2 - 다. 그림 1 과같이강한연직시어는대류활동을강화시켜많은양의비를내리기도한다. 우리나라와중국, 일본의여름철우기도아시아여름몬순의한부분으로서많은연구가이루어지고있다. 그렇지만, 우리나라부근의장마전선은대기층간바람의영향외에도여러종류의기단이만나서형성되기때문에아시아몬순의연직대기구

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1 1 - 손에잡히는예 / 보 / 기 / 술 ( 제 15 호 년 6 월 ) 장마전선의특징과분석방법 발행 : 예보국 문의 : 예보기술팀 ( 내선 1656/1657) 발행일 : 2012 년 6 월 28 일 ( 목 ) 장마란 1500 년대중반이후부터 오랜 의한자어인 장 ( 長 ) 과비를의미하는 마ㅎ 를합성한의미로서 쟝마, 댱마ㅎ 에서일제강점기이후에 장마 로쓰이고있다. 장마란일반인들이느끼는사회적관점에서는여름철오랜기간지속되는비를의미하며, 기상학적인관점으로는장마전선에의해내리는비를의미한다 ( 류상범 2001). 장마 (Changma) 는동아시아여름몬순시스템의일부로서, 남쪽의열대성기단과북쪽에한대성기단사이에형성된정체전선의영향으로여름철에많은양의비가내리는강수시기이다. 중국은메이유 (Meiyu), 일본은바이우 (Baiu) 라고부른다 ( 장마백서 2011). 1. 장마전선의특징 그림 1. 동아시아몬순과장마전선형성모식도 아시아여름몬순은아시아대륙의지표가열로형성된열저기압에의해동아시아해안을중심으로남서류가강화될때형성된다. 그림 1 과같이대륙에위치한열저기압의남쪽과동쪽으로고온다습한남서류가불게되면, 열대몬순기압골의형성과함께위성영상에서구름띠가나타난다. 반면, 상층은대륙의가열로데워진공기가상층으로팽창하면서서태평양상공의대류권계면보다고도가높아져서거대한상층고기압인티베트고기압이만들어진다. 북위 30 N 을기준으로남쪽에는티베트고기압에의해상층에동풍이불고, 동남아시아와중국남부의상공은주로북동풍이불어서큰연직바람시어가나타난

2 2 - 다. 그림 1 과같이강한연직시어는대류활동을강화시켜많은양의비를내리기도한다. 우리나라와중국, 일본의여름철우기도아시아여름몬순의한부분으로서많은연구가이루어지고있다. 그렇지만, 우리나라부근의장마전선은대기층간바람의영향외에도여러종류의기단이만나서형성되기때문에아시아몬순의연직대기구조보다훨씬복잡하다. 그림 2 는장마전선에영향을주는기단을요약한것이다. 장마전선은총 5 개의성질이다른기단의영향을받는다. 그림 3은장마전선에영향을주는여러기단이동시에영향을미친사례다. (a)850hpa 일기도에서장마전선은우리나라중북부지방에위치해있으며, 장마전선의남쪽으로 25kts 이상의남서풍 ( 하층제트 ) 이보인다. 그림 2. 장마전선에영향을미치는 5개의기단이남서풍은중국에위치한저기압과북태평양고기압 ( 장마백서, 2011) 사이에강한기압경도력에의해서형성되었으며, 중국남동해안에위치한많은양의수증기를한반도로이동시킨다. 상층대기에위치한티베트고기압은대륙에서건조한공기를장마전선으로이동시키고, 북쪽에위치한상층저기압의한랭공기는하층대기에서유입되는온난다습한공기와만나연직대기불안정을만든다. (a) 850hPa 일기도 (C) 위성영상 (b) 300hPa 일기도 그림 년 7 월 16 일 00UTC 고층일기도와위성영상 (MTSAT)

3 3-2. 장마분석가이던스활용 예보국은 2012 년 6 월 8 일 00UTC 부터 COMIS-3 의위험기상에 장마분석 메뉴를신설하여장마분 석을위한보조자료를제공하고있다. 일 2 회 (00, 12UTC) UM 전구모델에서생산되는 6 종의공간분 석종합장을이용하여장마전선분석과해석방법에대해알아보자. 강수분포와기압배치를이용해장마전선위치파악 강수대를중심으로저기압성기류의이동방향을고려하여남서에서남동, 남서에서북서형태로등압선이변형되는지역을따라장마전선분석 ( 굵은실선표시 ) 그림 4. 지상일기도와 12 시간누적강수량 북태평양고기압범위의척도가되는 5880 gpm 선의위치파악 장마전선은 850hPa 의상당온위 333K( 아열대기단의경계값 : 녹색으로표시 ) 이상에서고상당온위구역에위치하며, 남북의상당온위경도가큰지역 ( 남쪽과북쪽기단의경계 ) 에서활성화됨 그림 hPa 고도장과 850hPa 상당온위 지상노점온도 20 선을굵은녹색실선과빗금을그어표시. 아열대기단의경계를의미하며, 장마전선은이기준선의남쪽에위치 지상의풍계변화를이용하여장마전선위치파악 가강수량 50mm 이상값을붉은색계열로표시. 장마전선은이기준값이상이며, 등경도상에서가장높은가강강수량값에위치 가강수량값으로강수강도및강수량파악 그림 6. 지상노점온도선과바람, 가강수량

