19세기 초에 각 지방의 기상요소를 모아서 일기도를 만들면 폭풍우를 예상할 수 있다고 오스트리아의
크레일(Kreil)이 생각하였다. 그러나 그 당시에는 통신이 발달되지 못하여 일기도가 작성되지 못하다가, 1848년 8월 31일 영국의 데일리뉴스 신문이 처음으로 작성했다. 그 후 실제 예보를 위한 일기도는 1855
년 2월 19일에 프랑스에서 작성되어 폭풍경보를 발표하는데 이용하였다.
지상일기도는 해면기압의 분포, 지상기온, 풍향 및 풍속, 날씨, 구름의 종류와 높이 등의 기상상태를 분
석하는 일기도를 말한다.
지상의 기상상태는 지형이나 밤낮의 변화에 따라 복잡하게 변화하며, 매우 작은 규모의 일기현상은 갑자기 발생하거나 소멸하기도 하는 특성을 가진다. 그러나 날씨 변화에 영향을 주는 고기압, 저기압, 전선 등은 각각 특이한 일기현상을 동반하며 규칙적인 변화와 이동을 하므로 기압계의 발생, 발달과 쇠약에 대한 예상이 가능하다.
이러한 원리에 의해 지상일기도는 날씨분석을 위한
기본 일기도로 사용되고 있으며 일정한 시간간격으
로 작성하여 날씨의 분포를 파악하고 앞으로의 변화
를 예측하는데 사용하고 있다. 지상 일기도는 등압선,
등온선, 구름자료를 분석하고 등압선은 1000hPa을
기준으로 하여 4hPa간격으로 그린다. [그림2-5]
기상청에서는 매 3시간마다 지상일기도를 분석하고
있으며 매우 좁은 지역에서 발생하는 소규모기상현
상을 분석하기 위해서 매시간 국지지상일기도를 그
리기도 한다.
[그림 2-5]지상일기도
고층 일기도
정확한 일기예보를 위해서는 지상 부근의 대기상태는 물론 상층대기상태도 파악해야 한다.이 때문에 19세기초에 대기의 수직구조를 알기위하여 기구비행에 의한 고층관측이 여러사람에 의해 이루어졌다. 1927년 레윈죤데가 발명된 이후 상층대기의 연직구조를 쉽게 관측 할 수 있게 되었으나, 그 당시에는 관측소가 적어 고층 일기도 분석은 이루어지지 못하였다.
제2차 세계대전에서 기상이 전쟁수행에 중요한 정보로쓰여지게 되어 많은 국가에서 고층관측을 수행 하기 시작하였다. 또한 전쟁후에는 고층 일기도 분석에 필요한 관측망이 세계적으로 구성되어 고층대기 에서의 기상변화를 분석하는 주요일기도가 되었다.
고층일기도는 등압면 일기도라고도하여 일정 기압면의
고도분포를 측정하여 등고선을 분석하게 된다. 기상청 에서는 강수량 및 하층대기의 기온변화 예상에 필요한 925 hPa, 850hPa, 700hPa 일기도와 중층대기에 대규 모적인 기류분석에 쓰이는 500hPa일기도, 대류권과 성층권 경계부근의 제트기류분석 등에 쓰이는 300hPa일기도(여름철에는 200hPa)일기도를 하루 두 번(09시, 21시)분석한다.
분석요소는 등고선, 등온선, 등습수선, 등풍속선 등이며
고층 일기도를 이용하여 시간 및 공간 편차도를 분석한다.
