제주발전연구제15호 2011. 12. pp. 179 201. 제주지역일조와운량의변동특성연구 Characteristics of Sunshine and Cloudiness Change in Jeju island * 김대준 * 목차 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 자료분석방법 Ⅲ. 결과와토의 Ⅳ. 결론과제언 < 참고문헌 > < 국문초록 > 과거제주도의기후변화에관한연구들을보면대부분기온과강수량에따른기후변화를다루는것이대부분이다. 중위도지대에위치하고있는우리나라의기후는계절구분이뚜렷한전형적인온대성기후의특성을나타내며지역에따라지리적요인과기상학적요인에의해크고작은지역차를나타내기도하는데특히위도와깊은관련성을가지고있는요소가일조라할수있다. 이러한일조는농작물의생육에밀접한관계가있으며일조시간이적고강수가많으면질병발생율이높아져농업생산에악영향을끼칠수있고지표에서받은태양복사에너지의양에도밀접한관계가있으므로지구온난화등지표에너지수지연구에중요한역할을한다. 따라서일조율과일조시간의시간적변화특성은위도와지형, 계절풍, 대기상태등의영향에의해지역적으로현저한차이를나타내게된다. 그러나장기간의관측이부족하기때문에일조와운량의기후변화에대한이해는아직분명하지않다. 세계적으로운량과일조에대한연구가많이이루어지고있으나우리나라에서는일조계의비교관측에관한연구를제외하고는일조와운량특성에관한연구는아직미흡한실정이다. 따라서본연구에서는기상청관측이래기간동안제주도내일조계에서관측된자료를 * 제주지방기상청성산기상대 - 179 -
제주발전연구제 15 호 이용한일조와운량, 습도변화특성을분석하고, 한반도내륙지점과비교분석하고자하였다. 그결과를보면 1923 년부터 2010 년까지제주도 4개지점일조시간의경년변화는감소하는경향을보여주었으며제주시의경우 2000년대초반에는연평균일조시간이 1800시간아래로떨어졌다. 한편, 계절변화는여름철의감소가두드러지게나타났다. 일조율의 10년평균감소정도는성산이 3.1%, 고산 1.7%, 제주 1.1%, 서귀포 0.2% 순으로서귀포의경우일조율의변화가거의나타나지않아오히려최근에는성산보다일조율이높게나타나는특징을보였다. 지역별평균일조시간을타지역과비교해보면내륙지역인대구가 2406 시간으로가장많고, 부산 2399 시간, 서울 2213 시간, 완도 2169 시간, 성산 2095 시간, 서귀포 2051 시간, 고산 2023 시간, 제주시 1990 시간순으로나타나대구, 부산등우리나라남동해안에위치한지역의일조시간이높게나타났다. 일조시간의평년 (30 년평균값 ) 변화는점차줄어들고있는경향을보이고있는데그가운데성산 (145시간/30년 ) 과완도 (135시간/30년 ) 의감소폭이가장큰것으로나타났다. 한편, 일조율이 80% 이상인날의변화를살펴보면, 제주 -5.8 일, 고산 -7.7 일, 성산 -12.2 일, 서귀포 -1.2일, 서울 -0.2일, 대구 -4.5일, 부산 1.5일, 완도 -7.4일로부산을제외한모든지역에서감소하는경향을보였다. 장기변동으로봤을때는일조율과운량의상관성이작아보였으나월별일조율과운량을통해서로음의상관성이있는것으로나타났고, 상대습도는운량에비하여상관성이다소낮았다. 주제어 : 일조시간, 일조율, 운량, 상대습도 Ⅰ. 서론 제주도는우리나라에서최남단에위치하여기후학적으로매우중요한곳으로기후특성이한반도내륙지역과는다르게나타나며최근에는아열대성기후로변해가는증거가하나둘나타나고있다. 그동안제주도의기후변화에관한연구들을보면북사면에위치한제주와남사면에위치한서귀포의기온, 강수, 바람등기후특성을비교한연구 ( 문현숙, 1989), 제주도의사면별강수분포특성에관한연구 ( 이승호, 1999), 제주도해안지역의기온분포연구 ( 이윤주, 2000), 제주지방기상관측역사와기후변동성연구 ( 국립기상연구소, 2005), 제주의기온과강수량변동특성에관한연구 ( 김성수등, 2006) 등으로대부분기온과강수량에따른기후변화를다루는것이대부분이다. - 180 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 한편, 최근에는우리나라의도시화가많이진행되면서이에따른대기환경변화를이해하기위하여기후요소별다양한분석들이시도되고있는실정이다. 