목차 제 장레이더관측원리및자료구조 처리 기상레이더의특징 레이더에사용되는주파수 기상레이더자료구조 기상레이더산출자료 반사도 레이더강수량산출 시선속도 스펙트럼폭 기상레이더관측전략 레이더자료처리 제 장레이더영상종류 영상 영상 영상 영상 제 장레이더영상분석시고려사항 레이더강우강

예보관교육용레이더분석교재 2012. 3.

목차 제 장레이더관측원리및자료구조 처리 기상레이더의특징 레이더에사용되는주파수 기상레이더자료구조 기상레이더산출자료 반사도 레이더강수량산출 시선속도 스펙트럼폭 기상레이더관측전략 레이더자료처리 제 장레이더영상종류 영상 영상 영상 영상 제 장레이더영상분석시고려사항 레이더강우강도와지상우량의불일치 원거리상층관측으로하층강수에코미탐지 상층에코 지형효과에의한실제강수량과차이 밝은띠 작은강수입자 이슬비 에대한과소추정 전파굴절 지구곡률에대한상대적인전파경로 강수에의한전파감쇄

제 장무강수에코식별 채프에코 채프에코의확산특징 채프에코발생사례 이착에코 이착에코발생원리 이착에코특징 지형에코 파랑에코 파랑에코발생원리 파랑에코특징 태양섬광에코 전파간섭 이상전파에코 이상전파에코발생원리 이상전파에코사례 상층에코 상층에코발생원리 상층에코발생조건 제 장레이더영상분석방법 강수에코이동속도계산 강수에코강도변화감시 대류셀과밝은띠 바람자료이용 제 장분석사례 단세포뇌우 단세포뇌우의구조및발달과정 단세포뇌우통과시 및기상변화 사례분석 사례 다세포뇌우 다세포뇌우의구조및발달과정 다세포뇌우사례

스콜라인 스콜라인사례 구름무리 구름무리사례 대류밴드 대류밴드사례 호우시스템종류별특성

제 1 장레이더관측원리및자료구조 기상레이더의특징레이더 는 의합성어이며목표물을향해전파를발사해서목표물로부터되돌아오는전파의강도와목표물까지의거리를측정하는장치이다 목표물의위치는안테나의방향과고도각그리고송신전파와반사파의시간간격으로부터알수있다 이때 목표물의대상이우적이나우립자일경우기상레이더라부르며주로파장이 의마이크로파를사용한다 일반적으로파장이짧을수록강수에의한감쇠가크고 넓은영역을관측할수없기때문에기상청의현업용레이더는주로 나 파장을사용하고있다 레이더에사용되는주파수레이더의주파수는어떤주파수범위로한정되어구분되어있지않고파장이 단파대 부터 적외선대 에이르기까지광범위하게어느주파수라도사용할수있으나대체로 로부터 사이의마이크로파대역을많이사용하고있다 기상레이더의파장별주파수에대해서표 에나타내었다 표 기상레이더주파수 - 1 -

10cm S-band 5.6cm 2700-2900MHz C-band 3cm 5300-5700MHz X-band 9300-10000MHz 그림 레이더파장별주파수 기상레이더자료구조기상레이더는일반적으로안테나를일정고도각에고정시키고 방위각으로스캔한후다시고도각을올려 방위각에따라스캔하는것을반복하여레이더별로차이는있으나보통 개정도의관측고도각에대해관측한다 그리하여레이더자료는관측고도각별로레이더로부터의거리 방위각 에따라자료를저장하며 단일편파도플러레이더에서관측하는관측변수는보정전반사도 보정후반사도 시선속도 스펙트럼폭 이다 이들관측변수는강수량이라든지 풍향풍속과같은기상요소가아니므로기상학적물리량을얻기위해서는기상변수로의자료변환과정이필요하다 또한레이더자료는구면좌표계로이루어져있으므로 이를좌표변환을통하여직교좌표계로기하학적변환을거쳐서다른정보들을산출해낸다 레이더볼륨관측자료는레이더가고도각별로관측한자료를저장한것이며볼륨관측자료의기하학적인의미와관측요소등은그림 와같다 그림에서보듯한고도각에서일정한고도각에서한바퀴회전하는것을 이라고하며 한 에서한줄의빔을쏘는것을 라고한다 한 안에는일정개수의자료가들어있고그개개의자료를 이라고한다 볼륨자료는각 에서 순서대로저장된다 한 에 개의 가있고 각 당 개의 이있다면 개의요소를관측하므로고도각이 개인경우데이터자료의수가 개가된다 레이더볼륨관측자료의저장 - 2 -

형식은레이더제작사마다다른경우가많은데 기상청에서는관측된자료를범 용형식인 로통일하여사용하고있다 그림 레이더관측자료구조 그림 레이더자료산출물 - 3 -

기상레이더산출자료 반사도레이더에서목표물을탐지하여수신기로되돌아오는신호의강도를반사도로나타내며반사도인자 의단위는 이다 는단위체적 당직경 인물방울 개를기준으로한레이더반사도단위로서다음과같은관계가성립한다 여기서 로나타낼수있다 레이더반사도 는물방울입자의크기분포와관련된값으로 당직경 의물방울입자가 개있으면반사도는 개있으면 개 있으면 가된다 그림 레이더반사도 - 4 -

그림 물방울입자의크기분포에따른레이더반사도 그렇다면그림 와같이단위부피에 강수입자 개와 강수입 자 개가있는경우어느쪽의반사도가더클까 그림 물방울입자의크기분포에따른 레이더반사도차 그림 에서물방울입자의개수가많은좌측이반사도가더크다고생각할수도있지만앞서계산식을이용하여계산해보면좌측의 강수입자 개있는경우는 이며 우측의 강수입자 개가있는경우는 로 실제로는우측의 강수입자 개가있는경우가반사도가더크다 이처럼반사도는물방울입자의크기분포에따라크게다르게나타나는것을알수있다 레이더강수량산출레이더에서관측되는반사도자료를강우량과의경험적관계식을이용하여강수량으로환산하여사용한다 흔히 관계식이라고하며 이는 이더반사도 와지상강우량 과의경험적 통계적인관계식을말한다 - 5 -

여기서 은지상강우량인강우강도로서 를나타내고 와 는경험에의한상수값이다 과거수많은경험에의해많은 와 의값이산출되었고 그림 과같이강수형태별로다양한 관계식이존재하며 현재기상청에서는일반적으로층상운에서널리적용하는 을사용한다 그리고겨울철강설영상은 을이용한다 그림 은레이더반사도영상을레이더강수량으로추정한영상의예이다 그림 강수형태별 관계식 그림 레이더반사도영상 좌 레이더강수량추정영상 우 - 6 -

시선속도현재기상청에서운영중인레이더는모두도플러레이더로이들은레이더로부터멀어지거나다가오는물체의속도성분을관측한다 이러한속도성분을시선속도 라고한다 도플러속도는레이더의안테나가향한시선방향에서물방울입자의속도를표현한것으로방향은레이더로부터멀어지는방향과다가오는방향두가지만존재한다 따라서레이더에서는물체가정확하게시선방향으로이동하지않은경우에대해서는풍속을실제풍속보다과소평가하게된다 그림 레이더시선속도 그림 의왼쪽영상에서보듯이실제바람이검정색화살표라면레이더에서관측하는속도성분은실제바람의레이더시선방향에대한접선성분이다 그림 의오른쪽상하단의두개의영상은서풍이일정하게부는경우레이더안테나방향에따른시선속도변화를나타낸모식도로오른쪽상단그림에서회색화살표는실제풍향인서풍을나타낸다 그리고흰색이레이더시선방향에대한수직성분이며 녹색과붉은색화살표는각각레이더에서관측되는시선속도이다 따라서실제서풍이불어도레이더에서는좌측은레이더로부터다가오는성분 우측은레이더로부터멀어지는성분이관측된다 - 7 -

