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. 따라서, 지형과기후적인특징을고려한일기도분석방법이중요하다. 이번호에서는동아시아의지형특성을고려한겨울철과봄철계절특성에따른일기도분석방법에대해알아본다. I. 동아시아지형 우리나라는편서풍의영향을받기때문에서쪽에위치한동아시아지형에대한숙지가반드시필요하다. 그림 1(a) 는현재기상청에서생산하고있는일기도영역으로서, 그림 1(a) 의전체이미지는아시아일기도 ( 지상 ~100hPa) 이고, 내부에위치한사각형의동아시아일기도영역은, 3시간지상일기도분석시사용한다. 105 E 서쪽을보면, 1500m 이상의고지대가폭넓게분포하며, 특히티베트고원은해발고도가 3000m 이상인지역이다. 몽골고원지대와티베트고원의해발고도는각각 850hPa, 700hPa 이상의고도에해당하므로, 이기준고도나이보다낮은고도의일기도를분석할경우, 이지역들은지면아래에놓이게된다. 이지역의일기도분석은바람방향, 기온, 기압등을모두고려할경우전체적인일기도묘화가연속되지못하고, 잘못분석할가능성이커서지형과기후적인측면을고려한분석과묘화를해야한다. 그림 1. 아시아지형및아시아일기도, 동아시아일기도규격 - 1 -
그림 2는겨울과여름철인 1월과 7월의전지구월평균지상일기도이다. 유라시아대륙은가장넓은대륙으로서, 1월에냉각에의한시베리아고기압이, 7월엔가열에의한열저기압의세력이뚜렷하다. 1월에지표냉각에의한시베리아고기압이유라시아대륙에광범위하게위치하며, 상대적으로해상에는알류산저기압이발달한다. 알류산저기압은 60 N 한대전선대 ( 고위도저압대 ) 로서지구대기대순환에의해발생하는저기압이지만, 겨울철아시아대륙의고기압발달에따라상대적으로더욱발달하고규모가커진다. 이에따라 30 N 부근의북태평양고기압은동부태평양으로이동하고범위도축소된다. 이런형태는북대서양에서도비슷하다. 버뮤다고기압은아이슬란드저기압의세력에밀려동부북대서양해상에서축소된다. 반면, 7월엔유라시아대륙에광범위하게열저기압이자리잡고, 상대적으로북태평양에고기압이발달하고규모도커진다. 북대서양도유사하게버뮤다고기압이발달한다. 이고기압도지구대기대순환에의해발생된고기압이지만대륙의가열로인해그규모가더욱확대된다. Ⅱ. 계절별일기도분석 그림 2. 겨울 (1 월, 위 ) 과여름 (7 월, 아래 ) 전지구평균지상일기도주황색상자 : 발달, 하늘색상자 : 축소 (Ahrens and Samson, 2011) 1) 겨울철분석 겨울은바이칼호부근에정체하고있는시베리아고기압의영향을받는계절이다. 시베리아고기압의중심은여러개로분리하여분석하는것보다주변에분포한관측값을고려하여, 하나의중심을가진고기압으로분석 묘화하는것이좋다. 이지역은 1500m 이상의고원지대이기때문에바람장, 기압값에의존한분석은중요치않다. 그림 3은하루 (24시간 ) 간격의지상일기도분석결과이다. 그림 3(a) 의경우몽골서쪽지역에모든기압값을고려하여고기압을 3개로분리시켰다. 3개로분리한결과고기압주변의등압선굴곡이커지고, 정체된시베리아고기압이보이지않고고립된약한고기압으로보인다. 티베트고원지역은기압값이없는데도불구하고매우강한기압경도를보이는저기압을묘화하였다. 이렇게묘화한결과고기압과저기압사이에등압선간격이매우넓은지역이있는가하면, 바로인근에매우조밀한지역도나타났다. 그림 3(b) 는 24시간후분석된일기도인데정체된시베리아기단을하나의고기압으로분석하여기단의세력이강하고범위가넓어보이며, 굴곡이덜한원형에가까운등압선으로묘화하였다. 남쪽에위치한저압부도원형으로저기압중심을그리지않아그림 3(a) 에비해기압경도력이일정하여공기의흐름이잘묘화되었으며, 특히겨울철가장뚜렷한시베리아고기압의세력이남쪽과동쪽으로뻗여있는모습이잘묘화되었다. - 2 -
그림 3. 지상편집일기도분석예. (a) 는수정이필요한예, (b) 는잘된분석의예 그림 4는겨울철우리나라를자주통과하는중규모저기압 ( 발해만저기압 ) 에의한일기도분석결과이다. 겨울철차가운공기가지배하는가운데, 더차가운공기가이동하면서하층대기나지상에기압골을형성하여우리나라서쪽지방에눈이내린다. 전선면의고도가낮아그림 4(a) 와같이 500hPa 에서는서풍형의바람과동서로평행한기온구조를보이나, 850hPa 에서는그림 4(b) 와같이전선이보이며, 전선의서쪽은북서류와동쪽은남서류가나타난다. 그림 4(c) 와같이지상일기도에서저기압중심이나타나기도한다. 그림 4(d) 는이번사례에대한간단히요약한것으로서, 그림 4(b) 의 A와 B를자른연직모식도이다. 그림 4. 2012 년 1 월 3 일 00UTC 일기도와우리나라주변 ((b) 의 A 와 B) 모식도 (Ahrens and Samson, 2011) - 3 -
