지난 1월 15일 남태평양에 위치한 통가 훙가 하파이 화산이 분화하면서 이 영향으로 59만 회가 넘는 낙뢰가 발생한 것으로 보고됐다.
훙가 하파이 화산은 통가 수도에서 65km 북쪽에 위치하며 해구에서 형성된 해저 화산 열도 일부다. 1월 15일 훙가 하파이 화산에서 뿜어낸 1,800도 마그마가 해수와 접촉해 대규모 수증기 폭발을 일으켰다.
보통 해중 화산 분화는 가스나 연기를 대기 중에 방출하는 건 아니지만 1월 분화는 너무 규모가 컸기 때문에 분연이 대기 중으로 대량 분출하는 드문 예였다고 한다. 미항공우주국 나사(NASA)에 따르면 첫 폭발로 생긴 분연 고도는 최고 58km 정도로 중간권에까지 도달했다고 한다. 이후 화산으로부터 2차 폭퐁에 의해 화산재와 화산 가스, 수증기가 50km 이상까지 분출됐다고 한다. 그리고 중간권 아래에 있는 성층권에는 분출 가스와 재가 올라 15만 7,000km2 넓이까지 퍼졌다.
핀란드 환경기술 기업 바이살라 연구팀은 분연이 성층권에 충돌해 퍼지면서 대기 중에 파도가 발생한 것처럼 보인다면서 이 대기 중에사 발생한 파도가 낙뢰 패턴에 영향을 미쳤을 가능성을 제시했다. 바이살라가 운영하는 낙뢰 검출 네트워크 GLD360 데이터에 따르면 화산 분화 중 발생한 낙뢰는 59만 회로 이 가운데 40만 회가 대폭발로부터 6시간 이내 발생했다는 것. 또 발생한 번개 중 56%는 육지나 해수면에 도달해 1,300회 이상이 통가 본섬에 떨어진 것으로 확인됐다.
지금까지 화산에 의한 번개 발생 횟수는 2018년 발생한 인도네시아 대분화로 대략 34만 회가 최대였다. 연구팀은 불과 몇 시간 만에 40만 회 가까운 낙뢰가 검출된다는 건 보통은 생각할 수 없는 것이라고 덧붙였다.
번개 발생 원리는 완전히 밝혀지지 않았지만 대기 중에 존재하는 입자 충돌로 인한 정전기로 발생하는 것으로 간주된다. 예를 들어 하늘에 떠있는 구름 속에선 얼음 알갱이끼리 부딪쳐 일부 알갱이는 플러스 전하, 다른 알갱이는 마이너스 전하를 띤다. 플러스 전하를 띤 전하와 마이너스 전하를 띤 전하가 늘어나 충분히 축적되면 번개라는 형태로 방전하는 구조다.
화산 분화로 발생하는 번개에는 2종류가 존재한다. 하나는 상공으로 분출된 재나 암석 내 미세 입자가 전하를 띠는 것으로 만들어지는 번개다. 이 번개는 수분을 포함하지 않고 전하를 띠는 형태다. 다른 하나는 화산 분기가 동결되어 형성된 얼음 알갤이에 의해 생성되는 번개다. 이번 화산 분화에선 수증기 폭발에 의해 얼음 형성에 필요한 수분도 동시에 상공에 같이 올라갔기 때문에 2번째 형태 번개로 발생한 것으로 보인다.
하지만 연구팀은 이번 화산 분화로 이 정도까지 대량 번개가 발생한 이유는 아직 완전히 해명되어 있지 않다고 말한다. 과학자들은 이미 폭발 규모에서 전 세계에 준 충격파와 압력파, 쓰나미, 번개량에 이르기까지 이유를 밝히려고 노력 중이라고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.