그림 레이더반사도및시선속도영상 그림 은태풍곤파스사례인 년 월 일 시의반사도와시선속도영상으로당시태풍의중심기압이 태풍눈의내부직경이 외부직경이 이었다 반사도와시선속도영상모두에서태풍의눈이뚜렷하게나타났으며 시선속도영상에서는태풍의중심이이중으로나타나는것이확인가능하다 여기서푸른색계열은레이더로다가오는방향성분이고 붉은색과보라색계열은레이더로부터멀어지는방향성분으로태풍의회전성분이잘나타나고있다 그림 레이더바람장추정 - 8 -

그림 은레이더로바람장을추정하는것에대해간단히도식화한것으로현재기상청에서사용하고있는레이더에서바람장을추정하는기법은 이중바람장이다 와 는단일레이더에서바람장을추정하는기법으로 방법은레이더에코관측방법중 모드에서관측된자료를사용하여같은거리주사원상에서의입자의시선속도를이용하여고도별수평및연직바람을산출하는방법이다 이는수평적으로규모가크고바람의변화가비교적적은강수시스템의경우에주로이용된다 선형바람장을좀더정확하게분석하기위해여러고도각에서관측된데이터를이용하여바람장을산출하는방식이 방법이다 현재레이더별사이트영상에서의바람장보기를선택하면 바람장이표시된다 또한두대혹은여러대의레이더를이용하여바람장을추정할수있다 이중도플러레이더를이용한바람장산출방법은두대의도플러레이더를이용하여같은강수입자의운동을두방향에서관측하여특정영역에대하여보다더정밀한바람장을산출한다 그러나근본적으로이러한바람장의정확도는레이더자체로관측하는시선속도의품질이좋아야하고 시선속도접힘현상이발생하는경우품질관리를통해접힘을풀어야보다정확한바람장을산출할수있다 가 시선속도풍향결정방법 시선속도 의값을갖는등치선 을찾는다 의각지점에서레이더중심을향하는방향과수직방향으로선을긋는다 그은선위에시선속도의음의방향에서양의방향으로향하는쪽으로화살표표시 화살표로풍향을읽는다 그림 레이더풍향결정방법 - 9 -

나 시선속도패턴유형 중심으로판단 직선 고도에따라풍향이불변 곡선 고도에따라풍향이변함 자모양 순전 난기이류 역 자모양 반전 한기이류 그림 시선속도패턴유형 스펙트럼폭 레이더에서관측되는변수중스펙트럼폭은난류의강도가강하거나바람시어 가강할때값이크게나타나는것으로난류성분추정등에활용된다 그림 스펙트럼폭 - 10 -

기상레이더관측전략모든레이더는관측을하기위한스캔전략 이존재한다 기상청에서사용하고있는전체적인스캔전략은크게관측반경과관측고도각수에따라 가지로나뉘며대략적은특성은표 와같다 인천국제공항의 과면봉산레이더를제외한레이더들의관측전략은 가지스캔전략을조합하여매 분마다반복하는것으로구성된다 우선 단거리단일고도각 을매 분마다수행하며다음으로 단거리볼륨관측 을수행하고마지막으로 장거리단일고도각관측 을한다 가지관측모드를모두수행하는데총 분정도의시간이소요되며 다음 단거리단일고도각관측 이시작되는 분까지는 관측을수행한다 표 기상청레이더스캔전략의개략적인구성및특성 인천공항 제외 항목 단거리단일고도각 실시간 단거리볼륨관측 볼륨 장거리단일고도각 관측반경 관측고도각수 고도각범위 관측변수 특성 보다빠른합성영 상제공을위해구성 전체적인기상현상의볼륨관측 합성장생성 넓은영역에서의악기상접근을감시 합성장생성 차원기상현상분 이착에코의제거용 석에활용 도로활용가능 따라서각각의레이더관측소에서관측을수행하고기상레이더센터서버로자료를전송하여자료처리를거쳐산출물을만든후서비스하는시각이각각다르다 특히 볼륨관측은여러개의고도각에대해관측을수행하므로수행시간이 분정도수행되므로실제레이더가관측을시작하여마치는데까지 분가량소요되어예를들어 시 분레이더자료는 시 분에관측을시작하여 시 분에관측이끝나는자료이다 - 11 -

그림 레이더합성자료생성흐름및소요시간 예 레이더합성영상제공시간 관측자료 영상 시 분 품질관리거치지않은영상 시 분 품질관리한영상 시 분 - 12 -

백령도기상레이더백령도기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 현재기상청레이더합성영상의기준고도면은 로실제레이더빔이 를관측할수있는관측거리는약 로실제 영상에서는 가아닌 만관측되는것이며 그이상에나타나는에코는최저고도각에서관측한자료를이용하여표출한다 이영역을 라고한다 한편 오른쪽영상은지형고도자료 를이용하여현재관측전략에대한빔차폐시뮬레이션수행을통해생성한빔차폐지도로오른쪽상단이최저고도각지도이고 오른쪽하단이최적관측고도각지도이다 백령도동쪽으로일부빔차폐가발생하는것을알수있다 그림 백령도기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 13 -

광덕산기상레이더광덕산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 광덕산은특히태백산맥의산악지형으로인하여광덕산서북서쪽과남서쪽으로만최저고도각 도로관측이가능하며동쪽과남쪽으로빔차폐가강하게나타난다 광덕산은산악지형의차폐를최소화하기위해이미관측소의위치가 이상이므로저층의자료를획득하기에는어려움이따르며특히동쪽과남쪽으로는빔차폐로인해관측공백지역이상당하게나타난다 그림 광덕산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 14 -

강릉기상레이더강릉기상레이더는 년 월부터관측을개시하여현재운영중인기상청기상레이더중가장최신의레이더이며 관측고도각이총 개로가장많이관측을한다 관측반경은독도를관측하기위해 로관측을수행하며 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 강릉레이더가반경 로관측을수행하지만독도는강릉레이더에서약 에위치하고있고 도최저관측고도각으로관측을수행했을경우최저빔의중심높이가독도에서는약 높이에해당하므로레이더가관측하는것은독도의 상공의대기의상태를관측한다 의유효반경은약 이며 앞서광덕산레이더가태백산맥으로인해광덕산동쪽과남쪽으로빔차폐가심하게나타났다면 강릉레이더는해안선을따라일부평지지역을제외하고서쪽으로모두차폐지역이다 하지만강릉 속초등의해안지역과동해상으로들어오는강수시스템을관측하기에는적합하다 그러나태백산맥지역으로는강릉과광덕산레이더모두에서관측하기어려운관측공백영역이존재한다 그림 강릉기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 15 -

관악산기상레이더관악산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 그림 는실제관악산레이더에서관측한자료를이용하여작성한지형에코지도이다 관악산레이더는빔차폐와관계없이관악산남쪽으로 송신타워가위치하고있어일정방위각에대해레이더빔을송출하지않는다 관악산은그림 에서보듯이레이더주변수도권영역으로지형에코가매우심하게나타나므로실제로수도권영역의기상에코를정확하게관측하는데어려움이따른다 그림 관악산레이더지형에코지도 그림 관악산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 16 -

오성산기상레이더오성산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 오성산은서쪽의해상으로는관측하기에용이하나동쪽에서남동쪽으로특히산악지형이있어빔차폐영역이있어내륙으로는실제로하층을관측할수있는영역이넓지않다 그림 오성산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 17 -

진도기상레이더진도기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 진도레이더는 년 월 일 의좀더정확한자료를획득하기위하여현재의관측전략으로수정하였다 진도는주로북동쪽이산악지형과남쪽의제주도한라산지역으로빔차폐가나타난다 그림 진도기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 18 -

