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소용돌이도(와도: vorticity)

바람의 방향과 속도의 변화에 따라 발생하는 회전 운동을 보여줌.

 기압골 (trough)에는 반시계 방향으로 회전하는 저기압성 소용돌이도가 위치

 기압능(ridge)에는 시계 방향으로의 회전하는 고기압성 소용돌이

 집중호우 분석에 적절하지 않아 하층수렴, 풍속 등을 참고해야.

 

500hPa 소용돌이도(vorticity; 10-5 s-1)

 500hPa 면의 공기덩이가 갖는 상대와도의 분포를 2 × 10-5 s-1 로 표시

   여름철 1000hPa - 500hPa 층후

   겨울철 1000hPa - 700hPa 층후

 

아래 그림 9와 같이 골과 능에서 각각 회전에 의한 양의 값과 음의 구역이 나타남.

우리나라 상층은 강한 편서풍으로 서에서 동으로 이동하는 기류가 우세하므로 고도장이나 유선에서 회전성분이 뚜렷이 드러나지 않는다. 하지만, 소용돌이도장에서는 회전성분에 속도값이 크게 작용하므로 상층 기압골과 구름대를 찾는데 효과적이다.

 

소용돌이도 방정식을 사용하여 소용돌이도 이류를 수렴과 발산으로 표현할 수 있다.

예를 들면, PVA(Positive vorticity advection)나 NVA(Negative vorticity advection)는 보통 상층의 발산이나 수렴을 나타내기 때문에 연직운동과 고·저기압 시스템의 발달·소멸, 기압골의 이동방향을 분석하는데 사용한다.

공간 규모의 차이로 인해 집중호우 분석 등 국지일기 분석에 500hPa 소용돌이도장의 사용은 적절치 않다. 이외에도 850hPa 수렴과 등풍속, 300hPa 발산과 제트(등풍속)분석 등이 있다.

 

보조일기도들은 각각의 특징이 있기 때문에 계절적 특징, 시스템의 특징 등을 이해하고 분석에 사용해야 한다. 예를 들면,

겨울철은 대류권계면이 300hPa 부근이므로 상층제트기류와 발산구역 분석은 300hPa 고도장으로,

여름철은 대류권계면 고도의 상승에 따라 200hPa 고도장을 이용하는 것이 좋다.

지상부터 상층까지 잘 조직된 저기압시스템의 영향을 받는다면, 와도분석이 필요하나,

여름철 집중호우 분석에는 와도 분석보다 하층수렴, 풍속 등을 참고하는 것이 좋다.

여름철 소나기 예보에는 SSI가 적절하나 저기압 시스템에 의한 강수 예측에는 적절치 않다.

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 기상청 예보기술팀, 2011: 2011년 손에 잡히는 예보기술
  • 홍성길, 1995: 기상 분석과 일기예보, 교학연구사
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  • White. A. B., D. J. Gottas., A. F. Henkel., P. J. Neiman, F. M. Ralph., and S. I. Gutman, 2010: Developing a performance measure for snow-level forecasts. J. Hydrometeorology, 11, 739-753.
  • ________, _______, E. T. Strem., F. M. Ralph, and P. J. Neiman, 2002: An automated brightband height detection algorithm for use with Doppler radar spectral moments. J. Atmos. Oceanic Technol., 19, 687-697
 
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700hPa 상승속도

시간당 기압변화(hPa)를  기압이 감소(상승기류)하는 구역을 채색하여 보여 준다.

 

아래 그림 8:  2010년 9월 21일은 서울을 중심으로 중부지방 호우 사례

700hPa의 상승류 중심이 중부 지방에 위치

중심 최대 상승구역이 시간당 44hPa. 이 정도의 기압변화만으로는 연직으로 급격히 발달한 뇌우와 호우구름 형성을 설명하기 어렵다.일반적으로 연직운동의 크기 규모는 수평운동의 1/100 정도로서, 수평면에서 대기의 풍속이 어떤 지점에 25m/s 정도라면, 연직 속도는 수십 cm/s에 불과. 이는 뇌우를 발생시키는 상승기류가 시간당 수백 km(초당 수십~수백m)를 넘는다는 사실과 비교하면 미미한 속도.