2) 봄철 봄철에는점차일조시간이길어지면서, 중국을중심으로몽골남쪽까지지표가열로열저기압이발생하는시기이다. 이시기에주의하여분석할요소로는열저기압, 전선저기압, 북태평양고기압등을꼽을수있다. 열저기압은지표가열로생성된저기압으로서이동하지않는정체성저기압이다 (Hsu et al. 1999, Samel et al. 1999, Bao 1987). 한편, 대륙의얼었던땅이녹는사막과황토고원지대에서주변보다기온이높아져열저기압이발생하며, 이저기압의강한상승기류를따라모래와먼지가상층대기로불려올라간뒤, 상층의강한편서풍을타고우리나라로이동해오기도하는데, 이를황사라고한다. 우리나라에황사가심하게이동해오는경우는대개우리나라북쪽을지나는저기압후면에서북서풍이부는기압패턴이유지될때이고, 한랭전선을동반한경우는특히황사가심해진다. 그림 5.2011. 4. 19. 00UTC ( 열저기압발달사례 ) 그림 6. 2011. 4. 22. 00UTC ( 전선저기압발달사례 ) - 4 -
그림 5에서 2011년 4월 19일 00UTC 에 850hPa 에중국과몽골지역으로온난이류가강화되었다. 0 등온선이우리나라에서몽골북서쪽까지남에서북으로놓여있다. 티베트고지대에서발생한저기압은열저기압으로써이동을하지않는정체성저기압이다. 지상일기도에서도저기압중심이보인다. 이저기압주위로바람장을고려하여전선을분석하는경우가있는데상층의기압골과온도골이동반되지않는다면전선을분석하지않아야한다. 또한, 지상일기도에서이지역은약 1km 고도에해당하므로바람이나기상요소를고려한일기도분석이중요하지않다. 발생된열저기압은 3일간정체하다가상층의온도골을동반한기압골이서에서동으로이동하면서이열저기압상공을지나갈때, 연직으로잘발달된전선저기압이발생한다. 이전선저기압은동서의큰온도차이에의해빠르게이동하면서발달하는데그림 6처럼, 500hPa 에한기를동반한기압골과합쳐져서연직으로잘발달된저기압이한반도를통과하는것을볼수있다. 850hPa 과지상일기도에저기압중심이보이며, 전선분석이가능하다. 저기압중심을기준으로전선분석을하기위해서는뚜렷한동서의온도차이가있어야한다. 열저기압처럼저기압중심을기준으로주위가모두따뜻한상태이거나, 해발고도가높은고지대일경우는전선분석을하지않는다. 상층의차가운공기가동반되어연직으로잘발달된구조가아닐경우도전선분석을하지않는것이좋다. 봄철은상층은아직겨울철패턴을유지하고, 중국대륙의열적가열은강화되기때문에대기가불안정한시기이다. 상층의강한한기를가진공기가우리나라쪽으로이동할때, 저기압이연직적으로강하게발달한다. 그림 7은그림 6의 (c) 와같은시각의 300hPa 일기도와 300hPa 부근과지상의모식도를보여준다. 300hPa 일기도에서기압골 (trough) 부근으로남북의고도경도가크고강풍중심이나타나는데, 그림 7(a) 에서 100kts 이상의강풍중심이우리나라부근에위치한다. 300hPa 일기도에서제트기류의중심이위치하는기압골을중심으로서쪽은기류가합류 (confluence) 하는형태로상층수렴, 하층발산이나타나며, 동쪽은기류가분류 (diffluence) 되는형태로상층발산, 하층수렴이나타난다. 그림 7(b) 에서지상과상층과의일기시스템구조가간단하게설명되어있다. 그림 6(c) 의지상일기도와비교해보면, 전선이동반된발달한저기압은서해상에위치한저기압과, 고기압은몽골남부에위치한고기압과일치됨을알수있다. 동아시아봄철은중위도파동에따른고 저기압발달이론이잘일치되는계절이다. (a) 2011 년 4 월 19 일 00UTC 300hPa 일기도 (b) 3 차원모식도 그림 7. 2011 년 4 월 19 일 00UTC 300hPa 일기도와 3 차원모식도 - 5 -
이외에도봄철에주의해서분석해야할요소가있는데, 850hPa 에동중국해부근에위치한정체성고기압이다. 필리핀고기압이라고부르며, 2 월부터벵갈만부근과인도차이나반도의지표가열로저압부가형성됨에따라상대적으로필리핀부근해상에서발생하는키가작은고기압이다 (Tian and Yasunari 1998, Matsumoto 1992). 이고기압은 2 월말에필리핀부근에위치하다가 4 월초부터동중국해부근까지확장한다. 하층대기의대륙과해양의비열차이에의해만들어지는아열대고기압으로서, 일기도분석에주의할필요가있다. 이 850hPa 고기압은중국에서이동성고기압이동중국해상으로이동할때합쳐지면서그림 8(a) 와같이우리나라까지고기압의능이확장한다. 