면봉산기상레이더면봉산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 면봉산레이더는 이상의높은지대에위치하고있어 의유효반경은약 이다 특히 면봉산레이더는다른레이더와다르게하드웨어의문제로관측주기가 분으로고정되어있으며 볼륨관측만수행하여 실시간영상과 영상에는포함되지않는다 또한 분주기의합성영상에서도 분관측주기로인하여 합성영상에서 번에한번씩누락된다 면봉산은 밴드레이더로실제 까지관측하지만신호강도가 밴드보다약하여관측민감도가떨어진다 또한면봉산도북쪽과서쪽으로산악이위치하고있어빔차폐가발생한다 그림 면봉산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 19 -

구덕산기상레이더구덕산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 구덕산은지리산이위치한동쪽과부산북쪽으로산악이존재하여빔차폐가발생한다 그림 는실제구덕산레이더에서관측한자료를이용하여작성한지형에코지도이다 구덕산은특히다른레이더에비해지형에코지도에서보는것처럼부산앞바다에파랑에코가강하게나타나는날이많으며 부산인근과지리산부근등내륙으로도지형클러터로인한오염이나타나는지역이존재한다 그림 구덕산레이더지형에코지도 그림 구덕산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 20 -

고산기상레이더고산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더이다 최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 제주도는약 의한라산이중심에위치하고있어이로인한빔차폐영역이존재하기때문에제주도서쪽과동쪽각각에레이더 대를설치하여운영하고있다 고산은동쪽에한라산이있어한라산동쪽은관측을할수없으며주로남서쪽에서들어오는시스템을관측하기에유용하다 그러나 의유효반경이약 로반경 이상에서관측되는에코는 이상에서관측되는에코로반경 가되면이미고도 이상의기상현상을관측한다 그림 고산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 21 -

성산기상레이더성산기상레이더는관측고도각이총 개이고 관측반경이 안테나해발고도가 인 밴드도플러레이더로고산레이더와기종이동일하고 설치운영일도 년 월로동일하다 관측전략도동일하게최저고도각이 도 최고고도각이 도이다 의유효반경은약 이다 성산은고산과는반대로제주도동쪽에위치하고있어서쪽에위치한한라산으로인하여서쪽지역이차폐영역이다 따라서성산레이더는동쪽의시스템을관측하기에유용하다 다만 고산 성산모두한라산의산악지역부근으로는관측하기어려워관측공백지역이발생할수있다 그림 성산기상레이더관측전략및빔차폐지도 - 22 -

현재관측전략을이용한합성최저고도지도 그림 현관측전략의합성최저고도지도 앞서각레이더별현재관측전략에대해살펴보았다 그림 은이러한각개별레이더를이용하여합성하였을때레이더가관측할수있는최저고도 를나타낸지도이다 그림에서보듯이태백산과소백산맥을따라관측공백지역 붉게나타나는지역 들이많이나타난다 여기서고도는 로지형으로부터의높이를나타낸다 예를들어지리산의경우지리산의해발고도 로부터높이를말한다 즉 붉은영역이 로지리산지형에서 상층부터관측할수있다는것이다 따라서지리산이나태백산인근등의산악지형은특히나 에서의에코가상층을관측한정보이므로정확한강수량추정이어렵다 이처럼레이더에코를분석할때레이더관측전략과관측환경에대한이해도꼭필요하다 - 23 -

레이더자료처리레이더의자료처리과정은각레이더사이트에서관측된자료는자료수집되어품질관리를거치지않은자료는기본영상자료로처리하여웹서버로표출되고 품질관리과정은지형클러터 점에코 파랑에코 이착에코 이상전파에코등비기상에코를제거하여기본영상이미지로웹서버로표출된다 이러한품질관리된자료는 에저장되고다시 로전송되어유관기관으로분배된다 그림 레이더자료처리흐름도 그림 은레이더의자료처리과정이다 각레이더사이트에서관측된자료가 포맷으로센터수집서버인 서버로수집되고수집된자료는품질관리 과정을 각각의서버에서거치게된다 품질관리가종료가되면레이더기본영상을 서버에각각산출하여제공하는데산출물에는기본영상에는합성영상과개별영상이있으며 등분석영상들을생성하여웹서버로전송된다 기본영상이작업이외에도정량강수량추정을위해밝은띠보정 반사도편차보정 면적강우량 누적강수량 등의응용자료를생산하여제공된다 - 24 -

그림 레이더자료처리프로세스 - 25 -

제 2 장레이더영상종류 영상 는 의약어로그림 과같이주어진고도각에서관측된레이더에코를그림 과같이평면상에표출한것이다 는기상레이더에서생산되는가장기본적인영상으로서실시간으로표출된다 는레이더로부터관측레인지가멀어질수록관측고도각이높아지는특징이있다 따라서 영상해석시이러한점을고려하여야한다 그림 는 의한예로강우밴드가북서에서남동으로발달해있음을알수있다 이때강우밴드의북서끝단의고도와남동끝단의관측고도는서로다르다는것에주의해야한다 그림 영상모식도 그림 성산레이더 고도각 반경 표출영상 - 26 -

영상 는 의약어로일정한고도면에대한레이더영상을뜻한다 그림 은같이여러고도면에대한 를합성하여임의의일정한고도면에대한관측영상을만들고 개의고도각에의한높이 에해당하는 나타낸것이다 그림에서와보는바와같이 에서 관측은이루어지지않으므로 개의 관측값으로부터내 외삽한값과 관측값을합성하여 를구성합니다 그림 는 의 의한예로강우밴드가북동에서남서방향으로발달해있다 그림 영상모식도 그림 성산레이더 고도 반경 표출영상 - 27 -

영상 영상은그림 와같이주어진고도각에대해서가장낮은높이에서관측된에코를그림 과같이평면상에나타낸것이다 가장낮은높이의자료이므로지상강수로환산하거나비교에사용된다 에코전체가균일한분포를갖는층상형강수분석에유용하다 그림 영상모식도 그림 표출영상 - 28 -

영상 는그림 과같이관측된강우에코가운데서연직으로가장강한반사도를그림 과같이평면상에표출한것이다 자료와의비교로대류운의발달정도와밝은띠 를분석하는데활용된다 그림 영상모식도 그림 표출영상 - 29 -

제 3 장레이더영상분석시고려사항 레이더강우강도와지상우량의불일치 그림 레이더강우강도와지상우량불일치에대한개념도 원거리상층관측으로하층강수에코미탐지 의경우레이더로부터멀리떨어져있는강수시스템은에코탑높이가낮을경우는탐지가되지않아지상에서는비가오더라도레이더영상에서는강수에코가나타나지않게된다 우리나라는 의예와같이강수시스템보다지형적으로동 서방향의폭이좁기때문에레이더사이트를중심으로동서방향에대해서는 의상황은잘나타나지않는다 하지만겨울철서해상으로한기가확장할때간접적으로 의상황을유추할수있다 그림 는서해상에해기차에의한강수에코가발달했을때의예로써강수에코의높이는 이다 레이더영상에서붉은색네모안에강수에코는관측이되지않지만위성영상에서는서해상에폭넓게적운열이관측되고있어서레이더영상에서는표출되지않는곳에서도강수와관련된에코대가충분히존재할수있음을추정할수있다 한편레이더사이트를중심으로남북방향에대해서는강수에코의높이가낮을경우가끔씩 의상황이나타난다 그림 은서울지역에에코탑 정도의강수에코가관측되고있지만 오성산개별영상에서는관측이되지않는경우를보여준다 - 30 -

그림 좌 레이더반사도 합성영상및연직단면 우 한반도지역적외영상 그림 좌 레이더반사도 오성산개별영상 우 레이더반사도 합성영상 - 31 -

상층에코 의경우는레이더빔이통과하면서강수값을측정했지만빔이통과하는고도아래에서고온건조한공기에의해강수입자가증발하는경우이또한레이더에서는비가오는것으로인식하지만지상에는비가내리지않는경우로상층에코에서많이발생하는현상이다 그림 는경북지역에상층에코가관측된사례로그림 의위성영상에서 해당지역상공에상층운이자리잡고있음을확인할수있고 그림 의연직 단면에서 사이에만에코가분포되어있음을알수있다 그림 레이더반사도 합 성영상 그림 한반도합성영상 그림 그림 의연직단면 - 32 -