도시기후의특징으로가장잘알려진것이도시승온현상인데관측과이론측면에서많은수의연구결과가도출되고있다. 다음으로알려진것이도시건조화이지만습도의자료가부족하며또한그변화가우리생활에서기온만큼잘감지되지않기때문에이것에관한포괄적인연구는적다. 습도중에서도상대습도는우리의일상생활특히보건과밀접한관련이있으며일반적으로대도시에서는도시화에따른상대습도의변화가건조경향으로나타나고있는데이에대한변동특성에관한연구조차도거의없는실정이다. 중위도지대에위치하고있는우리나라의기후는계절구분이뚜렷한전형적인온대성기후의특성을나타내며지역에따라위도와지형, 해류등의지리적요인과대기환류와고 저기압, 기단등과같은기상학적요인에의해크고작은지역차를나타내기도한다. 특히위도와깊은관련성을가지고있는요소가일조라할수있는데, 일조 ( 日照 ) 는일사가구름이나안개로가려지지않고지면에도달함을말하며, 그지속시간을일조시간 (sunshine duration) 이라고한다. 일조시간은보통 1일이나한달동안에비친총시간수로나타낸다. 산이나언덕등의장애물이없다고가정하여어느지점에햇빛이비칠수있는시간이미리계산되어있는데이것을가조시간 ( 可照時間 ) 이라고한다. 실제의일조시간과이가조시간과의비를일조율 (percent sunshine) 이라고한다. 이러한일조는농작물의생육에밀접한관계가있으며일조시간이적고강수가많으면질병발생율이높아져농업생산에악영향을끼칠수있다 ( 이정택등, 1994). 일조에대한자료는지표에서받은태양복사에너지의양에도밀접한관계가있으므로지구온난화등지표에너지수지연구에중요한역할을한다. 따라서일조율과일조시간의시간적변화특성즉연변화유형은위도와지형, 계절풍, 대기상태등의영향에의해지역적으로현저한차이를나타내게된다. 지금까지일조의지역성에관련된연구들을보면김연옥 (1987) 은 30년간 (1931~1960) 의평균치와 1960 년이후 5년간격의평균치를비교하여도시화가급속히일어난 1960 년대에서 70년대초에걸쳐우리나라 5대도시의일조율이감소함을밝혔다. 이태숙 (1993) 은 20년간 (1973~1992) 의월평균일조율의연변화유형을근거로우리나라일조지역을 7개로나누어지역별일조율의특성을밝혔다. 또한 Chandler(1965) 는영국의런던과그주변에있어서의월평균일조율을조사하여도시와교외, 시골로나누어비교하여도시가시골에비해적고, 겨울이여름보다더큰차를나타냄을보였다. Angell et al(1984) 은미국을 6개지역으로구분하여 101개관측소의 1950~1982 년까지의운량과일조율자료를이용한선형회귀분석을통하여운량은 3.7% 증가하고, 일조율 - 181 -
제주발전연구제 15 호 은 0.9% 감소하였음을밝혔다. 일사에너지는작물의광합성작용에이용되므로일조는온도와더불어작물의생육과수량을좌우한다. 특히, 겨울철시설재배에서는시설내의온도유지와작물의광합성활동에일사에너지의공급은매우중요하다. 겨울철우리나라의기후는고기압권에들어저온건조할때는일조시간이많지만저기압권에들어비교적온도가높을때는일조시간이줄어든다. 시설재배에서겨울철에는가조시간이적은데다가일조마저부족하면작물의생산량이적고특히, 과재류에서기형과가발생하는등생육장애를받게된다. 한편, 일출과일몰사이의운량은일조시간과일조율을결정짓는데주요인자가된다. 그러므로운량관측을통해일조시간을알수있으며, 복사에너지에대한정보도이해할수있게된다. 운량 (cloudiness) 은태양과지구의장단파복사에너지수지및지표의물수지에대한중요한요소로서지구의기후에큰영향을준다고알려져있다 (Wang et al., 1993). 그러나장기간의관측이부족하기때문에운량과기후변화에대한이해는아직분명하지않다. Wang 등의연구에서운량과관련이깊은기상요소는강수일수, 상대습도, 태양복사, 강수량, 그리고일조시간등여러가지가있으나그중상관성이가장높은요소는일조시간임을밝힌바있다. 일조와운량은기후학적으로도가장관련이높으며, 이에대한관련보고는많은연구에서도밝혀진바있다 (Angell et al., 1984;1989). Wang et al.(1993) 은 1951년부터 1980 년까지운량과기후인자들과의관계에대한연구를통해운량과일조시간의상관관계는 -0.72 로나타났다고보고한바있다. Angell et al.(1984) 은 1950-1982 기간동안운량과일조율의변화를분석함으로써운량의증가가일조율의감소에영향을준다고하였으며먼지, 연무, 박무등은일조시간의장기변화에어느정도영향을줄수있다고연구한바있다. 