4 4-925hPa 노점온도선 ( 붉은색실선 ) 20 선이남풍류와함께고위도로향하는형태이면서남북의온도경도가큰지역에대류가활발함 지상풍이약할경우 925hPa 의바람장을참고하여풍향변화가큰지역을따라장마전선분석 OLR(Outgoing Long Wave, 지구장파복사 ) 은 240W/m2 이하값에서대류가활발하게나타남 그림 hPa 노점온도선과바람, OLR 850hPa 노점온도를 5 간격의붉은색실선으로표시하였으며, 장마전선은노점온도 15 이상구역에위치 25kts 이상하층제트는파란색실선으로표시 남풍류의 850hPa 하층제트축 (streak) 의북쪽은상층제트와커플링 ( 직접순환 ) 되는경우, 큰연직바람시어로강한대류와호우가발생함 850hPa 노점편차 4 이하구역은녹색계열로표시하여구름 ( 하층운 ) 및강수구역파악 그림 hPa 노점온도와바람, 노점편차도 200hPa 제트기류의풍속은장마시작시기에 100kts 이상을보이다가장마종료기에 75kts 이하를보임 200hPa 의 75kts 이상지역은파란색실선으로강조하였음 700hPa 상승구역은노란색과붉은색지역 ( 상승속도에따라표시 ) 이며, 200hPa 제트입구의남쪽발산구역에강한상승류가보임, 장마전선은강한상승구역에위치함 200hPa 바람장과그림 8 의 850hPa 바람장의비교를통해층간바람시어를가늠해볼수있음 그림 hPa 바람, 700hPa 상승속도 장마분석을위해중국 (117E), 한국 (127E), 일본 (137E) 을기준으로위도별시계열챠트도생산하여예보관에게제공하고있다. 우리나라 ( 남한 ) 의위도 33N, 38N은붉은색실선으로표시되어있다. 시간별강수량분포, 북태평양고기압의발달, 아열대기단의이동등을참고하여장마전선의남북진동과강도예측에활용할수있다.

5 5 - 이외에도그림 10 과같이우리나라가위치하는경도 127E 를기준으로 850hPa 상당온위의모델예측경향도볼수있다. 왼쪽의숫자는생산된모델의시각이며, 오른쪽위의숫자는예측시간이다. 파란색과노란색경계에있는녹색실선은 333K 값이다. 생산된모델날짜별로 30 일 00UTC 를예측한상당온위 333K 값은 24 일 12UTC 에생산된모델에서 40N 북쪽에위치하다가이후생산되는모델에서점차남쪽으로모의하여 27 일 00UTC 모델에서 40N 부근으로예측하였다. 따라서, 예측모델이점차현재와가까워질수록아열대기단이북쪽으로이동하는정도가감소하고있다. 이런모델예측경향을반영하여주간예보나단기예보에활용하면장마전선의위치와호우발생지역의예측정확도를향상시킬수있다. 그림 E 기준으로 850hPa 상당온위의모델예측경향 3. 장마전선의분석시기 장마전선은 5월초이후부터분석하는것이적절하다. Han and Byun(2006) 과 Tian and Yasunari(1998) 는 3월과 4월에하층대기의북태평양고기압이북서태평양 ( 중심이 20 N 부근 ) 에위치하나중층대기이상에서는뚜렷하지않음을제시했다. 4월까지하층대기에서북태평양고기압의북쪽은차가운공기가지배하면서경압파동이매우강한지역임을지적했다. 따라서, 5월초이후에일본오키나와섬부근 ( 평년장마시작시기 : 5월 8일경, 일본기상청 ) 에동서로긴띠형태의구름이위성영상에서탐지될때, 정체전선을분석하는것이적절하다. 평균적으로동아시아여름우기와관련된활발한대류가나타나는정체전선은 5월말이후에동중국해상에나타난다 (Wang and Lin 2002). 5월은동중국해상에정체전선이존재하더라도지속시간이길지않다. 왜냐하면, 발달한저기압의한랭전선후면으로차가운공기가수시로지나가고, 이동성고기압의영향을받을때가많기때문이다.