지형효과에의한실제강수량과차이 의경우는레이더빔이통과하는높이아래에서산악을따라상승하면서강수시스템이발달하는것처럼지형에의해강수가강해지는경우가있다 이때는레이더가관측한값보다지상에는더많은비가내리게되는경우이다 그림 은 년 월 일아침제 호태풍 메아리 가서해상으로북상할때의레이더영상이다 서해남부해상에태풍의중심부가잘나타나있고 고도바람장에서는저기압성회전의의해남해안및지리산부근으로강한남풍류가형성되어있음을알수있다 그림 은지리산부근을확대해서 분간격으로표출한레이더영상이다 영상에서는 시간동안지리산부근으로강우강도가최대 로표출이되고있었지만 그림 의 시간누적강수량은약 로관측이되어레이더가추정한강수량보다지형효과에의해실제기록된강수량이더많아 의상황이나타날수있음을보여준다 그림 좌 레이더반사도 합성영상 우 레이더바람장합성영상 고도 - 33 -

그림 분간격레이더반사도 합성영상 확대 그림 누적강수량 - 34 -

밝은띠 밝은띠는레이더반사율의불연속면인 기온층이존재할때나타나며특히눈이낙하하면서이층을통과하면반사율이높은물방울로되기때문에레이더에코는유난히강하게관측된다 이강한에코를밝은띠라고한다 그림 밝은띠사례 와연직단면모식도 상층에서생성된눈이낙하하면서 부근에도달하여녹기시작하면에코의강도가뚜렷하게증대되는데 이러한현상은눈이녹을때눈표면에형성된수막이강한반사작용을일으키기때문이다 밝은띠의가장강한에코강도는 온도선이나타나는고도에서아래쪽으로 정도아래부분에서관측된다 레이더방정식에서물방울의유전율은 얼음의유전율은 입니다 따라서눈이녹는고도 또는어는고도 에서비로변하기시작하면 눈표면부터녹기시작하여 눈표면에수막이형성된다 이러한눈표면에형성된수막이강한반사작용을한다 눈이전부녹으면에코의강도는약해지는데 이 - 35 -

는빗방울의낙하속도가커서빗방울의공간밀도가줄어들고 또물방울이될때표면적이감소하기때문이다 그림 눈이나얼음상태의강수가물의상태로변하는녹는층 은계절에따라변한다 기상레이더에서는이러한녹는층을밝은띠로관측하므로 밝은띠의고도는계절에따라달라진다 일반적으로밝은띠가관측되는고도는겨울보다여름이조금높다 레이더에서강한강도의강수에코를관측했을때그에코가실제로강한강수에코로부터관측된것인지또는밝은띠로부터관측된것인지구별해야할때가있다 그림 는 년 월 일 시구덕산레이더에서관측된영상이다 경상도내륙지방에 가넘는강한에코가위치하고있으나 분 강우분포도에서는강한강수량이기록되지않고있으며 강한에코를중심으로연직단면도를보면고도 부근에만강한에코대가위치하고있어전형적인밝은띠에의한과대추정된에코라는것을알수있다 그림 그림 밝은띠레이더영상 - 36 -

작은강수입자 이슬비 에대한과소추정 의사례는이슬비는비교적큰강수입자가지표부근에한정되어나타나기 때문에실제보다과소하게추정되는경우가있다 그림 에서강수에코는서울과경기북부 강원북부지역및경상남 북도동해안지역에서관측이되고있고 그외지역에서는강수에코가거의관측이안되고있다 그러나충청남 북도내륙지역과전북내륙지역및경북내륙지역에서는 미만의이슬비형태의강수현상이지속되고있었다 그림 이것은그림 의위성영상에서우리나라전역에하층운이분포하고있고이하층운에의해강수현상이있었음을보여주는사례로 의상황과같이이슬비는과소하게추정되기때문에레이더영상에서는강수에코가거의나타나지않을수있다 그림 좌 레이더반사도 합성영상 우 한반도지역적외영상 - 37 -

그림 좌 강우감지분포 우 누적강수량 전파굴절 의사례는대기의성층상태 즉연직적인습도와온도차이에의해빔의전파에굴절이발생하고빔의진행방향이정상범위와크게달라지게된다 이러한이상굴절이발생하였을경우는관측범위에있지않은자료가레이더관측자료로표출되어강수분석에지장을주는경우가있다 빛이밀도가다른두매질의경계를통과할때속도의변화로인해굴절하는것처럼레이더빔도굴절한다 레이더빔 전파 이밀도가다른두매질의경계를통과할때굴절현상이발생한다 레이더영상을분석할때맑은날해상에서발생하는에코는이러한굴절현상때문에생기는것이기때문에레이더영상분석시고려하여야한다 - 38 -

과소굴절 표준굴절 과대굴절 레이더 빔갇힘현상 항목 과소굴절 표준굴절 과대굴절 빔갇힘 안정도 표준대기보다불안정 표준대기 표준대기보다안정 N 경도 dn/dz >-39/km -39/km dn/dz<-39/km dn/dz<-157/km 유효레인지 원래보다짧아짐 원래대로 길어질수있지만, AP 의범위에따른다 에코높이 과소측정 정확 과대측정 연직구조 건조단열 ( 초단열온도감률 ), 높이에따른습기의증가 (V 자형 ) - 높이에따른습기의감소, 야간하층온도역전층 출현장소및시간대 사막지역, 산악의풍하측, 특히오후발생 - AP 성지형성에코늦은밤 / 새벽 : 최대늦은오후 / 초저녁 : 최저 그림 전파굴절모식도와정의 가 과소굴절과소굴절은레이더빔이표준대기에서보다지표면으로덜굽어지는경우이다 대기가불안정할때 고도에따른습기의증가가있을때 그리고 의연직경도가 이상일때과소굴절이발생한다 과소굴절은표준대기상태에서관측될목표물을탐지하지못하게하는원인이되며 레이더의유효탐지거리를저하시킨다 즉 빔의과소굴절은레이더빔이표준굴절보다지상으로덜굴절되기때문에표준굴절에서보다높은에코를관측하게되나레이더는표준굴절로인식하여에코를관측하기때문에레이더로측정된에코의높이는실제높이보다낮게인식하여측정하게된다 레이더빔의과소굴절이발생할때에는낮은고도에서관측된에코가실제로는더높은고도에존재하는것이다 그림 - 39 -

과소굴절이일어날수있는상황 고도가높아짐에따라습도가증가하는 V 자형연직구조 사막지역 산악의풍하측 그림 과소굴절개념모식도 나 과대굴절대기상태가레이더빔을표준대기보다더많이지표면으로굴곡시키는경우는과대굴절이다 의경도가 보다작으면과대굴절이일어나게된다 현대기가표준대기에비해상대적으로안정되어있을때이런상황이발생하며관측반경을확장시키는결과를초래하는것이다 만약과대굴절층이지표면에접해있으면레이더관측범위는표준상태의약 까지확장되기도한다 과대굴절이일어나는상황에서레이더로에코의고도를관측하면실제에코높이보다더높게관측된다 과대굴절은표준대기때에비하여빔이지표면에더근접해있기때문에에코탑을찾기위해서는표준대기때보다더높은고도각까지안테나를올려야한다 그림 과대굴절혹은빔갇힘현상이일어날수있는상황 더운공기 바람 찬공기 더운공기 차가운지표면 바다 육지 높이에따라습도가급격히감소하는야간하층온도역전의발달 온난건조한공기가차가운지표면으로이류할때 온난건조한대륙성기단하층에서내륙쪽으로움직이는한랭한습윤공기를가진해풍의발달 그림 과대굴절개념모식도 - 40 -