세계적으로운량과일조에대한연구가많이이루어지고있으나우리나라에서는일조계의비교관측에관한연구를제외하고는일조와운량특성에관한연구는아직미흡한실정이다. 본연구에서는기상청관측이래기간동안제주도내일조계에서관측된자료를이용한일조시간과운량, 습도변화특성을분석하고, 한반도내륙지점과비교분석하여제주도기후변화이해에도움을주고, 궁극적으로지역사회, 산업, 경제등전반적인활동의근거자료및향후기후변화예측시나리오에유용한기초자료를제시하고자한다. - 182 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 Ⅱ. 자료분석 1. 조사범위 1) 조사기간 : 1921년부터 2010년 12월말일까지일부자료는관측이래자료사용 2) 조사지점 : 제주도 4개기상관서 ( 제주, 고산, 성산, 서귀포 ) 및한반도내륙기상관서 ( 서울, 부산, 대구, 완도 ) 3) 조사요소 : 가. 일조시간 : 1921 년관측이래자료나. 일조율 : 1961 년 ~2010 년일조율, 부조일수, 일조율 80% 이상일수다. 상대습도 : 1951 ~ 2010년 (59년) 라. 전운량 : 1961 ~ 2010년 (49년) < 표 1> 조사지점위치와관측개시일 관측지점해발고도 (m) 위도 (N) 경도 (E) 관측개시일비고 제주 19.9 33 30 126 31 1923년 5월 제주지방기상청 고산 70.9 33 17 126 09 1988년 1월 기상대 성산 18.4 33 23 126 52 1971 년 1월 1991 년 1월현위치에서관측 서귀포 50.4 33 14 126 34 1961 년 1월 1991 년 1월현위치에서관측 서울 85.5 37 34 126 58 1907 년 7월 1933 년 1월현위치에서관측 대구 57.8 35 53 128 37 1907년 1월 부산 69.2 35 06 129 02 1904 년 4월 1934 년 1월현위치에서관측 완도 14.7 34 18 126 45 1971년 5월 자료이용에서제주도의 4개기상대급기상관서중고산기상대의관측개시일이 1988 년으로가장늦고, 성산기상대가 1971년부터관측하였으나 1990년후반에현재의장소로이전하였다. 1921 년부터 10년단위, 30년단위의평균값을통한기후자료를사용하고자하였기때문에고산, 성산, 서귀포, 완도의경우에는과거모든자료를사용할수없었고, 기후요소별자료도지역에따라다른시기에관측이되었기때문에본자료에서는지역별, 요소별관측이래의자료를모두사용하고자하였다. 제주도는한라산을기준으로동쪽의성산기상대, 서쪽고산기상대, 남쪽서귀포기상대, 북쪽의제주지방기상청이위치하여제주도전체의기후자료를설명하기에좋은조건을가졌다. - 183 -
제주발전연구제 15 호 또한한라산의기후변화를설명하기위하여최근에는한라산에고도별로관측을실시하기시작하여향후제주도전체의기후변화를용이하게이해할수있을것이라고생각된다. 한편, 서울은우리나라의수도로서우리나라의기후를대표할수있는지역으로생각되며, 대구는우리나라내륙의특징을잘설명할수있을것이라고판단된다. 또한부산은동해안, 완도는남해안에접해있어제주도의기후와유사한특징이나타날수있는지역이라고생각되어비교지역으로선택하였다. 2. 활용자료 기상청기후분석자료와기상관측환경편람, 한국기후표 3. 분석내용 1) 제주도 4개지점관측이래일조시간과일조율, 전운량, 상대습도 2) 제주도 4개지점과비교지점의 10년, 30년평균기상관측자료 ( 일조시간, 일조율, 전운량, 상대습도 ) 3) 지역에따른계절별일조시간, 일조율자료분석 4) 지점별일조율과전운량의비교자료 5) 지점별일조율과상대습도의비교자료 Ⅲ. 결과와토의 1. 일조시간의연변화및변동특성 관측이래연평균일조시간은서귀포시가 2051시간으로가장길었고, 고산 2023시간, 성산 2000시간, 제주시 1990시간순이었다. 그림 1은 1923년부터 2010년까지제주도 4개지점일조시간의경년변화를나타낸것으로제주도내 4개지점의일조시간은감소하는경향을보여주었으며특히성산의경우관측이래약 600 시간정도가감소하여감소폭이가장컸고, 서귀포는거의일정한수준을유지한것으로나타났다. 제주시는 1980년대초반까지서귀포와비 - 184 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 슷한분포를보이다가 1980 년대중반부터약 200 시간정도짧아졌다. 