 

하지만, 뇌우의 규모가 그림 8과 같이 지역모델(UM-RDAPS)의 격자간격보다 작고, 하층제트에 의해 습도가 매우 높은 공기가 수렴하면서 부력을 얻어 상승하고, 지형과 만나 또다시 상승운동이 강화되면, 시간당 백 km이상의 강한 상승기류가 충분히 발생할 수 있다. 따라서, 700hPa의 연직 상승속도는 850hPa 유선, 등폭속선, 수렴도 등 다양한 보조자료들과 함께 분석하여 호우예측에 활용해야한다. 만일 700hPa의 습수구역에 상승류가 존재한다면, 강수지역으로 판단.

 

 

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 기상청 예보기술팀, 2011: 2011년 손에 잡히는 예보기술
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  • ________, _______, E. T. Strem., F. M. Ralph, and P. J. Neiman, 2002: An automated brightband height detection algorithm for use with Doppler radar spectral moments. J. Atmos. Oceanic Technol., 19, 687-697
 
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850hPa 기온변화

850hPa 온도장의 24h 온도 변화량을 2℃ 간격으로 표시

24시간 전보다 기온이 상승한 구역은 (+)값으로 하강한 지역은 (-)값으로 표시

 

 전선대의 발달과 쇠약, 한랭역과 온난역의 진행과정을 파악하는데 유용

 기압계이동과 한랭전선 이동분석에 유용

 황사 이동경로 및 영향 분석에도 유용

 

 

아래 그림 7은 2일간 24시간 850hPa 기온변화이며,  24시간 동안 해당기압면의 온도변화가 감소한 구역은 푸른색으로 채색되어있다. 붉은색 화살표 실선은 24시간 기온 하강 중심의 이동방향 궤적을 보여준다. 850hPa의 기온변화의 중심은 특히, 한랭전선을 동반한 저기압의 이동방향과 일치한다. 기압계이동과 한랭전선 이동분석 외에 황사 이동경로 및 영향 분석에도 유용하게 사용할 수 있다.

 

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 기상청 예보기술팀, 2011: 2011년 손에 잡히는 예보기술
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500hPa 고도

  • 대류권 중간층
  • 수렴과 발산이 거의 없는 비발산고도
  • 대류권 중층의 장파/ 단파 분석, trough(기압골)와 ridge(기압능) 파악에 유용
  • 중장기 예보에도 활용
  • 500hPa 고도 및 온도변화는 대기 중층에서 기압계의 발달-쇠약과정을 파악하는 데 유용

 

아래 그림 6에서 채색된 부분은 24시간 고도 하강 구역으로서, 중층대기의 기압계 흐름 중 trough 추적에 주로 사용한다.

 

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 기상청 예보기술팀, 2011: 2011년 손에 잡히는 예보기술
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층후과 습수(T-Td)

겨울철 1000-700hPa 층후는 눈과 비를 구분하는데 사용.

 

1000-500hPa 층후도

여름철 호우 분석시 유용. 그러나, 겨울철 눈과 비의 강수형태 판별에  하층대기에 주로 구름이 형성되는 대기조건(우리나라)에는 활용도가 낮다. (2011년 손에 잡히는 예보기술 ‘층후분석’ 참고)

 

습수(T-Td): 해당 등압면에서 기온과 이슬점온도의 차이

습수 분포도에서 공기의 포화정도를 알 수 있는데, 700hPa 고도에 습윤한 대기가 있다면 강수 가능성이 높다.보통 700hPa 이하에서 습수가 4℃이하이거나 500hPa에서 6℃이하이면 해당 기층의 공기는 거의 포화 상태.

 

아래 그림 5에서 붉은색으로 빗금친 구역(최소 2760m, 최대 2820m)을 기준으로 남쪽은 비, 북쪽은 눈으로 판단. 녹색 구역은 700hPa 고도의 습수가 4℃ 이하인 구역이다.

 

 

 

[ 참고문헌 ]

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925hPa 기온 분포도

● 온도의 분포를 3℃ 간격 등치선으로 나타냄

 주변보다 따뜻한 곳은 W, 차가운 곳은 C로 표시

 11월~ 4월까지만 사용. 5월~10월에는 850hPa 상당온위를 사용

 

아래 그림 4는 925hpa 기온분포도.

겨울에는 925hPa의 0℃선 분석이 중요.