6 6-4. 장마전선분석 가. 장마초기분석그림 11은 2011 년남부지방과제주도에장마가시작된 6월 10일 00UTC 일기도와위성영상이다. 장마전선이활성화되는 6월은장마전선을기준으로남쪽은북태평양고기압의세력이강화되고북쪽은상층의차가운공기가수시로통과하는경압파동지역이기때문에남과북의기온 기압경도가비교적뚜렷하다. 특히, 장마전선은지상일기도에서그림 11(a) 와같이중규모저기압중심을기준으로동쪽은남서의풍계에서남동의풍계로바뀌는온난전선형전선분석방법과동일하게묘화할수있으며, 서쪽은북서와남서류풍계의경계에위치하는한랭전선형전선분석방법과동일하게묘화하면된다. 현재기상청에서는지상일기도에서관측지점의노점온도 20 를녹색실선으로구분하여아열대기단의경계로참고하고있으므로장마전선은노점온도 20 이상구역에서분석하며, 앞절에서소개한장마분석가이던스를참고하여전선분석의정확도를높일수있다. 그림 11(c) 의 850hPa 유선분석에서남서류의 25kts 이상하층제트지역 ( 녹색 ) 중위도 30N 북쪽은 (d) 의 200hPa 에 50kts 이상의제트기류도위치한다. 이지역은남서류의하층제트와서풍류의상층제트가교차 ( 상 하층제트커플링 ) 되는지역으로서, 온난이류 ( 하층에서상층으로갈수록시계방향으로풍향이회전 ) 와강한풍속과풍향의차이에의한강한연직바람시어가동반된직접적인열순환에의해대류가활발하게나타난다 (2011 년발행된손에잡히는 예보기술 하층제트 와 호우분석 예측가이던스 편에자세하게소개되었음 ). (a) 지상일기도 (b) 위성영상 (c) 850hPa 유선과 25kts 이상강풍 (d) 200hPa 발산과 50kts 이상강풍 그림 11. 장마시작시기 ( UTC) 일기도와위성영상

7 7 - 나. 장마종료기분석그림 12는 2011 년중부지방에장마가종료되기 2일전일기도와위성영상이다. 장마가종료되는시점인 7월중순이후는태풍의영향으로풍계가변형되거나중국북부까지가열에의해지상일기도에서남과북의기온이나풍계의차이가크지않기때문에장마전선을분석하기어려운시기이다. 장마가종료되기직전상황의일기도를이용한전선분석방법에대해알아보자. 지상일기도 (a) 를살펴보면, 우리나라를중심으로장마전선이묘화되어있지만, 약한바람에의해풍계의변화나전선을묘화할수있는기압계의특징이발견되지않는다. 그렇지만, 위성영상 (b) 에서우리나라를중심으로남서에서북동쪽으로기울어진구름대가보이며, 서해상에는높게발달한대류형구름대도존재한다. 장마전선은 200hPa 고도에서제트기류의입구남쪽의발산구역에위치할때강한대류와함께활성화된다. 850hPa 유선 (c) 에서 25kts 이상의하층제트가서해상에위치하며, 200hPa 발산장 (d) 에서 75kts 이상의제트중심을기준으로서해상은제트입구의남쪽발산구역에위치해있다. 따라서, 규모는작지만장마전선이활성화될때나타나는상 하층제트커플링형태의연직대기구조를보인다. 장마전선의북쪽에 200hPa 고도에서 75kts 이상의강풍대의존재는장마전선분석에중요한참고자료가된다. 장마전선은북쪽의차가운기단과남쪽의따뜻한기단의경계에위치하므로, 200hPa 고도에 75kts 이상의강풍이존재하는것이일반적이다. 따라서, 대류가활발하게나타나는지역을중심으로장마전선을분석하되하층대기의풍계와위성영상의구름대를참고하여전선분석을해야한다. (a) 지상일기도 (b) 위성영상 (c) 850hPa 유선과 25kts 이상강풍 (d) 200hPa 발산과 50kts 이상강풍 그림 12. 중부지방장마종료 2 일전 ( UTC) 일기도와위성영상

