고기압(高氣壓, Anticyclone) / 기분이 좋아지는 날씨

[천성교회]

고기압(高氣壓, Anticyclone)

기분이 좋아지는 날씨

고기압 상공의 위성사진. 마치 구름 사이에 구멍이 뚫려 있는 듯하다. 남반구인 오스트레일리아 지역에서 촬영된 사진이다. <출처: NASA>

이스라엘의 사해(死海)는 해발고도보다 400m나 낮다. 아래로 내려가면 기압이 올라가기에 사해는 자연적으로 고기압의 상태가 된다. 평균 대기압이 1,050-1,066헥토파스칼을 보인다.(1기압은 1013헥토파스칼) 이런 높은 기압을 이용해 사해에서는 질병 치료를 한다. 고기압 치료의 원리는 무엇일까? 2기압이 상승했을 때 사람은 15배가량 더 많은 산소를 흡수한다는 것을 이용하는 것이다. 환자들이 사해에 가서 산책하고 적당한 운동을 하면 자연적인 고산소의 효과를 본다. 여기에 사해가 가지고 있는 적절한 습도 등도 치료에 도움을 준다. 혈압이 낮아지고 호흡과 심장박동수가 정상으로 돌아온다. 적혈구와 백혈구의 숫자가 증가하는 효과도 있다. 가장 큰 도움을 보는 사람들이 폐기종과 만성 기관지염 환자다. 이스라엘 의학회의 보고에 따르면 만성기관지염 치료 확률이 50% 이상 된다고 한다. 사람의 심리도 긍정적으로 만들어준다고 한다. 그야말로 고기압의 힘이다.

고기압이란?

기상캐스터가 진행하는 날씨방송을 보면 재미있는 것을 볼 수 있다. 기압이 똑같은 1010헥토파스칼인데도 어떤 곳은 고기압이고 다른 곳은 저기압으로 말한다. 그렇다면 도대체 몇 헥토파스칼 이상이어야 고기압인 것일까? 혹시 1기압(1013hPa)을 기준으로 그 이상은 고기압, 그 이하를 저기압이라고 하는 것일까? 그렇지 않다. 고기압은 절대적인 수치 이상의 기압을 말하는 것이 아니다. 상대적으로 주위보다 기압이 높으면 고기압이 된다. 그러니까 980헥토파스칼도 고기압이 될 수 있는 것이다. 고기압 중 기압이 가장 높은 곳을 고기압 중심이라 한다. 그리고 이 중심의 기압 값을 중심기압이라고 부른다. 고기압의 범위는 일기도 상에서 등압선이 막힌 가장 바깥선까지로 본다.

고기압 모식도 <그림: 케이웨더>

그림은 고기압의 모델을 나타낸 것이다. 고기압 구역에서는 공기의 상층 수렴이 있다. 상층에서 수렴된 공기는 하강하여 지표면으로 내려온다. 지표면에 내려온 공기는 사방으로 발산한다. 이때 공기가 하강하면 압력이 증가한다. 단열압축이 일어나는데 이로 인해 온도가 상승한다. 온도가 상승하는 것을 단열승온이라고 한다. 이로 인해 증발현상이 발생한다. 구름이 끼어 있더라도 고기압 권내에서는 증발로 인해 구름이 소산된다. 고기압권내에서 날씨가 맑은 이유다. 고기압에서 바람은 공기밀도가 높은 중심에서 바깥으로 불어 나간다. 이때 전향력의 영향으로 바람은 시계방향으로 분다. 풍향과 등압선이 이루는 각은 해양에서는 15° 육지에서는 25°내외다. 해양과 육지의 마찰 때문에 일어난다.

고기압은 중심으로 갈수록 등압선 간격이 넓어진다. 기압경도력이 약해지면서 바람이 약해진다. 이동성고기압권내에서 바람이 약한 것은 우리나라가 고기압 중심에 있기 때문이다. 반대로 시베리아 고기압이 확장해 올 때 바람이 강하다. 이것은 우리나라가 고기압의 가장자리에 위치하기 때문이다. 등압선의 가장 바깥쪽 직경이 1,000㎞보다 작은 것은 드물 정도로 고기압의 범위는 크다.