과대굴절발생조건 고도에따른상대습도감소 고기압권내의맑은날씨 찬해수면위로따뜻한공기이류 지면복사냉각 역전층 주로늦은밤이나새벽에강하게탐지 갑작스러운반사도변화 연직 수평방향으로반사도불연속 움직이지만위치변화작음 에코탑의높이낮음 도플러속도 내륙 부근 해상 이상 약한강수에코강도와비슷 다 이상굴절판별법이상굴절또는빔갇힘현상을손쉽게판별할수있는두가지방법이있다 첫째는 를계산하여판별하는방법이며두번째는바로단열선도에서판별하는방법이다 단열선도에서고도에따라온도선이급격하게증가하고 이슬점온도가급격하게감소하는연직구조를보일때 이러한변화아래부분에서빔갇힘현상이발생한다 빔갇힘현상 이상굴절또는 Ducting 을판별할수있는방법 : 1) dn/dz 2) 단열선도 그림 이상굴절개념모식도 - 41 -

그림 은충정도와전라도내륙지방으로이상굴정에코가관측된사례다 레이더영상에는약한에코가형성되어있으나위성영상에서는하층운이없으나레이더영상에서는약하게관측되고있다 오성산레이더영상에서도내륙지방으로폭넓게약한에코가위치하고연직 이하로낮은에코가분포하고있는것으로관측되고있다 오산단열선도에서고도에따라온도선이급격하게증가하고 이슬점온도가급격하게감소하는연직구조를보고있어이상굴절에의한원인으로발생하였다 a) b) c) d) e) 그림 합성장 합성영상 오성산레이더 연직단면도 오산단열선도 - 42 -

지구곡률에대한상대적인전파경로지구곡률효과는레이더빔이직진한다고가정하더라도지구의곡률에의해서빔이레이더에서멀어질수록지면으로부터의높이는증가하는현상이다 지면을평면이라고가정할때표준대기에서거리에따른빔의중심고도는다음그림과같다 일반적으로레이더관측반경이 이면 고도각이 도일때빔의고도는반경 에서 에서 에서 이다 영상을볼경우 레이더사이트에서거리가멀어질수록즉 영상의중심에서바깥으로갈수록지구곡률효과에의하여레이더빔고도가높아진다는사실을고려해야한다 그림 그림 지구곡률에의한레이더빔모식도 강수에의한전파감쇄그림 과 은강수에의한감쇠효과를나타낸다 그림의가로축은거리 세로축은강우량 을나타내며 실제강수량은실선으로표시하였다 그림에서서로다른파장을사용할경우어느정도의감쇠가나타나는지얼마만큼실제강수량과가깝게관측되는지살펴보도록하겠다 우선긴파선으로나타낸파장 라고표기된 밴드레이더를사용하여강수량을추정할경우 실제강수량과거의비슷한강수량을모의하는것을알수있다 라고적혀있는 밴드레이더를사용할경우 까지는실제강수량과비슷하게모의하고있지만 거리가멀어질수록실제강수량보다훨씬작은강수량을모의하고있는것을볼수있다 거리에서실제강우량은약 임에도 - 43 -

불구하고 밴드레이더를사용하여관측할경우 약 로관측하여실제강수량과거의두배정도차이가나는것을볼수있다 에해당하는 밴드레이더를이용하여강수량을관측한결과를살펴보면레이더사이트로부터약 까지는실제강수량과거의비슷한값을관측하고있다 그런데이이후로는실제강수량과큰차이를보이고있다 거리 에서실제강수량은약 이지만파장 인 밴드레이더에서는약 의비가내린다고관측을하고있다 그림에서특이한점은 보다더먼거리에대해서는강수량을전혀탐지하지못한것을알수있다 밴드파장대에서는이처럼강수입자에의한감쇠가크다는것을잘보여주고있다 그림 강수에의한감쇄효과 그림 밴드와 밴드의강수에의한전파감쇄사례 - 44 -

제 4 장무강수에코식별 채프에코 상대편레이더에탐지되어공격의대상이되는것을방지하기위해이용 작은알루미늄금속조각 유리섬유나합성수지에금속을증착시켜제작 전파의파장에맞춰일정한길이로잘라서채프카트리지에넣어발사 채프의길이가레이더파장의절반일때 반사효율이좋음 군사목적으로살포된항공기의채프가기상레이더의에코로탐지 기상실황감시및정량강수추정오류 수치모델입력자료혼란초래 그림 채프살포모식도및관련사진 채프에코의확산특징 처음에고도 에서점모양 시간이지나면서풍향을따라확산 확산시간 시간 최대 시간 확산크기 초기 좁고길게확산 수십 수백 반사도 초기 점차감소 확산거리 약 최대 강한반사도에도불구하고지상에서강수가관측되지않음 그림 채프에코확산모식도 - 45 -

채프에코발생사례 지속시간 시간이상 시간이후길게퍼지면서에코강도약해짐 그림 채프에코발생사례 - 46 -

이착에코 이착에코발생원리 레이더수신기가열려있는시간동안목표물을찍고돌아올수있는최대거리까지만관측 최대거리보다멀리있는목표물로부터온에코가마치최근에도달한에코처럼레이더스코프에표시 그림 이착에코발생원리 이착에코특징 에코가레이더빔방향으로가늘고길면서빗살모양으로나타남 에코모양이뚜렷하지않고 반사도가보통낮게나타남 에코의연직단면을보면에코최고점이불규칙하게나타남 레이더의고도각을높이면에코가사라지는경우도있음 그림 이착에코사례 - 47 -

지형에코 레이더빔의부방사부가저고도각에서레이더부근의지형 건물등에부딪혀나타남 지형에코는레이더에서가까운거리에서주로나타남 과대굴절에의해서레이더빔이표준상태보다더많이굴절하면서멀리있는지형까지탐지되어지형에코가더많이관측될수있다 그림 지형에코의신호처리기적용전후비교사례 파랑에코 파랑에코발생원리 레이더빔의부방사부가파도에부딪혀서되돌아온에코 파고가높을수록반사도가강하게나타남 그림 파랑에코관측모식도및관측영상 - 48 -

파랑에코특징 파랑에코가나타나는형태는해수면에대한레이더빔의입사각 해면상태즉파도가치는강도 파도의진행방향 풍향 풍속 레이더의특성과관련 반사도강도는해상상태에따라다르지만강하게나타나는경우 이상까지도나타난다 파랑에코는일반적으로첫번째고도각에서나타나지만두번째고도각까지나타나는경우도있음 그림 구덕산레이더파랑에코관측사례 그림 구덕산 고산 성산레이더파랑에코관측사례 - 49 -

태양섬광에코 일출이나일몰시간태양의고도각이낮을때레이더빔에태양에너지가관측되어나타나는에코 레이더관측영역의중심에서부터가장자리까지좁은영역으로나타남 그림 태양섬광관측사례 전파간섭 레이더빔이다른전파의방해로인해나타나는에코 보통 영상에점선으로나타나거나짧은파선의나선형태 간섭이심한경우거의직선형태로강하게나타나기도함 그림 전파간섭사례 - 50 -

이상전파에코 이상전파에코발생원리 고도에따라습도가급격히감소하거나기온이급격히낮아지는대기 레이더빔이평균적인대기에서보다지표면쪽으로과대굴절 보통때관측되지않는산이나언덕이레이더에코로탐지 그림 이상전파에코발생원리모식도 이상전파에코사례그림 은이상전파에코사례로제주동쪽해상에에코가나타나고있으나시선속도 로에코의움직임없고 고도각을조금만올려도에코가나타나지않는다 흑산도단열선도에서하층에기온역전층이형성되어있어빔갇힘에의한이상전파에코이다 그림 이상전파에코발생사례 - 51 -

상층에코 상층에코발생원리 지표부근의대기가건조하고온도가높아서강수입자가지면에도달하기전에증발하거나공중에뜬층상형에코 강수유무판단이어려움 상층에코발생조건 온난저기압의온난전선접근에따라 단계에서발생 고기압가장자리 대기중에떠있다가지상의불안정요소가강화되면약한강수가동반되기도함 그림 상층에코모식도 연직단면도 - 52 -