눈이 내리기 위해선 0℃ 이상 층(melting layer)의 두께가 600m 이하여야 한다(Weather forecasting handbook 2000, White et al. 2002, White et al. 2010). 따라서, 925hPa(기준고도 810m) 기온이 0℃보다 높다면 눈이 내릴 가능성은 희박.

 

925hPa은 지상과 연계된 전선분석에 활용.기온의 경도가 크고 바람이 급변하는 곳에서 전선을 찾아낼 수 있다.

850hPa 기온분포도와 마찬가지로 아침 최저 기온과 낮 최고 기온 예측에도 활용한다

 

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 기상청 예보기술팀, 2011: 2011년 손에 잡히는 예보기술
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SSI 지수 (Showalter, 1947)

● 850hPa 기온과 500hPa 기온 차를 이용해 대류불안정을 가늠하는 지수

 850hPa 면에서의 LCL 으로부터 습윤단열선을 따라 올라가 500hPa 면과 만나는 점의 기온을 500hPa 면 실제 기온에서 뺀 값

 분포를 3간격의 등치선으로 그리고 +3 이하인 곳을 빗금으로 표시

 주위보다 높은 곳은 H, 낮은 곳은 L 로 표시

 여름철 850~500hPa, 겨울철 925~700hPa

●  < 3: 소나기 가능성

● < -6: 심한 뇌우 발생 가능성

 

850hPa면이 사용된 이유: 여름철에 지표 근처의 대류 활동이 왕성해 혼합층 고도가 850hPa에 이른다고 가정하였기 때문. 다른 말고, 지상에서 850hPa면에 갇혀 있는 수증기를 소나기 구름의 주 에너지 공급원으로 본 것이다.

500hPa면 온도차를 안정도 기준으로 정한 이유:  이 고도 이하에 수증기가 대부분 분포하여 뇌우가 발달할 수 있는 안정도를 평가하기에 적절하기 때문이다.

 

겨울철에 활용도 낮은  SSI  

SSI는 공기의 유·출입이 크지 않은 안정한 기단의 영향을 받을 때(주로 여름철 무더위 기간) 사용하기 적절한 지수. 겨울철에는 계절적으로 구름들의 운저가 낮고 비구름의 키도 작으므로 925hPa면의 상승응결고도와 700hPa면의 온도차를 이용하여 계산. 저기압에 의한 강수량 분석, 기압계가 빠르게 이동하는 경우에는 사용하기에 적절치 않다(2011년 손에 잡히는 예보기술 ‘불안정지수’ 참고).

상층의 한기가 동반된 뇌우 진단은 CT(Cross Totals ), TT(Total Totals Index ), S(S-Index), SWEAT(Severe Weather Threat Index)가 유용하며, 호우예측은 KI(K Index ), TI(Thompson Index)가 적합하다.

 

아래 그림 3은 2008년 8월 8일 광주와 전남지방에 발생한 강한 소나기 사례.

광주는 1시간 강수량이 86.5mm으로 역대 최다 강수량을 기록.

지상일기도 상 우리나라는 고기압권의 영향을 받는 가운데 일사에 의한 가열로 기온이 상승하여 오후부터 산발적으로 뇌우가 발생. SSI는 남부지방에 0 이하의 불안정한 값을 나타냄. 

 

 

 

 

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 기상청 예보기술팀, 2011: 2011년 손에 잡히는 예보기술
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  • White. A. B., D. J. Gottas., A. F. Henkel., P. J. Neiman, F. M. Ralph., and S. I. Gutman, 2010: Developing a performance measure for snow-level forecasts. J. Hydrometeorology, 11, 739-753.
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여름철

대륙과 해양의 비열 차이로 유라시아 대륙에 열저기압이, 해양에 북태평양고기압이 형성. 

아래 그림 1(a)와 같이 우리나라는 남풍 기류의 영향을 받는다.

뜨겁고 습한 남풍 기류는

  • 대륙의 열저기압 남쪽인 벵갈만과 남중국해에서 유입되거나,
  • 북태평양고기압 남쪽인 적도 태평양에서 유입된다.

이 기류가 중국 양쯔강하류 부근 또는 동중국해에서 합쳐지면서 풍속이 증가하고 우리나라로 뜨겁고 습한 공기를 유입시켜 호우와 무더위의 원인이 된다.