8 8 - 서경환등 (2011) 은아열대기단의북상으로장마가종료되는시점을 850hPa 상당온위값에서찾았는데, 335K 값이한반도북쪽 ( 위도 40N) 까지올라갔을때장마가종료됨을제시했다. 또한, 우리나라부근의여름철일기패턴의특징을이용하여표 1과같이우리나라의장마시작과종료일결정방법을제시했다. 표 1. 우리나라의장마시작과종료를결정하는방법 ( 서경환등 2011) 정의와방법 장마시작 ( 세조건동시만족 ) o ~135 o E 평균상당온위 335K 선이 32.5 o N 보다북상해 3 일이상지속 o ~135 o E 평균 5850 gpm 선이 32.5 o N 보다북상해 3 일이상지속 125 o ~130 o E 평균상당온위남북경도최저값이 32.5 o N 보다북상해 3 일이상지속 장마종료 ( 두조건동시만족 ) o ~135 o E 평균상당온위남북경도최저값이 42.5 o N 보다북상해서 2 일이상지속 o ~135 o E 평균 200hPa 동서방향바람의남북경도최고값이 42.5 o N 보다북상 해서 2 일이상지속 지금까지설명한방법외에도많은연구에서몬순이나우기를찾기위해지역별로 850hPa 바람의동서성분 (U), 남북성분 (V) 의변화값을사용하고있으며, 이외에 OLR(Outgoing Longwave Radiation) 의 240W/m 2 이하의값을대류활동이활발한전선구역으로파악하는방법 (Wang and Fan 1999, Webster and Yang 1992), 상 하층와도의값과그값의차이를활용한방법 (Zhang et al. 2003, Lau and Yang 2000, Wang and Fan 1999, Huang an Yan 1999) 등이있다. 현재기상청에서는우리나라위치 ( 위도 경도 ) 를고려한장마지수를활용하여장마의시작과종료시점을분석하고있다. 장마지수는상층 200hPa 고도의장마철특징을반영하여전지구모델 (GDAPS) 결과를이용하여경도 122.5~132.5E 사이의평균값을수식 1과같이계산한다. 장마지수식의처음두항은장마의시작을, 마지막항은장마의종료를반영하여장마의시작시이론적값이 100% 에가까워지게된다. 장마지수 = Value1 + Value2 + Value3 V alu e1 = ((G H P )*0.2) if G PH 36< = 75 if G P H V alu e2 = 25.0 if V 27< 10m /s = 0.0 if V 27> 35 m /s = V 27 if 10 V 27 35m /s Valu e3 = G PH if G PH = 0.0 if G P H 45< 여기서, GPH36 = 200 hpa의 36.25N 동서고도평균값 V27 = 200 hpa의 27.5N 동서바람평균값 GPH45 = 200 hpa의 45N 동서고도평균값 수식 1. 장마지수계산식 그림 13은운영중인장마지수와같은시각위성영상을보여준다. 6월 24일 12UTC 현재장마전선은제주도부근에위치해있으며, 장마지수는 100을보인다. 우리나라가장마권에들었음을의미한다. 그림 14은 2011 년중부지방장마종료일에생산된장마지수예측과위성영상이다. 약화된장마전선이태풍의북상에따라북쪽으로이동할것으로예상되었고, 장마지수도 18일부터현저히낮은값으로예상되었다.

9 9 - 그림 년 6 월 24 일 12UTC 에생산된장마지수 ( 왼쪽 ) 와 12UTC 위성영상 ( 오른쪽 ) 그림 년 7 월 17 일 12UTC 에생산된장마지수 ( 왼쪽 ) 와 12UTC 위성영상 ( 오른쪽 )

10 10 - < 부록 > 장마통계 ( 출처 : 기상자원과 / 메모보고 ) < 지역별강수량및강수일수 (1973~2011) > 연도 중부남부제주도전국 강수량강수일수강수량강수일수강수량강수일수강수량강수일수 * 강수량의경우현재전국평균하는 47개지점의관측시작시기가 1973 년이후가대다수이므로 1973 년을기준으로하였음.