관측이래제주시의경우를살펴보면 1950년대초반에들어 2000시간밑으로떨어졌고, 2000년대초반에는 1800 시간아래로떨어지기시작하였다. 이렇게최근일조시간이감소하는것에대하여 Twomey(1974) 는대기중수분함량이일정한경우, 입자의크기를감소시키거나초기에입자농도가증가하게되면에어로졸의복사강제력으로구름알베도가증가하는현상을말하는데, 그결과로지표에서관측되는일조시간은감소하는현상을유도하게된다고하여도시화에따른변화에연관지어설명하였다. < 그림 1> 제주지역일조시간의연변화 < 그림 2> 제주지역일조시간의지역별 30 년평균변화 - 185 -
제주발전연구제 15 호 그림 2는제주도의지역별일조시간의 30년평균변화를나타낸것으로 1961~1990년에성산, 고산, 서귀포, 제주시의순으로나타나다가최근 1981~2010년에는서귀포, 고산, 성산, 제주시의순으로변화하였다. 이는 30년평균자료에서도서귀포의일조시간은거의변화가없으나성산과고산의일조시간이타지역에비하여많은감소를보였기때문이다. 그림 3은일조시간의계절별 10년평균변화경향을나타낸것으로일조시간은서귀포시와성산의남부지역에서봄, 가을, 여름, 겨울순으로길게나타났다. 하지만제주시의경우과거여름철의일조시간이가장길었으나여름철일조시간의변화가가장크게줄어들면서 1900년대부터는봄철보다일조시간이짧아져봄, 여름, 가을, 겨울순으로변해고산과비슷한경향으로가고있는것을알수있다. 서울지역의일평균일조시간의계절변화 ( 김연희등, 2004) 는봄 7시간, 가을 5.9 시간, 겨울 5.3 시간, 여름 5.2 시간의순으로봄에가장크고, 여름에가장작게나타나는것에비하여제주도는겨울철의일조시간이가장작게나타나는특징을보였다. 이는제주도의경우는여름철보다겨울철대륙고기압이확장하면서해상에서구름이생성되는경우가많기때문이라고판단되다. 한편, 시간적으로는각계절모두점차약간씩감소하는추세에 a. 제주시 b. 고산 c. 성산 d. 서귀포 < 그림 3> 일조시간의계절별 10 년평균변화경향 - 186 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 있으며, 특히여름철의감소가두드러지게나타났는데최근여름철강수량의증가 (10 년간 14.7% 증가 ) 와연관지어볼수있을것이다 ( 국립기상연구소, 2010). 또한제주시와고산등북부지역에서는겨울철의일조시간이남부지역보다 2배정도짧게나타나는반면여름철에는오히려길게나타났다. 이는연중계절별로다른기압배치에의한계절풍의지배를받기때문이며특히한라산이중앙에위치하여남과북의기후차가크게나타나는것으로일조시간은그지역의일기를잘나타내는지역성이매우강한기후요소이기때문에일조시간의연변화에따른지역구분은매우중요한과제라고생각된다. 2. 일조율의변화특성 그림 4는제주지역의일조율의 1961 년부터 2010 년까지연평균값의시계열을나타냈다. 1961 년부터 2010 년까지의평균일조율은성산 47.1% 로가장많았고, 서귀포 46.9%, 고산 44.5%, 제주 41.8% 로나타났다. 하지만연변화에서보여지듯성산의일조율이제주도내에서가장급격하게떨어지는경향을보여주었다. 그림 5의지역별일조율의 10년평균값의변화를보더라도성산은 1970 년대에비하여 2000 년대에는약 10% 가량의감소가나타났다. 일조율의 10년평균감소치는성산이 3.1%, 고산 1.7%, 제주 1.1%, 서귀포 0.2% 로성산은 1991 년 1월관측지점의이동이있었던것을감안하더라도타지역에비하여많은감소치를보인반면서귀포의경우는일조율의변화가거의나타나지않아오히려최근에는성산보다일조율이높게나타나는특징을보였다. < 그림 4> 제주지역일조율연변화 - 187 -