 

북태평양고기압대륙의 열저기압은 여름철 동아시아 하층대기의 특징.

 

그림 1(b): 같이 300, 200hPa의 티베트고기압, 상층제트(50kts 이상의 풍속대), 500hPa의 북태평양고기압의 등고선(기준선 5880gpm)) 

 

티베트 고기압

티베트고원지대의 해발고도가 약 500hPa. 300hPa 이상의 고도에서만 뚜렷하게 나타남.

우리나라와 일본 남쪽 해상의 상공에 동서로 고기압 벨트 형성.(Ueno et al. 2001, Hsu et al. 1999, Flohn 1968).

여름철 티베트 지역은 500hPa 이하의 고도에서는 열저기압 (열저압부)으로 묘화됨.

반면에 북태평양고기압은 500hPa 고도에서는 뚜렷하게 나타나지만 300hPa 이상의 고도에서는 티베트고기압과 구분이 되지 않거나 존재하지 않을 수 있다. 

 

 

 

호우 유형 분류

2001년 이후 우리나라에서 1시간만에 70mm 이상의 집중호우가 발생된 사례의 유형 (기상청).

● 상하층제트 커플링형  

   하층제트와 상층제트가 모두 동일한 호우구역에 존재하는 경우.

   동일한 지역의 상공으로 하층 제트와 상층제트가 일정한 각도를 이루면서 교차하여 지나감.

 태풍 전면 수렴 형  

   하층제트는 없고 상층제트만 존재하는 호우

   상층 제트를 기준으로 기류가 유입되는 입구의 남쪽인 상층 발산구역에 위치하고, 태풍 전면에서 호우 발생

 국지성 호우형  

   하층제트와 상층제트가 모두 존재하지 않는 경우.

 

아래 그림 2는 2001~ 2011년 기간 동안, 1시간만에 70mm 이상 호우가 발생된 사례를 조사하여 5일 간격의 발생횟수를 보여주는 그래프이다. 총 53개 사례 가운데 장마기간에 17개 (32%)가 발생하였고, 2차 우기에 가장 많은 35개(66%)가 발생했다. 10월에는 1개의 호우사례가 있다. 2차 우기기간에는 태풍이 5개를 차지하여 총 호우 중 9%를 차지했다. 1시간에 70mm 이상의 강수량은 호우주의보 기준을 1시간 내에 넘어서는 양이고, 돌발홍수에 의한 피해를 발생시킬 수 있다. 

 

상하층 제트커플링형 호우가 총 53개 사례 중 25개(47%)로 가장 많았다. 하층제트 커플링은 동일한 지역의 상공으로 하층 제트와 상층제트가 일정한 각도를 이루면서 교차하여 지나가는 구조를 말한다 (2011년 손에 잡히는 예보기술 2호 ‘하층제트’편 참조). 이런 형태의 대기구조가 나타나면, 직접 열순환에 의한 연직운동이 활발해지며, 하층수렴과 상층발산에 의해 호우가 발생하기 쉬운 대기구조가 잘 형성된다(Saulo et al. 2007, Chen et al. 2003).

 

 

 

 

사례분석 - 상하층제트 커플링형의 종류

(1) 상층 등고선 분류형 발산

(2) 제트 입구의 남쪽 발산

 

(1) 상층 등고선 분류형 발산

아래 그림 3은 2011년 7월 27일 상하층제트 커플링에 의해 수도권과 부산에서 동시에 호우가 발생한 사례. 7월 27일 00UTC에 850hPa에서 2개의 강풍대가 서해와 남해상에 분포(그림3a). 강풍대 중심의 북동쪽에서 호우(그림3 b, c)가 나타났다.

 

 

 

아래 그림 4그림 3과 같은 시각의 편집일기도.

850hPa 일기도(그림 4a)에서 우리나라 부근으로 남서풍의 하층제트(25kts이상)가 존재.

850hPa의 하층제트는 200hPa 일기도(그림 4b)에서 보하이만(발해만)부터 우리나라 중부지방을 지나가는 상층제트와 교차.