[그림 2-6]500hPa일기도
일기도와 일기예보 일기도 형태와 날씨
일기도 기입 및 묘화 봄(동서고압대형)
일기도 분석 여름(북태평양 고기압형)
지상 일기도 가을(이동성 고기압형)
고층일기도 겨울(서고동저형)
장마형
일기도 및 예보용어 해설
일기도 용어 해설 수치예보
예보 용어 해설 수치예보의 시작
수치예보의 개념
기상예보의 종류 우리나라의 수치예보
단기예보
중·장기예보 기상예보 생산과정
기상특보
일기도 용어 해설
1. 등압선
서로 다른 지점에서 같은 시각에 관측된 현지 기압은 관측소 고도의 영향으로 지상일기도에 직접 기입하여 비교하기는 곤란하다. 그러므로 기압은 동일 수평면 즉, 해면고도로 바꾼 해면 기압을 사용하게 된다. 지상일기도에서 각 지점들의 해면 기압값을 서로 같은 지점끼리 연결한 선을 등압선이라고 한다. 등압선은 지상 일기도 묘화시 가장 기본적이면서 중요한 분석요소로 지도에서 나타나는 등고선에 비유할 수 있다.
2. 고기압과 저기압
등압선이 그려지면 고기압과 저기압을 찾을 수 있게 된다.
고기압은 주위보다 기압이 높은 구역으로 그중 가장 높은 지점을 고기압 중심이라 한다.
고기압 중심에서는 하강기류가 생겨 맑은 날씨가 되며 바람도 약하고 주변을 향하여 시계방향으로 불어나가는 바람방향이 나타난다.
저기압은 주위보다 기압이 낮은 구역으로 그중 가장 낮은 지점은 저기압 중심이라고 한다. 저기압 중심 부근에서는 상승기류가 생기게 되어 흐리거나 비가 오며 바람도 강하게 불게되고 주변에서 시계 반대 방향으로 불어 들어오는 바람방향이 나타난다.
[그림 2-7]고기압과 저기압
3. 기단 아주 넓은 육지나 해양에서 공기가 오래 머물거나 느리게 이동하면 수평방향으로 넓은 지역에 걸쳐서 같은 성질을 갖는 공기덩어리가 형성되며 이러한 공기덩어리를 기단이라고 한다.
기단은 발생지에 따라 온도, 습도 등이 달라 기단의 종류와 이동에 따라 날씨가 달라진다.
기단이 만들어져 발생지를 떠나 다른 장소로 움직여도 어느정도 기간에는 그 특성이 유지되다가 시간이 지남에 따라 점차 공기의 성질이 변화한다. 우리나라에 영향을 주는 기단으로는 겨울철의 차고 건조한 시베리아기단, 봄철과 가을철의 따뜻하고 건조한 양자강기단, 여름철의 차고 습윤한 오호츠크해기단, 여름철의 무덥고 습윤한 북태평양기단, 주로 여름철에 태풍에 의해 영향을 미치는 적도 기단 등이 있다. [그림2-8]
[그림 2-8]우리나라에 영향을주는 기단
4. 전선
서로 성질이 다른 기단이 만나게 되면 따뜻한 공기는 찬공기의 위로 올라가게 된다. 이러한 두 공기가 접촉하는 경계면을 전선면이라하고, 전선면과 지표면이 만나는 선을 전선이라한다.
전선의 종류에는 따뜻한 공기가 찬공기 위를 올라가는 온난전선 [그림2-9], 찬공기가 따뜻한 공기 밑을 파고드는 한랭전선 [그림2-10], 전선이 점차 쇠약하기 시작하여 온난전선과 한랭전선이 합쳐서 형성되는 폐색전선과 장마전선처럼 공기의 움직임이 없어 전선이 거의 움직이지 않고 지속적으로 나타나는 정체전선 등으로 분류할 수 있다.
예보 용어 해설
1. 하늘 상태 표현
< 기본 용어 > 용어
운량
비고
맑 음
구름조금
구름많음
흐 림
0∼2할 또는 상층운 0∼4할
3∼5할 또는 상층운 5∼7할
6∼8할 또는 상층운 8∼10할
9∼10할
대체로 맑음
대체로 흐림
※ 기상개황에는 정성적인 표현인 대체로 맑음, 대체로 흐림 등을 사용할수 있음.