제주발전연구제 15 호 < 그림 5> 지역별일조율의 10 년평균값변화 < 그림 6> 지역별일조율의계절평균 (1961 2010) 그림 6은제주지역의일조율의계절평균값을나타낸것이다. 일반적으로우리나라는봄과가을철에일조율이높게나타나는특징이있는데제주지역도비슷한경향을보여특히가을철에많은일조율을보이는것으로나타났다. 지역별특징을살펴보면각계절에따라다른일조율을보였는데제주시는봄 (47.7%), 여름 (46.1%), 가을 (45.7%), 겨울 (28.0%) 순으로일조율이높게나타난반면서귀포시의경우는가을 (53.9%), 겨울 (48.7%), 봄 (47.0%), 여름 (37.9%) 순으로나타났다. 일조율은운량과가장밀접한연관이있다고알려져있는데제주도가여름철에남풍계열의바람이지배적으로나타나고, 겨울철에는북서풍계열바람이주로불기때문에한라산에의한지형적인영향을받음으로인하여풍상측에하층운이생성되는것과관련이있다고판단된다. 또하나의특이한점은봄과여름. 가을철에비하여겨울철에지역적으로많은일조율의차이를보여제주시와서귀포가약 20% 의차이가발생하였다. 그림 7은제주지역의연평균부조일수와일조율 80% 이상인날의평년값변화를나타낸것이다. 우선연평균부조일수의평년값변화를보면성산은부조일수증가폭 ( 평균 5.8 일증가 ) 이크고, 고산의경우는약간의감소 ( 평균 1.2 일감소 ) 를보이고있다. 제주도의동쪽에서증가하는반면서쪽에서감소하는것은한라산의영향을무시할수없다고생각되며향후이에대한규명이구체적으로이루어져야할것으로사료된다. 한편, 지역별로살펴보면최근의부조일수는제주시지역에서가장많이나타나고, 서귀포, 성산, 고산순으로부조일이나타나는경향을보였다. 일조율이 80% 이상인날의변화를살펴보면변화율의차이만있을뿐제주지역모든지역에서점차감소하는경향을보였다. 각각의평균변화는성산이 12.3 일로가장많은감소를보였고, 고산 7.7 일, 제주 5.8 일, 서귀포 1.2 일순으로나타났다. 지역별로는고산과서귀포지역이제주시와성산보다 80% 이상의일조율을보이는날이많은것으로나타났다. 일조율이 80% 이상을보이기위해서는구름이거의없는날이어야하기때문에부조일수와반대의 - 188 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 경향으로나타날것으로생각되지만최근의자료를보면서귀포가제주시다음으로부조일수가가장많이나타난지역인데반하여 80% 이상의일조율을보이는날은서귀포, 고산, 제주, 성산순으로나타나서귀포는부조일수도많지만구름이거의없는날도많은극단적인날씨를보이는경우가많다고추론해볼수있겠다. a. 연평균부조일수의평년값변화 b. 일조율 80% 이상인날의평년값변화 < 그림 7> 연평균부조일수 (a) 와일조율 80% 이상인날 (b) 의평년값변화 3. 일조의지역성검토 문등 (1996) 은우리나라 63개지점들의 20년간 (1974~1993) 의일조시간을이용하여지역구분을실시하고, 이들구분된일조지역별의일조율의변화특성과장기변동을분석한바가있는데제주도는 Ⅵ 지역으로제주와서귀포, 성산, 고산이상당한기후차를보이기는하지만같은지역으로구분하였다. 그림 8은지역에따른일조시간의 30년평균변화를나타낸것이다. 지역별평균일조시간을살펴보면내륙지역인대구가 2406 시간으로가장많고, 부산 2399시간, 서울 2213시간, 완도 2169시간, 성산 2095시간, 서귀포 2051시간, 고산 2023시간, 제주시 1990 시간순으로나타나대구, 부산등우리나라남동해안에위치한지역으로지형적으로경사면에위치한이유로일조시간이높게나타나는것으로판단된다. 일조시간의평년 (30 년평균값 ) 변화는부산과서울을제외한대부분지역에서점차줄어들고있는경향을보이고있는데그가운데성산 (145시간 /30년 ) 과완도 (135시간 /30년 ) 의감소폭이가장큰것으로나타났다. - 189 -
제주발전연구제 15 호 < 그림 8> 지역별연평균일조시간의 30 년평균 ( 평년값 ) 변화 a. 일조시간 b. 일조율 < 그림 9> 지역에따른연평균일조시간과일조율의 10 년변화 그림 9는 10년주기의변화를살펴보기위하여지역에따른연평균일조시간과일조율의 10년평균변화를나타낸것이다. 일조시간의경우앞서 30년평균값에서지속적으로증가했던부산의경우 1981 년부터오히려감소하는경향을보이고있으며모든지역에서도 1981~1990 년부터는점차감소하는추세를보이고있다. 일조율도일조시간의변화와거의유사하게감소하는경향을보이고있는데부산과대구지역에서는 50% 를조금넘는값을유지하고있으나제주시의경우최근 40% 를넘지못하는점은매우고무적이라할수있겠다. 한편, 우리나라남서해안으로온난다습한남서기류에대해서풍상측에놓이는완도지역의경우최근 10년일조율과일조시간이증가함으로인하여우리나라전체가기후학적으로일조시 - 190 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 a. 제주 b. 고산 c. 성산 d. 서귀포 e. 서울 f. 대구 g. 부산 h. 완도 < 그림 10> 계절별연평균일조시간의 30 년평균변화 - 191 -