이렇게확장하면고기압가장자리를따라다량의수증기가포함된온난한기류가우리나라로유입된다. 서쪽에서발달하는저기압이접근하면많은비가내리기도한다. 전선을동반한저기압이우리나라를통과하면이고기압은다시필리핀부근으로남하한다 (Han and Byun 2005). 그림 8(a) 와같이드물게중국내륙에이고기압중심을묘화하는분석자도있는데, 고기압발생원인이해상과육상의비열차이이므로해양에중심을묘화하는것이바람직하다. 또한 (c) 와같이필리핀부근해상에고기압을묘화하지않는경우도있는데, 이때는주변의관측값을살펴보고간선으로라도고압부를묘화하는것이좋다. 그렇지만, 이키가작은고기압상공에는여름철처럼 500hPa 에고기압이뚜렷하게나타나지않는다. (a) 2011 년 4 월 20 일 00UTC (b) 2011 년 4 월 21 일 00UTC (c) 2011 년 4 월 22 일 00UTC < 참고문헌 > 그림 8. 850hPa 일기도 ( 검정색선은수정이필요한부분임 ) 홍성길, 1995: 기상분석과일기예보, 교학연구사이우진, 2006: 일기도와날씨해석, 광교이텍스 Ahrens. C. D. and P. Samson, 2011: Extreme weather and climate. printed in the United States of America. Bao. C. -L., 1987: Synoptic Meteorology in China. China ocean press. Beijing; p47-81. Djuric, D., 1994: Weather Analysis. Prentice Hall, Texas A&M university, p7-10. Han. S. -U. and B. -Y. Byun, 2006: The existence and the climatological characteristics of the spring rainy period in Korea. International Journal of Climatology, 26, 637-654. Hsu. H. -H., C. -T. Terng, and C. -T. Chen, 1999: Evolution of large-scale circulation and heating during the east transition of Asian summer monsoon. Journal of Climate, 12, 793-810. Matsumoto. J., 1992: The seasonal changes in Asian and Australian monsoon regions. Journal of the Meteorological Society of Japan, 70, 257-273. Samel. A. N., W. C. Wang, and X. Z. Liang, 1999: The monsoon rain band over China and relationships with Eurasian circulation. Journal of Climate, 12, 115-131. Tian. S. -F. and T. Yasunari, 1998: Climatological aspects and mechanism of spring persistent rain over central China. Journal of the Meteorological Society of Japan, 76, 57-71. - 6 -
부록 < 300hPa 일기도로한대제트와아열대제트구분방법 > 한대제트 1 300hPa 일기도에서제트축을기준으로북쪽에위치한저기압의중심이 Warm 일경우 2 300hPa 일기도에서티베트고원북쪽 (40N 이상고위도 ) 에서우리나라로이동하는제트기류 아열대제트 3 300hPa 일기도에서제트축을기준으로북쪽에위치한저기압의중심이 Cold 일때 4 300hPa 일기도에서한대제트남쪽으로제트축이위치하며, 이제트축의남쪽이 Warm 일경우 (a) 300hPa 제트기류분석 (b) 상층제트와지상일기도 그림 8 한대제트, 아열대세트의분석 1 상층온난저기압 (Warm Low) 2 한대제트 (Polar jet ) 3 상층한랭저기압 (Cold Low) 4 아열대제트 (Subtropical Jet) 그림 9. 제트기류의연직분포 - 7 -
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