< 변화 용어 > 용 어
운 량
맑은 후 구름많아짐
맑은 후 흐려짐
차 차 흐 려 짐
차 차 맑 아 짐
흐린 후 맑아짐
흐 린 후 갬
0∼ 2할에서 6∼ 8할로 변화
0∼ 2할에서 9∼10할로 변화
3∼ 8할에서 9∼10할로 변화
3∼ 8할에서 0∼ 2할로 변화
9∼10할에서 0∼ 2할로 변화
9∼10할에서 3∼ 8할로 변화
※ 상층운 변화에 의한 표현은 기본 용어 운량 구분에 따름.
2. 바람(풍속) 강도 표현 용 어
풍속(최대 순간 ) m/s
비 고
바람이 매우 약하게 불다
바람이 약하게 불다
바람이 다소 불다
바람이 다소 강하게 불다
바람이 강하게 불다
바람이 매우 강하게 불다
1 이하 ( 2이하)
2∼ 4 ( 3∼ 7)
5∼ 8 ( 8∼12)
9∼12 (13∼18)
13∼17 (19∼25)
18 이상 (26이상)
『매우』를 생략할수 있음
폭풍주의보 기준
폭풍경보 기준
※ 바람이 일시 강함 : 예보기간 내 일시 폭풍주의보 기준에 달할 때
※ GUST(최대순간풍속)는 돌풍으로 표현하고 기상 정보나 개황 등에 사용
3. 파고(파랑) 표현 용 어
파 고(m)
비 고
물결이 매우 낮게 일다
물결이 낮게 일다
물결이 다소 일다
물결이 다소 높게 일다
물결이 높게 일다
물결이 매우 높게 일다
0.5 이하
0.5∼1.0
1.0∼2.0
2.0∼3.0
3.0∼6.0
6.0 이상
『잔잔하다』 겸용
파랑주의보 기준
파랑경보 기준
※ 파고 예보값이 해당범위에 들지않을 때에는 가까운 파고 범위의 용어 사용 예상 파고값이 양쪽범위에 해당될 때에는 앞으로 예상되는 해상상태에 따라 선별사용
단기예보기간 다음부터의 5일간(4∼8일후)날씨, 기온, 강수유무 및 바다의 파고 등을 매일 발표한다.
주로 수산업, 농업, 공업 등 산업 생산활동, 일상생활과 레져활동에 이용되고 있다.
중기예보
주 간 예 보
일일 예보기간 다음날부터 5일 간의 예보(매일발표)
2. 장기예보
장기예보에는 1개월 기상전망과 계절 기상전망이 있다. 매월 8일, 18일, 28일에 발표되는 1개월 예보는 1개월간의 기상전망으로써 순별 날씨, 기온, 강수량의 변화를 예보하고, 계절기상전망은 봄, 여름, 가을, 겨울로 구분하여 계절별로 개략적인 기상변화와 특이기상 현상을 예보하는 것으로 장기 기상변화에 민감한 분야와 장기계획 수립이나 정책수립등 산업발전에 주로 이용된다.
악기상의 발생이 예상될때는 기상정보를 발표하고, 기상관측장비(AWS), 레이더, 위성, 낙뢰 감지기 등을 분석하여 태풍, 호우, 폭풍우 등의 악기상으로 인하여 재해가 일어 날것이 예상될 때는 주의보를, 막대한 재해가 일어날 것이 예상 될때는 경보를 수시로 발표한다. 이러한 기상특보는 기상재해 예방에 중요한 정보로활용된다.
광역예보 구역
특 보 기 준
종류
주 의 보
경 보
폭풍
육상
최대풍속 14m/s이상 또는 최대순간풍속 20m/s이상이 될 때
최대풍속 21m/s이상 또는 최대순간풍속 26m/s이상이 될 때
해상
최대풍속이 14m/s이상이 3시간이상 예상되거나 최대순간풍속 20m/s 이상이 될 때.
최대풍속이 21m/s이상이 3시간이상 예상되거나 최대순간풍속 26m/s 이상이 될 때.
