뇌전 발생원인과 예측

번개의 섬광은 빛의 속도(3×108㎧)로 이동하므로 발생 즉시 사람들은 그 빛을 볼 수 있으나 천둥소리는 음속(330㎧)으로 진행하므로 발생 거리에 따라 빛이 보인 후 시간차를 두고 천둥소리가 들린다. 번개의 섬광을 본 후 6~7초가 지났다면, 번개 발생 지점과의 거리는 약 2km 정도 떨어져 있다고 생각할 수 있다. 그렇지만 번개의 섬광은 보이는데 천둥소리기 들리지 않는 경우도 있다. 천둥소리의 음파가 대기에 의해 굴절되고 감쇄되기 때문이다. 음파(sound wave)는 찬 공기보다 따뜻한 공기에서 진행속도가 더 빠르다. 뇌우는 고도상승에 따라 기온이 급격히 감소하는 불안정 대기에서 형성되므로 음파는 지면 근처의 따뜻한 대기 중에서 더 빨리 이동하고 위(상층대기)로 굴절됨으로써 지상의 관측자로부터 멀어진다. 따라서 낙뢰 발생 위치에서 약 15km 이상 떨어진 위치에서는 천둥소리가 들리지 않을 수 있다(대기환경과학 2009). 낮에 지표가열로 기온이 상승하여 상층과의 큰 기온차로 인한 불안정 대기를 만드는 구조로서, 상층의 차가운 공기가 위치한다면 대류가 발달하기 더욱 좋다. 지상의 기온이 가장 올라가는 15시를 전후로 CAPE가 하층부터 상층대기까지 깊게 분포할 경우 뇌전 가능성이 높아진다. 뇌전이 발생하는데 꼭 필요한 요소는 다음과 같다. CAPE(하늘색 구역)가 -10~-20℃ 기온, 0℃ 이상 기온구역에 존재해야 한다. -10~-20℃는 Main charging zone으로 얼음알갱이들이 위치하고, 많은 음전하가 분포하는 구역이다. 0℃ 이상(영상기온) 구역에서 CAPE는 눈(snow)이 녹은 빗방울을 상승시켜 얼음으로 만들 수 있는 힘을 가지고 있다. 만약 앞의 조건을 모두 만족하고, -40℃이하에서도 CAPE가 위치한다면, 우박 발생 가능성도 높아진다