제 5 장레이더영상분석방법 기상레이더의장점은강수를포함하고있는구름대의입체적인상황을실시간으로가장잘표출할수있다는점이다 그러한구름대는레이더영상에서강수에코로나타나고강수에코영상을분석할때도움이되는일반적인몇가지사항을설명하고자한다 강수에코이동속도계산 그림 분간격레이더반사도 합성영상및연직단면 강수에코가체계적으로접근해올시강수에코이동속도는두영상에서에코가관측된위치로알수있다 계산하는방법은강수에코의시간적인분포를통해이동방향이결정되면 시간간격의두레이더영상에서첫영상의에코전단부위치를파악한다 그리고한시간뒤의영상에서에코전단부위치가파악되 - 53 -

면두지점을연결하는연직단면영상을불러오면연직단면에서거리를알수있다 예를들어그림 에서제주도로동진하는강수에코의경우한시간간격으로에코전단부위치를파악하고 연직단면영상을불러왔을때거리가약 이므로이강수에코의이동속도는약 가된다 강수에코강도변화감시 대류셀과밝은띠 강수에코의강도는두가지측면에서감시가필요하다 첫째는강수에코의평면적인강도변화이고 둘째는연직적인강도변화이다 그림 에서강수에코가이동하면서평면적으로강도가약화되는모습을확인할수있고 연직으로도강수에코의강도가약화되는모습을알수있다 그림 경기만지역 분간격레이더반사도 합성영상및연직단면 - 54 -

그러나 어떤상태에서는강수에코가매우강하게표출되어예보자들을당혹케한다 그림 에서제주도서쪽해상에서강수에코가매우발달하는것처럼보이나연직단면으로확인하면상층의일정고도에서만강하게표출되고있는것으로알수있다 이는바로브라이트밴드가형성되었기때문에나타나는현상이다 다음절의밝은띠에코참고 따라서이러한경우강수에코의강도변화를판단할때는연직적으로강수에코가어떻게분포하고있는가를잘살펴보아야한다 여름철에는대부분강수에코가발달하면상 하연직으로발달을해서대류운형태로관측이되지만 그외계절에서는반드시그렇지만은않기때문에주의가필요하다 그림 에서고도 부근에서강하게표출되고있으므로 부근에서녹는점고도가형성되어있음을유추할수있고 이를확인하기위해서 분석자료중 고도 기온 상당온위자료를이용하면제주도서쪽해상의등온선이 임을알수있다 그림 그림 제주도부근 분간격레이더반사도 합성영상및연직단면 - 55 -

그림 고도 기온 상당온위 - 56 -

바람자료이용기상레이더는반사도 에기인한강우강도 를추정할수있는정보외에도바람장도입체적정보를제공한다 그림 는 년 월 일아침제주도부근에장마전선이위치할때의강수에코분포이고그림 은비슷한시간대의지상일기도이다 각영상은고도 부터 까지의수평바람장자료를포함하고있다 수평바람장을보면 부터 까지저기압성흐름이존재한다는것으로파악할수있다 따라서레이더에서관측된수평바람장을통해서일기도에서표현되지못하는작은영역에서의바람정보및기압계를추정할수있다 그림 제주도부근레이더반사도 및바람장 고도 합성영상 - 57 -

그림 지상일기도 - 58 -

제 6 장분석사례 단세포뇌우 단세포뇌우의구조및발달과정뇌우는습하고따뜻한지면의공기와상층의건조하고차가운공기 대류불안정 가있을때발달한다 상승은수증기를응결시키고물방울을형성한다 뇌우의발달단계는적운 성숙 그리고소멸단계등 단계과정을거친다 적운단계 적운단계는구름이상승류에의해발달하기시작한후약 분동안이다 이단계는밀도차와역학배경 하층수렴 상층발산 에의해더욱왕성해지는상승류로만구성되는단계이다 강수는상층에서형성되나강한상승류에의해부유하게된다 처음으로탐지할수있는레이더에코는구름의중간과상층부근이다 이것은초기구름형성으로부터 분정도짧은시간이지나면가능하다 강수가상층에서형성되고중력과상승류를이기고지면에까지도달하면제 단계인성숙단계 로접어든다 성숙단계 성숙단계는가장격렬한단계이며상승류와하강류가공존한다 하강류 는많은과정에의한결과이지만주로강수증발에의한냉각에의해유도되는밀도차에기인한다 강한강수역은하강류아래지표면에서나타난다 소멸기 상승류가모두사라지면습기의유입이중단되고 강수과정도끝나게된다 하강하는강수입자가없으면 하강류역시약해지기시작한다 단지약한강수가지상에떨어질뿐이다 이제하강류가탁월하기때문에구름은점차엷어지고결국에는사라지게된다 이러한고기압 중규모 은하강류의하부에위치하고있으며 이는승화에의해냉각된공기가하강하면서지상부근에쌓여물방울모양처럼형성되는것이다 유출된차가운공기는지면으로내려오면서모든방향으로확산되어나간다 뇌우세포의평균생애는약 분이다 그러나또다른세포를계속발생시키면서수시간지속되기도한다 - 59 -

단세포뇌우의발달과정 - 60 -

단세포뇌우통과시 및기상변화 하강류 강하고돌풍성의지상바람은하강류에기인한다 차가운하강류가뿜어나오는전단은돌풍전선 또는유출경계 라불린다 위험한바람의쉬어가이부근에존재한다 하강류의강도 결과적으로지상바람의강도 는다음과같은두인자에의해영향을받는다 강수가강하면강할수록하강류도강하다 건조공기의유입은증발냉각을유발하고구름내에서대기의밀도차가증가한다 따라서그차가운공기가가라앉고더나아가서는하강류를강화시킨다 때로는하강류가 이상되는것도있다 뇌우통과시연직순환운동모식도및기상변화 - 61 -

사례분석 사례 년 월 일사례로아래그림에서경기남부와전라북도부안에서단세포뇌우가위치하고있다 시간누적강수량은경기남부송탄지점에 의강수량을기록하였고 부안지역은 로비교적적은양을보여송탄지역이더강한단세포뇌우로분석된다 경기도송탄지역은시간당 의강한에코가위치하고 같은위치에낙뢰영상과위성영상에서도매우강한구름과낙뢰현상이함께국지적으로나타났다 분포도 레이더합성영상 위성강조영상 낙뢰영상 - 62 -

레이더에코및 시계열 년 월 일 시 분에충청남도천안부근에약한에코가형성되어발달초기의형태를보이고있다 점차이에코는북동방향으로진행하면서 시에는비교적강한단세포셀로발달하였으며 시 분에는에코가분산되는경향을보이면서약화되었다 에코가가장강했던 시경기도평택시서정동에위치한송탄 시계열에서기온이 에서 로 하강하였으며 풍속은 의강한강풍현상과함께지상의풍향도북풍에서남서풍그리고동풍으로급변하였다 따라서강한돌풍성의지상바람은하강류에원인으로분석되며 차가운하강류의돌풍전선 형성과위험한바람의시어도관측되어단세포뇌우의통과시나타나는기상현상으로분석된다 - 63 -