제주발전연구제 15 호 간또는일조율이줄어든다고표현하기는곤란하다고본다. 그림 10은지역에따른일조시간의계절별 30년변화를나타낸것으로조사지역전체적으로 4계절중여름철의감소폭 (27.7 시간 ) 이가장크게나타났고, 봄 (10 시간 ), 가을 (8.6 시간 ), 겨울 (0.8 시간 ) 순으로감소하는것으로나타났다. 이렇게여름철일조시간의감소폭이크다는것은지역에따라차이는있겠지만최근증가하는강수량과관련이있을것이라고판단된다. 특히남서쪽저기압영향을자주받아강수량이증가하는지역인성산 (82.6 시간 /30 년 ) 과완도 (48시간/30년 ) 의경우여름철감소폭이서울 (3.3시간/30년 ) 과부산 (6.8시간 /30년 ) 보다매우크다는것은이이유를뒷받침할수있는근거가될것이다. 한편, 지역적으로일조시간의분포를살펴보면봄과가을철에대부분일조시간이많은것이일반적이지만부산과대구의경우는오히려겨울철이가을철보다많은일조시간이나타남을보였다. 또한제주도와완도의남서부지역에서는겨울철의일조시간이여름철보다매우적게나타나지역적인차이를보여대조적이었다. 그림 11은월별일조시간과일조율의지역분포를나타낸것으로일조율과일조시간의변화는거의비슷한패턴으로나타났고, 여름철보다겨울철의지역적차이가크게발생하는것으로나타났다. 하지만대구, 부산, 서울의경우 1월부터 5월까지일조시간은증가하는데반하여일조율은감소하는경향을보였다. 한편, 제주지역의경우는이와반대로일조시간과일조율이동시에증가하는패턴을보였다. 일조시간이증가하는데일조율이감소하는것은지역에따라각월마다가조시수가다르기때문이라고생각되고, 일조시간과일조율이동시에증가하는지역은강수나운량등지역적기후요소에따른원인이영향을많이주었을것이라고판단된다. a. 일조율 b. 일조시간 < 그림 11> 월별일조시간과일조율의지역분포 (1961~2010 년 ) - 192 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 그림 12는연평균부조일수 (a) 와일조율이 80% 이상인일수 (b) 의 30년평균값 ( 평년값 ) 의변화를그래프로나타낸것이다. 부조일수, 즉일조가전혀없었던날의평균변화율 ( 연평균일수 /30 년 ) 을보면부산이 -5.7 일로가장많이감소하였고, 완도는 8.1 일로가장많이증가하였다. 이는앞서언급했던일조시간의증감과일치하는결과라할수있다. 하지만부조일수는그림에서보듯이일정하게증가하는패턴도아니고감소하는패턴도아님을알수있다. a. 부조일수 b. 일조율 80% 이상인일수 < 그림 12> 연평균부조일수와일조율 80% 이상인날의평년값변화 부조일수는하늘이전부차폐되어있는흐린날에나타남으로인하여극단적인날씨의경우일수있기때문에기후학적인요소로사용되기는어려움이따른다고생각된다. 한편, 일조율이 80% 이상인날의변화를살펴보면, 제주 -5.8일, 고산 -7.7일, 성산 -12.2 일, 서귀포 -1.2 일, 서울 -0.23 일, 대구 -4.5 일, 부산 1.5 일, 완도 -7.4 일로부산을제외한모든지역에서감소하는경향을보였다. 특히제주도지역과완도지역에서많은감소율을나타냈고, 서울, 대구, 부산등대도시에서는감소율이작거나오히려증가하는패턴을나타냈다. 이는최근연구되고있는에어로졸농도증가가따른강수강도와일조시간의변화에영향 ( 이등, 2009) 을줄수있다는것과는상반되는결과라할수있다. 따라서지역적지표특성, 열섬효과, 대기중파악하기어려운수증기증가등불확실성이많이존재하는원인분석이동시에이루어져야한다고생각된다. 4. 일조율과운량및상대습도의상관관계 그림 13 은지역별일평균운량과일조율의 30 년평균 ( 평년값 ) 의변화를나타낸것이다. 각 - 193 -