호우
24시간 강우량이 80mm이상예상될 때
24시간 강우량이 150mm이상 예상 될 때
폭풍우
폭풍주의보 기준에 시간당 20mm이상의 비가 동반될 것으로 예상될 때
폭풍경보 기준에 시간당 30mm이상의 비가 동반될 것으로 예상 될 때
대설
대도시
(특별시.
광역시)
24시간 신적설이 5cm이상 예상될 때
24시간 신적설이 20cm이상 예상될 때
일반
지역
24시간 신적설이 10cm이상 예상될때
24시간 신적설이 30cm이상 예상될 때
울릉도
지역
24시간 신적설이 20cm이상 예상될때
24시간 신적설이 50cm이상 예상될 때
폭풍설
폭풍주의보 기준에 시간당 5cm이상의 눈이 동반될 것으로 예상될 때
폭풍경보 기준에 시간당 10cm이상의 눈이 동반될 것으로 예상될 때
건조
실효습도가 50%이하이고, 일 최소습도가 30%이하이며, 일 최대순간풍속이 7m/s이상의 상태가 2일이상 계속 될 것으로 예상될 때
실효습도가 40%이하이고, 일 최소습도가 20%이하이며, 일 최대순간풍속이 10m/s이상의 상태가 2일이상 계속 될 것으로 예상될 때
해일
폭풍
폭풍, 저기압 등의 영향으로 해안지대에 침수가 예상될 때
폭풍, 저기압 등의 영향으로 해안지대에 상당한 침수가 예상될 때
고조
천문조와 기상조의 복합적인 영향으로 해수면이 상승하여 해안지대의 침수가 예상될 때
천문조와 기상조의 복합적인 영향으로 해수면이 상승하여 해안지대의 상당한 침수가 예상될 때
지진
대규모 해저지진에 의한 해일의 발생이 우려될 때
대규모 해저지진에 의한 해일의 발생하여 해안지대의 침수가 예상될 때
파랑
폭풍현상 없이 해상의 파도가 3m이상 예상될 때
폭풍현상 없이 해상의 파도가 6m이상 예상될 때
한파
11월 ∼3월에 당일의 아침 최저기온보다 다음날의 아침 최저기온이 10℃이상 하강할 것으로 예상될 때
11월 ∼3월에 당일의 아침 최저기온보다 다음날의 아침 최저기온이 15℃이상 하강할 것으로 예상될 때
태풍
태풍의 영향으로 폭풍, 호우 또는 해일현상 등이 주의보 기준에 도달 할것으로 예상될 때
태풍의 영향으로 폭풍, 호우 또는 해일현상 등이 경보 기준에 도달 할것으로 예상될 때
봄(동서고압대형)
이동성 고기압이 우리나라를 중심으로 1.000∼1,500㎞쯤의 간격으로 동서로 나란히 놓인 형이다. 이것을 대상 고기압이라고 부르며 우리나라의 봄철에 주로 나타나지만, 가을에도 가끔 나타난다.
이러한 일기도의 모양에서는 기압골이 우리나라의 남과 북을 지나고 고기압의 이동 속도도 느리기 때문에 비교적 맑은 날씨가 며칠동안 계속되는 특징을 가진다.
[그림 2-11]봄철-동서고압대형
여름(북태평양 고기압형)
7월하순 무렵에 장마가 끝나면 나타나는 전형적인 일기도의 모형이다.
고기압 중심은 일본 동쪽의 북태평양이 있고 서남서로 확장하여 일본과 우리나라를 덮는다.
이때 우리나라는 남동계절풍 때문에 북태평양에서 불어 들어오는 따뜻하고 습한 기류로 인하여 무더운 날이 계속되고 오후에 대기가 불안정해지면서 소나기가 내릴 때가 많다.
가을(이동성 고기압형)
대륙에서 발달한 찬 고기압이 남하하면서 따뜻하게 변해서 우리나라로 이동하여 올 때 나타나는 일기도의 모양이다. 이동성고기압하에서는 날씨가 좋지만 우리나라 동쪽으로 움직이면 그 뒤에서 저기압이 다가오므로 날씨는 비교적 빨리 나빠진다..