11 11 - < 지역별장마시종일및기간 (1961~2011) > 연도 중부남부제주 시작일종료일기간시작일종료일기간시작일종료일기간

12 12 - < 지역별연대별장마시종일및장마기간 (1961~2010)> 중부남부제주도연도시작종료기간시작종료기간시작종료기간 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ < 지역별장마시작일분석 (1961~2011) > 구분 중부 남부 제주 가장빠른해 가장늦은해 구분 < 지역별장마종료일분석 (1961~2011) > 구분 중부 남부 제주 가장빠른해 가장늦은해 < 지역별장마기간분석 (1961~2011) > 중부남부제주 시작일종료일기간시작일종료일기간시작일종료일기간 최장 최단 < 참고문헌 > 기상청, 2011: 2011 년장마백서. 기상청, 2012: 손에잡히는예보기술 2012 년 2 월호, 일기도분석가이던스 (Ⅱ) 호우분석. 제 11 호. 류상범, 2001: 장마의어원과정의에대하여. 한국기상학회지, 11, 서경환, 손준혁, 이준이, 2011: 장마의재조명. 한국기상학회지, 21, Byun, H.-R., and D.-K. Lee, 2002: Defining three rainy seasons and the hydrological summer monsoon in Korea using available water resources index. J. Meteor. Soc. Japan, 80-1, Han, S.-U., and B.-Y. Byun, 2006: The existence and the climatological characteristics of the spring rainy period in Korea. Int. J. Climatol., 26, Huang, G., and Z. W. Yan, 1999: East Asian summer monsoon circulation index and its interannual variation. Chin. Sci. Bull., 44, Kajikawa, Y., and B. Wang, 2012: Interdecadal change of the South China Sea summer monsoon onset. J. Climate, 25, Lau, K.-M., and S. Yang, 2000: Dynamical and boundary forcing characteristics of regional components of the Asian summer monsoon. J. Climate, 13, Tian, S.-F., and T. Yasunari, 1998: Climatological aspects and mechanism of spring persistent rain over central China. J. Meteor. Soc. Japan, 76, Wang, B., and LinHo, 2002: Rainy season of the Asian-Pacific summer monsoon. J. Climate, 15, Wang, B., and Z. Fan, 1999: Choice of south Asian summer monsoon indices. Bull. Amer. Meteor. Soc., 80, Webster, P. J., and S. Yang, 1992: Monsoon and ENSO: selectively interactive systems. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 118, Zhang, Q. Y., S. Y. Tao, and L. T. Chen, 2003: The interannual variability of East Asian summer monsoon indices and its association with the pattern of general circulation over East Asia. Acta Meteor. Sin., 61, Zhou, W., AND J. C. L. Chan, 2005: Interseasonal oscillations and the South China Sea summer monsoon onset. Int. J. Climatol., 25,

I. 호우유형분류 2001년이후우리나라에서 1시간에 70mm 이상 2) 의집중호우가발생된사례를표 1과같이유형별로요약하였다. 표 1에서기상학적원인분류는하층제트와상층제트가동일한호우구역에존재할경우에 상하층제트커플링형 이라고구분하였고, 하층제트는존재하지않지만상층제트가존재하며,

I. 호우유형분류 2001년이후우리나라에서 1시간에 70mm 이상 2) 의집중호우가발생된사례를표 1과같이유형별로요약하였다. 표 1에서기상학적원인분류는하층제트와상층제트가동일한호우구역에존재할경우에 상하층제트커플링형 이라고구분하였고, 하층제트는존재하지않지만상층제트가존재하며, 손에잡히는예 / 보 / 기 / 술 ( 제 11 호 - 2012 년 2 월 ) 일기도분석가이던스 (Ⅱ) - 호우분석 발행 : 예보국 문의 : 예보기술팀 ( 내선 1656/1657) 발행일 : 2012 년 2 월 21 일 () 여름철에는대륙과해양의비열차이로인하여유라시아대륙에열저기압이, 해양에북태평양고기압이형성되고, 우리나라는그사이에위치하여그림 1(a) 와같이남풍기류의영향을받는다.

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그림 2는겨울과여름철인 1월과 7월의전지구월평균지상일기도이다. 유라시아대륙은가장넓은대륙으로서, 1월에냉각에의한시베리아고기압이, 7월엔가열에의한열저기압의세력이뚜렷하다. 1월에지표냉각에의한시베리아고기압이유라시아대륙에광범위하게위치하며, 상대적으로해상에는알류산저기압이발달한다.

그림 2는겨울과여름철인 1월과 7월의전지구월평균지상일기도이다. 유라시아대륙은가장넓은대륙으로서, 1월에냉각에의한시베리아고기압이, 7월엔가열에의한열저기압의세력이뚜렷하다. 1월에지표냉각에의한시베리아고기압이유라시아대륙에광범위하게위치하며, 상대적으로해상에는알류산저기압이발달한다. 손에잡히는예 / 보 / 기 / 술 ( 제 10 호 - 2012 년 1 월 ) 일기도분석가이던스 (1) - 지형 기후 발행 : 예보국 문의 : 예보기술팀 ( 내선 1656/1657) 발행일 : 2012 년 1 월 19 일 ( 목 ) 우리나라는지구대기대순환에의한남북순환의영향과우리나라서쪽에위치한유라시아대륙과동쪽에위치한태평양의비열차로인한동서순환의영향을동시에받는다.

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