고기압이 만들어지는 원인

고기압이 만들어지는 원인은 두 가지가 있다. 하나는 구조적 원인으로 만들어지는 고기압이다. 다른 하나는 열적인 원인에 의해 만들어진다. 이 두 고기압은 수직구조와 열적성질이 전혀 다르다. 먼저 구조적원인으로 만들어지는 고기압을 보자. 지구의 대순환에서 적도의 상승기류는 상층까지 올라가 고위도 쪽으로 북상한다. 북상하던 공기가 위도 30도 부근에서 하강한다. 이 하강기류에 의해 지표면은 주변보다 밀도가 높아져 고기압이 만들어진다. 매우 ‘키가 큰 고기압’이 되는 것이다. 또 이 고기압은 그림에서 보는 것과 같이 주위보다 중심의 공기온도가 높다. 따라서 이 고기압을 온난 고기압(Warm core High)이라고 부른다. 중심의 기온이 주변보다 높고 상공으로 갈수록 고기압성 순환은 더 강화된다. 일기도에서 지상에서도 고기압으로 나타나지만 상층으로 갈수록 더 강한 고기압으로 나타나는 것이 특징이다. 공기가 침강하여 만들어지는 고기압이기에 날씨가 좋다. 북태평양 고기압, 대서양의 아조레스 고기압 등의 아열대 고기압들이 이에 속한다.

온난 고기압 모식도 <그림: 케이웨더>

두 번째로 열적인 원인으로 만들어지는 고기압이 있다. 열적인 고기압은 구조적인 고기압에 비해 키도 적고 규모도 적다. 이 고기압은 지표면의 복사냉각에 의해 만들어진 것이다. 예를 들어보자. 겨울철 시베리아 고기압이 발생하는 지역은 매우 춥다. 눈도 많이 쌓여 있다. 일조시간도 짧고 일조량도 적다. 따라서 밤에 복사냉각이 급속히 진행된다. 여기에 육지이기에 비열이 작아 해양보다 빠르게 냉각되는 점도 있다. 냉각된 공기는 계속해 지표면에 쌓이면서 밀도가 매우 높아진다. 고기압이 만들어지는 것이다. 이 고기압을 한랭 고기압(Cold core High)이라고 부른다. 이 고기압은 지표면의 복사냉각의 영향을 받는 고도까지만 고기압이 나타난다. 그림처럼 지상으로는 고기압이지만 조금만 상층으로 올라가면 오히려 저기압이 되어 버린다. 3㎞ 정도의 상공에서는 고기압 성질이 없어진다. 이 때문에 ‘키 작은 고기압’이라 부르며 온난 고기압에 비해서 날씨가 좋지 않다.

한랭 고기압 모식도<그림: 케이웨더>

한랭고기압의 대표는 시베리아 고기압이다. 우리나라 겨울철에 영향을 주는 고기압으로 규모가 매우 크다. 동서로 10,000㎞, 남북으로 5,000㎞까지 확대될 때도 있다. 반영구적인 고기압으로 아시아만 아니라 유럽에까지 영향을 준다. 이동성고기압도 한랭고기압이다. 시베리아 고기압의 본체에서 분리되어 만들어지는 고기압이다. 여름철 장마에 영향을 주는 오호츠크해 고기압도 이에 속한다. 초여름 오호츠크해의 해면의 온도가 낮아 하층냉각으로 만들어진다. 공기가 산맥에 막히거나 분지에 쌓여 복사냉각에 의해 국지적으로 만들어지는 지형고기압도 한랭고기압이다.

계절에 따른 고기압의 영향

고기압은 계절에 따라 독특한 영향을 준다. 먼저 봄철을 보자. 봄철은 일조시간이 급격히 증가하고 태양고도가 높아진다. 이로 인해 시베리아 대륙은 가열되고 대륙성 한대기단은 약화된다. 따라서 겨울철의 대륙성고기압은 약해지면서 이동성고기압으로 우리나라에 영향을 준다.

다음 그림은 이 과정을 보여준다. 4월 30일 몽고 부근에 있던 고기압이 남동진하면서 약해져 변질된다. 5월 1일에는 고기압이 변질되어 분리된 후 우리나라 쪽으로 이동한다. 5월 2일에는 대상으로 고기압이 형성되면서 우리나라에 영향을 주고 있다. 이 고기압은 중국의 양쯔 강 부근에서 강화되어 한반도로 이동해 온다. 이런 고기압이 동서로 열을 서서 한반도를 통과하면 오랫동안 맑은 날씨가 지속된다. 2015년 봄 가뭄의 원인이기도 했다.

봄철(4월 30일 ~ 5월 1일)의 지상일기도 <그림: 케이웨더>

여름철에 영향을 주는 고기압으로 오호츠크 해 고기압이 있다. 이 고기압이 우리나라로 확장해오면 동해안을 중심으로 저온 현상이 나타난다. 북동기류를 타고 유입된 습한 공기는 태백산맥 동쪽 사면을 상승하며 비를 내리기도 한다. 만일 오호츠크해 고기압이 강력해지면 우리나라는 냉해의 피해를 입게 된다. 아래의 7월 2일 지상일기도를 보면 오호츠크해 고기압이 동쪽에서 우리나라쪽으로 확장해 오고 있다. 상층 500hpa 일기도를 보면 동해상으로 강한 저기압이 만들어져 있다. 키가 낮은 한랭고기압이기에 지상에서는 고기압이지만 상층에서는 저기압이 나타나는 것이다. 이 해 여름에 우리나라는 심각한 냉해를 입었었다.