이동성고기압의 영향을 받을 때에는 날씨가 주기적으로 변화하는 특징을 가진다.
겨울(서고동저형)
[그림2-14]에서 보면 중국 발해만 북서쪽에서는 1,048hPa의 고기압이 있고, 일본 북해도 서쪽에는 990hPa의 저기압이 위치하고 있다.
우리나라를 중심으로 보면 기압의 분포가 서쪽이 높고 동쪽이 낮은 서고동저형이다. 이 모양은 겨울철의 대표적인 기압배치로 서해안 및 도서 지방을 제외한 전국의 날씨는 좋으나 북서계절풍이 강하게 불고 기온이 갑자기 내려가며 서해안 지방은 눈이 오기도 한다. 보통 이러한 기압배치에서 추위는 3일정도 계속되며 그후 4일간은 대륙성고기압이 약화되어 따뜻해지기 때문에 겨울철 우리나라 날씨의 특징을 삼한사온이라고 할 수 있다.
장 마 형
6월 하순에서 7월 하순사이의 장마기에 나타나는 것으로 일본남쪽의 북태평양에는 온난다습한 북태평양기단이 있고 우리나라의 북쪽에는 한랭다습한 오호츠크해기단이 위치하고 있다. 이 두기단 사이에 놓인 우리나라 부근에서 전선이 장기간 머무르는 일기도의 모양이다. [그림[2-15]
이와 같은 기압배치에서는 흐리고 비가 오는 날씨가 계속되며 우리나라 부근에 있는 전선을 장마전선이라고 부른다.
수치예보의 시작
기상연구는 신화와 더불어 시작되었다. 까마득한 옛날사람들에게 있어 기상은 신 이 명령하는 현상이었다. 그후 인류는 기상의 배후에 자연의 원인이 존재한다는 사실 을 깨닫기 시작했고, 몇세기 동안 과거의 경험을 토대로 날씨를 예측해왔다. 17C 이후 물리학의 발전과 함께 기체의 성질 및 운동에 대해 새로운 사실이 많이 알려졌고, 기 상관측도 비교적 정밀하게 행해졌다. 그러나 기상학의 이론은 1900년경에야 비로소 실제 일기예보에 적용되기 시작했다.
노르웨이의 비야크네스는 매일의 일기를 과학적 법칙에 의해 예측할 수 있다고 생각하고, 그 방법으로 다음을 제시했다. 첫째, 광범위한 관측망을 설치하여 지상과 고층의 기온, 기압, 습도, 풍속등을 규칙적으로 수집하고, 둘째, 이 자료로 일기도를 만 들어 이것을 대기의 초기상태로 하며, 셋째, 이 일기도와 기상자료를 수학적으로 분석 하여 미래의 일기를 계산하는 것이다. 비야크네스는 위의 방법을 실행하려고 애썼고, 그 결과 관측망을 늘릴 수 있었으나 기상자료를 분석하는데 필요한 수학적인 기술이 없었다. 이 문제에 대한 해결방안을 제시한 이는 영국의 수학자 리처드슨이었다. 그는 복잡한 수식을 간단한 가감승제에 의해 풀 수 있으리라고 생각하고, 1922년 "수치계산 에 의한 일기예보" 라는 책을 출판했다. 이 책에서 그는 "일기예보공장"을 서술하고 있는데, 그것은 원형극장 같은 둥근 홀로 벽에는 지구전체의 지도가 그려져 있고, 천 정이 북극, 영국은 2층 관람석, 열대는 2층 정면석, 남극대륙은 오케스트라 박 스에 위치하고 있다. 각각의 위치에서 6만 4천명의 수학자들이 계산기를 가지고 계산 을 하며 맨 마지막에 그 결과가 점등판에 계시된다는 것이다. 그 당시에는 이것은 꿈 같은 이야기였지만 25년도 지나기 전에 컴퓨터의 도움으로 그 꿈은 모두 실현되었다. 최초로 10만명의 수학자가 할 수 있는 일을 해낸 컴퓨터는 폰 노이만이 만든 애니악(ANIAC)이었다. 1950년 일단의 기상학자들은 ANIAC을 이용해서 최초로 미래의 일기를 계산하는데 성공했다.