제주발전연구제 15 호 지역별운량의 30년간격변화치를살펴보면, 제주시 -0.3, 고산 0.1, 성산 0.0, 서귀포 -0.2, 서울, 대구, 부산 -0.1, 완도 0.1 할로제주의운량감소가두드러지게나타났다. 한편, 앞서언급했던일조율의 30년평균변화치를보면, 제주 -0.9, 고산 -1.6, 성산 -2.3, 서귀포 -0.2, 서울 -0.4, 대구 -0.7, 부산 0.1, 완도 -2.5% 를보여제주시, 서귀포, 서울, 대구의경우에는일조율과운량이동시에감소하는경향을보여운량보다다른원인에의해일조율이감소했을것이라고짐작해볼수있고, 고산과완도의경우에는운량이증가한반면, 일조율이감소하여운량에따른영향이가장큰것으로나타났다. 하지만장기간변동만을서로비교했을때는어느특정요인이일조율의변화에영향을미쳤을것이라고판단하기에는무리가있다고사료된다. a. 운량 b. 일조율 < 그림 13> 지역별일평균운량과일조율의 30 년평균 ( 평년값 ) 변화 그림 14는운량의계절적변화를보기위하여 30년평균변화를나타낸것으로앞서제시하였던일조율과운량의동시에감소하였던지역 ( 제주시, 서귀포, 서울, 대구 ) 에서는 4계절모두운량의감소가나타났고일조율이감소하고운량이증가했던고산과완도지역에서는특히여름철의운량이증가한것으로나타났다. 고산과완도의여름철연평균일조시간의 30년감소치는각각 -12 시간과 -48.3 시간으로 4계절중가장큰것을감안하면운량과일조의상관성이크다는것을다시한번확인해볼수있다. 한편, 운량의계절적분포를보면제주시와고산지역에서는겨울철의운량이가장많고, 그외지역에서는여름철의운량이가장많았다. 제주시의경우여름철일조시간이 588.2 시간으로가장많았는데이때의운량은 6.3 할로가장적었고, 겨울철일조시간이 264.9시간으로가장적은반면운량이 7.1할로가장많아전지역으로봤을때계절적상관성이높은것으로나타났다. 하지만일조시간은연평균으로계 - 194 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 a. 제주시 b. 고산 c. 성산 d. 서귀포 e. 서울 f. 대구 g. 부산 h. 완도 < 그림 14> 계절에따른운량의 30 년평균변화 - 195 -
제주발전연구제 15 호 산된값이고, 운량은일평균값으로나온것이기때문에상호상관성을제시하는데한계가있겠지만계절에따른일조와운량의상관성을제시하는데에는별문제가없을것으로생각된다. 그림 15는 1961 년부터 2010 년까지각연별월별일조율과운량의상관계수를나타낸것으로 49년간월별운량과일조율은전지역적으로음의상관관계를보인다. 장기변동으로봤을때는일조율과운량이지역에따라서는상관성이작아보였으나각월별일조율과운량을통 a. 제주시 b. 서귀포 c. 서울 d. 부산 e. 성산 f. 완도 < 그림 15> 지역별일조율과운량의상관관계 - 196 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 해일조율의경년변화가운량의경년변화에의해많은부분설명됨을이해할수있다. 각각의지역별상관계수를살펴보면서귀포가 0.82 로가장상관성이높게나왔고부산 0.80, 완도 0.71, 제주시 0.68, 서울 0.66, 성산 0.60 순으로나타났는데서귀포의경우는일조율의경년변화가뚜렷하게나타나지않은지역이고, 부산도오히려증가한지역으로기타다른기상조건의영향이덜개입되었던지역이라고생각되며일조율의장기변화에영향을줄수있는먼지, 연기, 안개등의효과가고려된다면이상관성은어느정도달라질것으로사료된다. 그림 16은지역별일평균상대습도의 30년평균 ( 평년값 ) 의변화를나타낸것이다. 각지역별상대습도의 30년평균변화를살펴보면, 제주시 -1.4, 고산 -0.8, 성산 -2.2, 서귀포 -1.4, 서울 -1.7, 대구 -1.6, 부산 -0.6, 완도 -1.1 % 로성산지역의상대습도감소가가장크게나타났고모든지역에서습도가떨어지는경향을보였다. 상대습도는기온의영향을받기때문에기후연구에서는절대적인수증기양을나타내는수증기압과절대습도를사용하는데지역적인하락값이중요치않더라도상대습도가지속적으로떨어지고있는것은눈여겨볼만한사항이라생각된다. 일조와연관지어생각하면상대습도가떨어지는것은대기중수증기량이적은것으로판단할수있고, 이에따라태양광의차단이약해지기때문에일조율이증가할수있는조건이된다. 하지만앞서언급했던일조율의 30년평균값도감소하는것을보면상대습도와일조간의장기간변동상관성이적다는것을알수있다. 또한그림 17 에서일별상대습도와일조율의상관관계를보더라도운량에비하여상관성이낮은것으로나타났다. < 그림 16> 지역별일평균상대습도의 30 년평균 ( 평년값 ) 변화 - 197 -
