음은 특히 중요하다. 건조한 호수와 하천 퇴적층, 충적선상지, 빙하하천의 유출 평원 그리고 기후 변화나 인간의 방해로 인해 식물 보호막이 없어져서 바람에 의한 먼지 퇴적물이 쌓이는 지역들이다.

 

-먼지의 이동과 운반

마찰 견인의 결과 움직이는 공기의 속도는 지표면 부근에서 급격히 감소한다. 지표면 위 바로 0.5mm두께 이내에 조용한 공기층이 놓여 있다. 이 조용한 층 위에 돌출된 모래 입자는 난류 소용돌이에 의해 떠서 떠밀려가 버릴 수 있다. 먼지 입자는 그러나 너무 작고 매우 치밀하게 배열되어 조용한 공기 위로 돌출 되지 않은 매우 부드러운 표면을 형성한다. 심지어 그런 표면 위로 부는 강한 바람도 먼지를 교란시킬 수 없다. 세립질 퇴적물의 이동은 모래입자들의 도약 이동의 충격이나 부드러운 표면의 다른 물리적 교란을 필요로 한다. 바람 부는 날 먼지가 많은 사막의 길이 단단하게 다져진 건조한 실트에 의해 덮인 것을 보면 그런 먼지가 어떻게 움직이게 되는가를 알 수 있다. 길을 가로질러 부는 바람은 먼지를 거의 일으키지 않으나, 길 위를 달리는 차는 땅에 먼지들이 다시 내려앉기 전에 내리바람 쪽으로 질식할 만큼 많은 먼지 구름을 만든다. 지나가는 차량은 너무 매끄러워 바람에 의해 날려가지 않는 먼지의 표면을 교란시키고, 공기 중으로 먼지를 올려 보내고 공기 중에서 먼지의 난류를 형성하게 한다.

공중에서 먼지는 다시 한 번 바람에 의한 부유 퇴적물을 형성한다. 먼지 입자들은 하천의 난류에 있는 입자처럼 소용돌이에 의해서 계속해서 공중으로 날리는 반면, 중력은 그들을 땅으로 잡아당긴다(그림 13.2). 한편, 바람은 먼지를 앞 방향으로 운반한다. 비록 대부분의 경우 부유 퇴적물은 그의 근원지 가까이에 퇴적되나 큰 먼지 폭풍과 관련된 강한 바람은 아주 세립의 먼지를 수천 km까지 운반할 수 있고, 상층 대기권까지 운반하는 것으로 알려지고 있다.

 

-먼지폭풍

먼지 폭풍은 대규모 먼지의 이동을 초래하는 주된 사건이다. 먼지 폭풍 시 눈 높이에서의 가시거리는 지표면으로부터 생긴 먼지에 의해, 1,000 m 이하로 줄어든다. 그런 폭풍은 그림 13.6에서 보여주는 것처럼 광활한 건조지역과 반건조 지역의 중부 오스트레일리아, 서부 중국, 러시아의 중앙아시아, 중동, 북아프리카에서 가장 흔하다. 미국에서 바람먼지는 대평원의 남부와 캘리포니아와 애리조나의 사막 지역에서 특히 흔하다. 먼지 폭풍의 주기는 가뭄의 주기와 흔히 관계가 있으며, 심한 가뭄과 일치하여 대기의 먼지 집중 현상이 현저하게 증가한다. 그 주기는 또한 늘어나는 농업 활동에 따라 증가하는 데 특히 반건조 지역에서 그렇다. 인간의 활동이 먼지의 증가에 어떻게 기여할 수 있는가에 대한 또 다른 예는 1930년대와 1940년대 이집트의 서부 사막의 기록에서 볼 수 있다. 먼지 폭풍의 수가 제2차 세계대전 전에는 일 년에 3~4번 있었던 것이 탱크의 활동과 대포의 폭격이 절정기였던 1939년과 19 41년 사이에는 40번 이상으로 증가하였으며, 군사 활동이 멈췄던 1944년에 일 년에 4번으로 줄었다.

그림 13.5 층류와 난류 지표면의 세립질 모래와 실트 입자들이 풍속이 극도로 낮은 두께 0.5mm 이내 공기의 층류 내에 놓여있다. 결과적으로 바람이 이들 작은 입자들을 운반하거나 침식되기는 어렵다. 큰 입자들은 빨리 움직이는 난류 공기대에 돌출되어 있다. 바닥에서 층류가 미는 것보다 더 큰 힘으로 입자의 표면을 미는 난류가 입자들을 쉽게 움직이게 한다.

그림 13.6 먼지 폭풍 주 먼지 폭풍은 적도 지역 남북의 아열대 고기압에 집중된 건조 및 반건조 지역에서 가장 흔하다. 화살표는 주 폭풍 시 운반된 먼지의 가장 흔한 궤도를 보여준다.

 

 

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