수치예보 개념
수치예보는 바람, 기온 등과 같은 기상요소의 시간변화를 나타내는 물리방정식을 컴퓨터로 푸는 것에 의해 미래의 대기상태를 예상하는 과학적인 방법이다. 이 방법에서는 컴퓨터로 다루기 쉽도록 지구를 상세한 격자망으로 덮어 그 격자점에서의값으로 대기상태를 나타내야 한다. 이를 위해서는 먼저 지구 각지에서의 각종 관측자료를 기초로 격자점 상의 현재의 값을 구하는 과정인 객관 분석을 하여야 한다. 객관 분석된 결과를 초기값으로 하여 장래의 대기상태를 수치예보 모델에 의해 계산한다. 이 모델에는 대기중에서의 물리과정인 태양에서의 복사, 강수, 대기와 지표면 사이에서의 열과 운동량의 교환 등도 고려된다.
격자망을 이용하는 경우 나타낼 수 있는 대기상태나 지형 등은 그 격자의 간격에 따라 크게 변한다. 예를 들어 기상에 큰 영향을 주는 복잡한 지형은 격자 간격의 크고 작음에 따라 달라진다. 더욱이 수치예보모델에서는 기압, 바람, 온도도 격자점의 값으로 나타내기 때문에 표현되는 대기상태는 격자 간격에 의해 크게 바뀌게 된다. 사용하는 격자가 상세하면 할수록 정확하게 기압, 바람, 온도의 상태를 나타낼 수 있으므로 정확도는 좋아지나 그만큼 계산량이 많아지므로 보다 고속의 컴퓨터가 필요해 진다.
우리나라의 수치예보
미국, 영국, 일본과 같은 선진국에서는 수치예보를 시작한지가 30∼40년이 되지만, 우리나라에서는
1980년대 초에서야 수치예보를 개발하기 위한 움직임이 시작되었으며, 1987년 아일랜드의 수치예보
모델을 우리 실정에 맞게 변환하는 데 성공한 것을 계기로 수치예보 개발에 박차를 가하게 되었다.
또한 기상청에서는 1988년 8월 Cyber 932라는 중형 컴퓨터를 도입함으로써 수치예보 모델을 운영할
수 있는 기반을 구축하였다. 많은 시험과 연구를 거쳐 1989년 7월부터는 아시아 모델, 1989년 12월 부
터는 극동아시아 모델 및 파랑모델을 시스템 공학연구소의 수퍼컴퓨터와 연결하여 사용함으로써 운영
하게 되었다.
중앙기상대가 기상청으로의 확대개편과 함께 1990년 12월부터 수치예보업무를 전담하는 수치 예보과가 발족함으로써 우리나라도 본격적인 수치예보시대에 돌입하게 되었다.
1995년도에는 기상예보용 컴퓨터(대형:VPX 220/10)를 도입하여 지역예보 모델, 전지구예보 모델 등 각종 수치예보 모델을 기상예보용 컴퓨터에서 운영하기 시작하였다.
또한, 1999년도에는 기상용 슈퍼컴퓨터[그림 2-
17](SX-5)를 도입 설치하여 전지구모델의 예측
기간을 5일-30일 까지 확장하였으며, 추가로 전지
구파고모델과 고분해능(5km 해상도) 모델을 운영
중이다. 수퍼컴퓨터의 도입으로 예보통보시간이
종전보다 30분 가량 단축되었고,예측능력의 향상
을 위한 각종 수치연구가 가능해져 집중호우나 엘
리뇨 등의 예측기술에 대한 개발이 촉진되었다.