제주발전연구제 15 호 a. 제주시 b. 서귀포 c. 서울 d. 부산 e. 성산 f. 완도 < 그림 17> 지역별일조율과상대습도의상관관계 Ⅳ. 결론과제언 본연구에서는기상청관측이래기간동안제주도내일조계에서관측된자료를이용한일조의변화특성을파악하고한반도내륙지점과비교분석하였으며일조율의운량및상대습도와의연관성을살펴보고자하였다. - 198 -
제주지역일조와운량의변동특성연구 1923년부터 2010년까지제주도 4개지점일조시간의경년변화는감소하는경향이며특히성산의경우감소폭이가장컸고, 서귀포는거의일정한수준을유지하였다. 계절별변화는점차약간씩감소하는추세에있으며, 특히여름철의감소가두드러지게나타났고, 제주시와고산등북부지역에서는겨울철의일조시간이남부지역보다 2배정도짧게나타나는반면여름철에는오히려길게나타나산남과산북의지역차가컸다. 1961 년부터 2010 년까지의평균일조율은성산 47.1% 로가장많았고, 서귀포 46.9%, 고산 44.5%, 제주 41.8% 로나타났고, 일조율의연변화에서는성산이제주도내에서가장급격하게떨어지는경향을보여 10년당평균감소일조율은성산 3.1%, 고산 1.7%, 제주 1.1%, 서귀포 0.2% 로나타났다. 일반적으로우리나라는봄과가을철에일조율이높게나타나는특징이있는데제주지역도비슷한경향을보였고, 특히가을철에많은일조율을보이는것으로나타났으며지역적으로는봄과여름, 가을철에비하여겨울철에많은일조율의차이를보여제주시와서귀포가약 20% 의차이가발생하였다. 연평균부조일수의평년값변화를보면성산은부조일수증가폭 ( 평균 5.8 일증가 ) 이크고, 고산의경우는약간의감소 ( 평균 1.2 일감소 ) 를보이고있으며, 일조율이 80% 이상인날의변화를살펴보면변화율의차이만있을뿐제주지역모든지역에서점차감소하는경향을보였으나서울, 대구, 부산등대도시에서는감소율이작거나오히려증가하는패턴을나타냈다. 제주지역의평균일조시간을한반도타지역과비교하면대구가 2406시간으로가장많고, 부산 2399시간, 서울 2213시간, 완도 2169시간, 성산 2095시간, 서귀포 2051시간, 고산 2023 시간, 제주시 1990 시간순으로나타나대구, 부산등우리나라남동해안에위치한지역에서일조시간이높게나타났으며일조시간의평년 (30 년평균값 ) 변화는부산과서울을제외한대부분지역에서점차줄어들고있는경향을보이고있는가운데성산 (145 시간 /30 년 ) 의감소폭이가장큰것으로나타났다. 일조시간의계절별 30년변화를보면조사지점모두 4계절중여름철의감소폭이가장크게나타났는데특히성산 (82.6 시간 /30년 ) 의경우여름철감소폭이서울 (3.3시간/30년 ) 과부산 (6.8시간/30년 ) 에비하여매우컸다. 지역별일평균운량의 30년평균 ( 평년값 ) 의변화를살펴보면, 제주시 -0.3, 고산 0.1, 성산 0.0, 서귀포 -0.2, 서울, 대구, 부산 -0.1, 완도 0.1 할로제주의운량감소가두드러지게나타나제주시, 서귀포, 서울, 대구의경우에는일조율과운량이동시에감소하는경향을보였으나, 고산과완도의경우에는운량이증가한반면, 일조율이감소하여운량에따른영향이가 - 199 -
제주발전연구제 15 호 장큰것으로나타나장기간변동성에는상관성이적은것으로나타났다. 하지만각연별월별일조율과운량의상관계수는서귀포가 0.82 로가장상관성이높게나왔고, 부산 0.80, 완도 0.71, 제주시 0.68, 서울 0.66, 성산 0.60 순으로나타나 49년간월별운량과일조율은전지역적으로음의상관관계를보였다. 한편, 지역별일평균상대습도의 30년평균 ( 평년값 ) 의변화는, 제주시 -1.4, 고산 -0.8, 성산 -2.2, 서귀포 -1.4, 서울 -1.7, 대구 -1.6, 부산 -0.6, 완도 -1.1 % 로성산지역의상대습도감소가가장크게나타났고모든지역에서습도가떨어지는경향을보였으며운량에비하여일조율과의상관성은다소낮은것으로분석되었다. 일조시간과일조율에대해서살펴본바에의하면제주도가대한민국의최남단으로서기온이높은지역이기때문에일조율또한높을것이라는오해가있었으나연구조사지역중평균적으로낮은일조율을보이고, 특히겨울철에는가장낮은일조율을보이면서지속적으로감소하고있기때문에이에대한연구및대비가있어야할것이고향후공식적인기후자료로서활용이되려면일조와운량이외에도기온과강수량, 바람의변동성이동시에분석이이루어져야할것으로판단된다. - 200 -
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