이렇게 850hPa의 남서풍과 200hPa의 서풍이 동일한 지역의 상공을 지나가게 되면 호우가 발생하기 좋은 조건

겨울철은 남북의 온도차이가 크기 때문에 한대제트가 강하고, 아열대제트도 공존하는데 반하여, 여름철은 아시아대륙의 가열로 남북의 온도차이가 작아 풍속이 약하고 우리나라 부근에선 한대제트보다 풍속이 약한 아열대제트가 주로 나타남. 

 

아래 그림 4(b): 티베트 고기압은 6~9월까지 티베트 고원에서 우리나라 부근의 상공을 오르내린다(Bao 1987). 중국 북부지역은 남북으로 등고선이 조밀한데 비해 우리나라 부근의 등고선 분포는 남북의 등고선 경도가 약하여, 등고선 분류형으로 발산이므로, 우리나라는 상층 발산구역에 위치한다.

한편, 상층일기도 분석 시 합류형의 등고선 분포는 상층의 기류가 수렴되는 형태이다. 따라서, 상층 바람장을 이용해 가장 강한 발산지역에 대한 면밀한 분석이 필요하다. 등고선 분류형의 상층 발산구역은 고기압성 회전을 하는 북서기류에서 뚜렷하며, 풍속은 강하지만 기류가 진행하는 방향으로 풍속이 약한 지역에서는 발산값이 최대로 나타난다(Funk 1991, Maddox 1979, Uccelini and Johnson 1979). 

 

 

 

아래 그림 5는 그림 4의 850hPa 최대풍속을 기준으로 남북의 연직단면도으로서, 하층제트에 의한 호우 모식도와 상층제트와 하층제트의 커플링 모식도를 나타낸다. 대류발달구역은 그림 3의 2011년 7월 27일 호우사례와 일치. 

강한 대류에 의한 호우 구역은 850hPa에서 최대풍속의 북쪽에 위치

온난·습윤한 기류가 고위도로 이동하면서 상대적으로 차가운(무거운) 공기위로 상승하다가 상층의 발산구역에 들어가게 되면 강한 대류가 발달

따라서, 동일한 850hPa 등압면 일기도에서 상승기류가 가장 강한 지역은 최대풍속의 북쪽에 풍속이 감소하는 지역.

 

하층대기의 강한 남풍은 고위도로 이동하면서 수평적 풍속 감소분을 연직 상승운동으로 전환시키며 최대 상승운동이 나타나는 지역에서 강한 대류가 나타난다(Trier and Parsons 1993). 

 

그림 5에서 하층제트가 지나가는 상공의 아래 지상바람은 동풍이나 미풍이다. 왜냐하면, 따뜻한 기류는 지상으로 하강하지 않고 상승하기 때문에 일정한 각도의 남북방향으로 전선면이 생기기 때문.

아래 그림 6  지상일기도( 2011년 7월 27일 00UTC ). 우리나라 중부지방을 중심으로 등압선 간격은 조밀한데 비하여 지상에서 관측된 풍속은 매우 약한 것을 볼 수 있으며, 특히 뇌전을 동반한 많은 비가 내리는 서울은 등압선 방향과는 달리 북동풍이 불고 있다.

 

 

 

(2) 제트 입구의 남쪽 발산

 

발산구역 찾는 법

(1) 등고(압)선 형태로 찾기

상층 발산구역은 등고(압)선 형태로 찾을 수 있다.

상층 발산구역은 주로 상층 제트가 약할 경우에 해당하며(주로 아열대제트에서 중심풍속 100kts 이하), 상층제트가 강할 경우 분류형태가 나타나지 않는다(주로 한대제트에서 중심풍속 100kts 이상).

 

(2) 상층제트축 4분면으로 찾는 법

제트축을 기준으로 풍속의 증가/감소 지역의 4개 분면으로 나눠 찾을 수 있다.

그림 7(a) 2010년 9월 21일 중부지방에 발생한 호우사례에 대한 12UTC 200hPa 일기도.

차가운 공기를 가진 북쪽 기류가 중국 북부지방으로 남하하면서 우리나라 부근의 따뜻한 기류와 만나 강한 제트기류가 형성. 제트기류의 최대풍속 지역은 연해주 부근에 위치, 우리나라는 제트 최대풍속을 기준으로 남쪽이고 입구에 해당.

그림 7(b) Uccellini and Kocin (1987)가 제시한 제트기류에 의한 발산, 수렴의 모식도.