시간강우강도분포도 오성산레이더반사도 시선속도 연직단면자료 - 64 -

충청남도천안지방에약한강수가시작되어경기도평택지방으로이동하면서 년 월 일 시에시간당 가넘는강우량을기록하였다 강수현상이가장강했던 시의오성산레이더반사도와시선속도를분석하면 반사도가 수평규모 의컴마형대류성에코에속한다 강한에코가연직으로 까지분포하였고에코최고높이는 가넘었다 시선속도에서가장강한에코가위치한지역에 의시선속도선을기준으로위쪽은레이더로부터다가오는푸른색폐색영역이나타나고 아래쪽은레이더로멀어지고붉은색폐색영역이나타나매우강한수렴이나타나고있다 연직단면도에서도하층수렴과상층발산이강하게형성되어있음을알수있다 아래그림 은오성산레이더에서관측된시선속도의경기도평택부근을확대한영상이다 고도각 는연직고도 고도각 는연직고도 에대한레이더바람자료이다 적색계열은레이더로부터멀어지는영역이고녹색계열은레이더로부터다가오는영역을의미한다 녹색과적색이인접한곳에서강한수렴역이위치하고있다 연직단면도에서수평으로 내외의지역에서강한수렴역과함께상층에는발산이위치하고있다 하층수렴에의한시선속도가 로나타났다 - 65 -

오성산레이더시선속도자료 오성산레이더관측고도각 - 66 -

는오성산레이더의반사도와시선속도자료를단세포뇌우의발달초기부터소멸까지의영상자료이다 년 월 일 시 분에충청남도북부지방에작은에코들이점차발달하여하나의점에코로합쳐지면서단세포뇌우로발달하였다 충청북도북부지방에위치한점에코는 이상의강한컴마형에코로변형되어북동진하여경기도평택부근에서가장발달하였다 또한시선속도수렴역이가장강한곳에서에코강도도강하게나타났다 은오성산레이더연직단면도영상이다 발달초기적운단계로 월 일 시 분연직단면도고도 에서바람시어가나타나고있으나 고도 이하에는노란색계열로레이더로부터멀어지는영역만나타나고있다 반사도연직단면도에서도 부근에약한에코가나타나고있으나하층까지이어지지않고있어상승류에의한적운단계로분석된다 성숙단계인 월 일 시에는하층에서강한수렴이일어나고상층에는발산이위치하고있다 반사도연직단면도에서도 이상의강한에코가하층에서상층 까지연직으로발달되어있는모습을볼수있다 따라서하층의강한수렴과상층의발산이위치하여단세포뇌우의연직단면을잘나타내주고있다 뇌우의소멸기인 시에는하층의수렴이약화되고상층에서도발산이약화되었다 반사도연직단면에도 로전시간보다많이약화된모습을볼수있다 - 67 -

오성산레이더반사도 시선속도 오성산레이더반사도 시선속도연직단면도 - 68 -

분석요약종관분석 월 일 시 분태안반도부근에서발생 바람 순간최대풍속송탄 평택 강수 시간강우강도 기온 기온이 에서 로 급하강 레이더분석 강한단세포뇌우로경기남부평택지역에영향을줌 셀의크기는반경 연직 이상 연직단면도에서하층의강한수렴과상층발산장형성 하층에서저기압성바람시어형성 하층수렴에의한시선속도 점에코형태에서컴마형에코형태로변환 결론이사례에서는 시계열에서강한하강류에의한풍속이 이상급격히높아지고기온은 의급하강하는현상과동일하게단세포뇌우가발달초기나통과시점에서하층수렴과상층발산현상이레이더연직단면도에서잘나타났다 따라서단세포뇌우의구조와발달과정에서나타날수있는하층수렴과상층발산및하층수렴에의한강한돌풍성바람을레이더시선속도자료를활용하여입체적으로분석할수있었다 - 69 -

다세포 뇌우 다세포뇌우의구조및발달과정심한뇌우는심하지않는뇌우에비해더욱큰불안정을요구한다 상승류는떨어지는강수입자를이기고계속상승류의핵심부분을유지해야만한다 대기중층 뇌우의높이에따라결정됨 의강한바람이필수적이다 이러한바람은상승류의앞부분인하강류지역으로강수입자를운반한다 이것은건조한대기중층대기바람이또한상승공기와대기중층간의밀도차를증가시킴으로써상승류를역학적으로강화시킴을의미한다 다세포뇌우연직단면도 - 70 -

다세포뇌우의구조및이동 다세포뇌우의특성 여러개의대류세포로구성 수명 시간 수평규모 수십 개개의단세포뇌우 평균풍향 전체뇌우 평균풍향의오른쪽방향 - 71 -

다세포뇌우사례 사례 누적강수량및일기도 년 월 일일누적강수량분포에서남부지방을중심으로 의강수량을기록하였다 가장많은내린지역은전라북도남쪽에위치한정읍 임실 내장산지역을중심으로많이내렸으며 시간누적강수량에서도임실 지점에서 의강수량을기록하였다 강수현상이가장강했던 월 일새벽을중심으로정읍과내장산 지점시계열에서새벽 시부터 시까지 개의강한강우강도를기록하였다 이는여러개의대류세포가같은방향으로이동하면서강수를기록한것으로분석된다 한반도일기도에서한만북경에저기압이위치하고일본열도부근에고기압이있어남고북저의패턴에서서해남부해상에서따뜻한남서류가유입되고서해북부해상에서는북서기류가만나면서다세포형태의대류세포를형성하게되었으며 지속적인남서류의유입으로계속해서상승류를유지시켜대류세포를활성화시킨것으로분석된다 일누적강수량및 시간누적강수량분포 - 72 -

정읍 내장산 시계열 한반도일기도및바람벡터 - 73 -

위성영상수증기영상채널에서발해만으로부터건조역이남동진하여서해남부해상까지확장하고있으며 서해남부해상에서대류운이발달하여동진하여남부지방으로이동하고있다 서해남부해상에작은대류운들이건조역가장자리를따라남쪽에위치한고기압으로부터남서류와만나는부근에서다세포뇌우로발달하였다 강조영상에서대류운의운정온도가 로높게나타나는부분들이동쪽으로이동하면서점차발달되는경향을보이고있다 적외영상및강조영상 - 74 -

수직측풍장비 은대류셀들이유입되는길목에위치한군산수직측풍장비의연직바람과연직시어에대한자료이다 일 시부터 시까지연직바람에서속도수렴이나타나고있고 강수시작전에는남서류가지속적으로유입되었고 고도 이상에서 의강한바람이나타났다 다세포뇌우들의이동방향은고도 이상의풍향을따라서쪽에서동쪽으로이동한것으로분석된다 연직시어에서도고도 이하에서 의강한시어가나타났다 군산수직측풍장비연직바람및시어 - 75 -

레이더자료를이용한강우특성분석서해남부해상에서직선형태로강한대류셀들이남부지방으로유입되고있다 강수에코의길이는 내외 폭은 의다세포뇌우들로분포되어있다 해상에서의강한에코가지속적으로발달하면서남부내륙지방으로이동하는하였다 레이더합성영상 - 76 -

강한강수에코대가해상에서내륙으로유입되기시작한시점 월 일 시의오성산레이더의시선속도와 반사도영상이다 시선속도 속도값을나타내는적색선이 자형태로온난이류에의한강수형태로분류될수있다 오성산레이더가장자리부근의해상에서 이상의시선속도가보이는것은고도 에서하층제트가형성되어있음을알수있다 해상에서의시선속도가강하고상대적을약한부분이혼재되어있어바람의시어가나타나고있다 이러한원인으로대류세포를지속적으로그세력을유지시키는요인으로분석할수있다 오성산레이더 시선속도및 - 77 -

은 년 월 일 시오성산레이더반사도와시선속도연직단면도이다 해상에위치한 이상의강한에코는연직으로 까지성장해있고 수평으로 내외의거리를두고있다 시선속도에서전반적으로 고도부근에하층제트축이형성되어있다 시선속도연직단면도에서강하게발달된에코부근의보라색영역과푸른색영역이접하는부분에서연직으로속도수렴역이존재하고있다 이는시선속도분석에서수평바람시어와남서류와북서류의수렴에의해대류세포가크게발달하는것으로분석되지만이와더불어연직으로도속도의수렴이나타나는곳에서더욱더크게발달하는것으로분석된다 오성산레이더시선속도및 연직단면 - 78 -