여름철(7월 2일) 09시 지상일기도 <그림: 케이웨더>

여름철(7월 2일) 09시 500hPa일기도 <그림: 케이웨더>

여름기압계 중 여름답게 만드는 고기압이 북태평양고기압이다. 그림처럼 북태평양 고기압이 우리나라로 북상하면 고온다습한 날씨를 보인다. 일반적으로 여름철 폭염과 열대야가 이 고기압과 연관이 있다. 북태평양 고기압이 일본쪽에서 우리나라로 강하게 확장해올 때가 있다. 이때는 소나기도 내리지 않고 찜통더위가 이어 진다. 그러나 북태평양고기압의 가장자리에 위치하게 될 때는 소나기와 국지성뇌우가 자주 발생한다.

8월 3일 09시 지상일기도 <그림: 케이웨더>

가을철에는 시베리아 고기압이 아직 강하게 발달하지는 못한다. 따라서 시베리아 고기압에서 분리된 고기압이 주로 영향을 준다. 이동성고기압 형태로 우리나라를 통과할 때는 맑고 기온이 높이 상승한다. 동서 고압대를 이루면 지속적으로 전형적인 가을의 맑은 날씨가 이어진다. 아래 그림은 전형적인 가을의 이동성고기압이 영향을 주는 평균일기도다.

9월의 평균지상일기도 10월의 평균지상일기도 11월의 평균지상일기도 <그림: 케이웨더>

겨울철에는 시베리아 고기압이 힘을 쓴다. 태양고도가 낮아지고 일조량이 적어지면서 대륙에는 강한 복사냉각이 발생한다. 이에 따라 시베리아 고기압이 강력하게 발달한다. 시베리아 고기압은 발달 정도에 따라 화중, 화북 또는 만주 지방을 거쳐 우리나라로 확장한다. 이 고기압이 북쪽으로부터 확장할 경우 기단의 변질이 적어 우리나라에 혹한이 발생한다.

고기압의 날씨

고기압권내에서는 상층에서의 하강기류에 의해 구름이 소산되므로 날씨가 맑다. 그러나 예외적으로 고기압권내에서 눈이나 비가 내리는 경우도 있다. 겨울철 시베리아 고기압이 확장할 때다. 차가운 공기가 따뜻한 서해상으로 이동해 오면서 바다에 구름이 생긴다. 이 구름은 바다의 수증기를 공급받는데다가 대기불안정으로 급속히 발달한다. 이 구름층이 육지에 상륙하면 지형적인 눈을 내린다. 겨울철 서해안 지역에 내리는 눈의 경우다. 아래 그림처럼 시베리아 고기압이 서쪽으로 확장하면 서해안에 눈이 내린다. 그러나 동해안으로 고기압 축이 확장하면 북고남저형의 기압배치가 된다. 이 경우 동해안쪽으로 눈이나 비가 내린다. 이 외에도 북태평양고기압 가장자리에서는 비가 자주 내린다. 낮의 일사로 인해 대기가 불안정해지면서 소나기가 내리는 것이다.

고기압이 서쪽으로 확장해 서해안 지역에 폭설을 내리는 일기도. 한반도에 등압선이 북서-동남으로 걸쳐있다. <그림: 케이웨더>

고기압이 동쪽으로 확장해 동해안 지역에 폭설을 내리는 일기도. 한반도에 등압선이 북동-서남으로 걸쳐있다. <그림: 케이웨더>

고기압권내에서 지형적인 영향 외에 나쁜 날씨를 만나는 경우도 있다. 안정되고 따뜻한 이동성 고기압이 서해상으로 이동해 오면 해무가 생긴다. 해무는 안개구름으로 영향을 준다. 섬이나 해안지방으로 안개비가 부슬부슬 내린다. 축축하고 선뜻한 날씨가 만들어진다. 안정된 고기압의 날씨에서는 대기역전이 발생한다. 바람의 흐름이 적어지면서 짙은 안개나 대기오염을 만들어 낸다. 늦겨울에서 봄 사이에 미세먼지가 심할 때가 있다. 고기압권내에서 안정한 기층이 만들어 질 때다.

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글·반기성 | 케이웨더 기후산업연구소장