은오성산레이더의 분간격시선속도영상이다 해상에서고도 에서 일 시보다 시가가까워질수록보라색영역이넓어지고있다 이는하층제트의폭이점점넓어지는것으로하층제트가강화되고있음알수있다 시와 시에는 자형태로온난이류로분석되고그이후 시부터 시 분까지는 의시선속도가열린괄호모양 으로나타나고 양의시선속도영역보다레이더로다가오는음의시선속도영역이더넓게나타나바람이수렴되고있어내륙으로침투하는에코의형태를유지시켜주는원인으로볼수있을것이다 오성산레이더시선속도 - 79 -

는진도레이더의 월 일 시시선속도와반사도자료이다 오성산레이더의시선속도영상과비슷한모양을나타내고있다 진도레이더의시선속도에서도고도 에하층제트가형성되어있으며 반사도영상에서도크고작은대류세포들이점차남부지방으로유입되고있다 대류세포들의이동방향은대기중층의풍향을따라이동되는경우가많은데 이사례에서도시선속도가서쪽에서동쪽으로움직이고있어시선속도방향과에코의이동방향이같은방향으로진행하고있다 진도레이더 시선속도및반사도 - 80 -

은 년 월 일 시진도레이더에서관측된에코축을중심으로남북방향의시선속도와반사도연직단면이다 연직반사도는고도 까지형성되어있으며 의강한에코는 로높게형성되어있다 수평거리는 내외로매우좁게형성되어있다 시선속도연직단면에서에코축을중심으로남쪽에는레이더로부터멀어지는노란색영역과에코축북쪽에는레이더로부터다가오는녹색영역이접하고있는부분에서고도 까지수렴역이형성되어있다 이러한원인은시선속도에서남쪽에서남서류가유입되고북쪽에서북서류가수렴되는부분을레이더시선속도연직단면에서잘나타내주고있다 진도레이더시선속도 반사도및연직단면도 - 81 -

분석요약 종관분석 북고남저의기압패턴 수증기영상건조역가장자리 강조영상대류운운정온도 고도 이상에서 의강한바람 고도 이하에서 의강한바람시어존재 레이더분석 강수에코길이 내외 폭 개의대류세포로구성 이상의강한에코 연직으로 수평규모 내외 시선속도 자형태로온난이류에의한강수형태 시선속도수평바람시어존재 시선속도연직속도수렴역존재 시선속도남서류와북서류의수렴역형성 - 82 -

스콜라인 발생 대규모또는 β규모 수렴선 예 한랭전선 을따라발달 호우시스템의진화 수명 이동 호우시스템은스콜선을따라발생하고각시스템내에호우세포들이존재 호우시스템의폭은밴드형보다크고수시간지속 호우시스템의이동은스콜선의이동방향을따름 대체로빨리이동함으로써대류밴드보다는적은강수량을누적시킴 구름무리유형호우시스템내에서도스콜라인형호우계가발생 호우시스템의발생과발달의핵심사항또는징후 대규모또는 β규모수렴선 스콜선북쪽의 하층흐름 스콜라인들은강렬한대류세포들의좁은밴드에서시작해서시간이지남에따라점점더약화된시스템으로된다 스콜라인에서발달할수있는구조는하층에서연직바람시어의크기에강하게의존한다 강한시어의환경은더강하고더오래지속되는대류세포들로구성된라인들을생산한다 그림 스콜라인생성 발달 쇠퇴기의모식도 - 83 -

스콜라인사례전선을동반한저기압이원산만에중심을두고한랭전선이원산만에서서해상으로형성되어있다 위성의강조영상에서도한랭전선이위치한지역에강한대류운이발달하고있다 사선으로누운형태의한랭전선은시간당 내외의강한강수현상을나타내며시속 속도로남동진하고있다 한랭전선에의한스콜라인이전시간보다폭이넓어지면서전면에서시간당 강한에코가위치하고 후면에는층상형강수에코가형성되어있다 스콜라인은일자형태의에코로길이는 폭은 지만강한밴드가위치한폭은 내외로남동쪽으로일정한속도로이동하고있다 그림 스콜라인사례 - 84 -

이중레이더바람장과 바람장을비교해보면서 북서에서남서계열로바람시어가나타나는지역에강한대류셀들이형성되어있다 이중레이더바람장에서는한랭전선전면에서남서류가나타나는것은 바람장과일치하나후면에서바람은북서계열바람보다서풍이나타나다소차이를있다 그림 와이중레이더바람장 와 바람장 - 85 -

한랭전선이군산지역을통과할시점인 년 월 일 시의군산을중심으로한연직단면이다 군산수직측풍에서 시 분경연직바람시어가고도 까지형성되어한랭전선이통과하였음을알수있고 레이더연직바람장에서도군산지역에위치한곳에서강한시어역이동일하게나타났고 강한에코가위치한곳에서강한상승역이존재하고있어계속하여발달하면서남동쪽으로이동 (a) (b) (c) 그림 군산수직측풍자료 - 86 -

구름무리 발생 몬순전선 기압골의남부또는동부등에서발생 다양한발생모습 예를들어 여러개의 형뇌우들이모여군집으로발달하거나 서해상으로부터이동해오는 또는다시발달하는 등다양한형태 호우시스템의구조 진화 수명 이동 매우조직화된모습을갖는것들로부터 내의각강수계가별개로진화하는듯한모습을갖는것까지다양한구조 기류를따라이동하는호우세포들로부터 조직화된내부순환구조에의해호우시스템이이동하는모습등다양한이동패턴과진화모습 호우계의수명이상대적으로긴경우가많음 구름무리유형의강수계가가장많이발생하지만그구조와진화에대한이해가가장미흡 구름무리사례 운정온도 구름무리발달 진도레이더영상에서강한대류가나타남 스콜선처럼조직화 강수강도 띠는남동진 전체시스템은동진 대류지역의북쪽에층상형강수가나타남 약한기압골과약한기압경도력상황에서발달 그림 위성강조영상 진도레이더영상 - 87 -

대류밴드 발생 대규모수렴과대류운의상호작용 수렴선을따라급격하게발달하는경향 호우시스템의진화 수명 이동 호우세포는수십분 수시간 예 시간 지속 호우세포들은밴드를따라이동 하층의 를따르는경향 밴드자체도셀이동방향의약간동쪽으로이동하는경향 예 셀이동은북동향 밴드는동향이동 정체적특징이강하여밴드지점에많은양의강수를발생시키는경향 밴드여러개가합쳐지면서구름무리유형을형성하기도함 호우시스템의발생과발달의핵심사항또는징후 대규모수렴지역에서 γ 규모대류운발달과빠른이동 선상으로발달하는수렴선의발생 대류밴드사례 충북지역 이상강수 최대강수강도는 일 해안지역에서띠형성 개의세포가북동진하면서내륙으로확장 상륙하면서발달하고뚜렷한대류띠형성 북동쪽으로이동하면서세포는더욱발달 그이후선상대류는세포형태에서선형태로변형 선형구조 끝에만세포구조폭 길이 이후대류띠는넓어지고약해져서소멸 위성영상 띠가뚜렷하지않음 심층대류 운정고도 - 88 -

그림 년 월 일 오성산레이더 그림 년 월 일 강조영상 - 89 -

호우시스템종류별특성 유형모양및크기이동지속시간 고립형 뇌우 특정모양없음 수 기류의흐름을따라이동수십 분 수시간 시간 지속 대류밴드 선형 폭 길이 밴드에평행하게이동 대류밴드내각세포들은기 류를따라이동 수십분 수시간 약 시간 지속 스콜선 선형 폭 길이 선에수직으로이동 선내각세포들은선을따라 이동 수시간지속 구름무리 계란형 위성영상에서운정온도가 이하인구름의크기가 이내 저기압시스템이나전선에수시간지속포함되어이동 호우계의수명이 구름무리내각세포들은다상대적으로긴경우양하게이동 스콜선이동 회가많음 전 평균기류 등 - 90 -