상층 발산, 하층수렴 지역에 해당.

 

 

 

 

 

[ 참고문헌 ]

  • 손에 잡히는 예보기술, 2014: 기상청
  • 장마백서, 2011: 기상청
  • Bao, C-L., 1987: Synoptic Meteorology in China. China ocean press. Beijing.
  • Chen, G. T, Z. Jiang, and M-C. Wu, 2003: Spring heavy rain events in Taiwan during warm episodes and the associated large scale conditions. Mon. Wea. Rev., 131: 1173-1188.
  • Choi, K-S. and H-R. Byun, 2007: Definition of the onset and withdrawal of the warm season over east Asia and their characteristics. J. Korean. Met. Sci., 43-2: 59-75.
  • Flohn, H., 1968: Contributions to meteorology of the Tietan plateau. Atoms. Sci. Paper No 130, Colorado Stte Univ., Ft. Collins, Co. Funk, T. W., 1991: Forecasting techniques utilized by the Forecasting Brach of the National Meteorological center during a major convective rainfall event. Wea. Forecasting, 6, 548-564.
  • 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.
  • Huang S. S. and M. M. Teng, 1964: On the annual variation of the subtropical high position. J. Natural Science in Univ., 1: 11-29.
  • Maddox, R. A., 1979: The evolution of middle and upper tropospheric features during a period of intense convective storms. Preprint: Eleventh Conf. on Severe Local Soc., Kansas City, Amer. Meteor. Soc., 41-48.
  • Saulo, C., J. Ruiz, and Y. G. Skabar, 2007: Synergism between the low level jet and organized convection at its exit region. Mon. Wea. Rev., 135: 1310-1326.
  • Trier, S. B. and D. B. Parsons, 1993: Evolution of environmental conditions preceding the development of a nocturnal mesoscale convective complex. Mon. Wea. Rev., 121, 1078-1098.
  • Uccellini, L. W., and D. R. Johnson, 1979: The coupling of upper and lower tropospheric het streaks and implications for the development of severe convective storms. Mon. Wea. Rev., 107, 682-703.
  • _______, L. W. and P. J. Kocin, 1987: The interaction of jet streak circulations during heavy snow events along the east coast of the United States. Wea. Forecasting, 2: 289-308.
  • Ueno, K., H. Fujii, H. Yamada, and L. P. Liu, 2001: Seasonal heating of the Tibetan plateau and its effect on Asian summer monsoon. Journal of the Meteorological Society of Japan, 79(1B): 419?-434.
  • Yanai, M., C. Li, and Z. Song, 1992. Seasonal heating of the Tibetan Plateau and its effects on the evolution of the Asian summer monsoon. Journal of the Meteorological Society of Japan, 70(1B): 319-351.
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한대제트
① 300hPa일기도에서 제트축을 기준으로 북쪽에 위치한 저기압의 중심이 Warm 일 경우 
② 300hPa일기도에서 티베트고원 북쪽(40N이상 고위도)에서 우리나라로 이동하는 제트기류

 

아열대제트
③ 300hPa일기도에서 제트축을 기준으로 북쪽에 위치한 저기압의 중심이 Cold 일 때
④ 300hPa일기도에서 한대제트 남쪽으로 제트축이 위치하며, 이 제트축의 남쪽이 Warm일 경우

 

(a) 300hPa 제트기류 분석

① 상층 온난저기압 (Warm Low)
② 한대제트 (Polar jet )
③ 상층 한랭저기압 (Cold Low)
④ 아열대 제트 (Subtropical Jet)

(b) 상층제트와 지상일기도

 

그림 9.  한대제트, 아열대세트의 분석

 

 

 

① 상층 온난저기압 (Warm Low)
② 한대제트 (Polar jet )
③ 상층 한랭저기압 (Cold Low)
④ 아열대 제트 (Subtropical Jet)

 

 

 

 

 

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봄철 일기도 분석 방법

봄철에는 일조시간이 길어지면서, 중국을 중심으로 몽골 남쪽까지 지표가열로 열 저기압이 발생하는 시기이다. 이 시기에 주의하여 분석할 요소로는 열 저기압, 전선저기압, 북태평양 고기압 등이다.

 

열 저기압은 지표가열로 생성된 저기압으로서 이동하지 않는 정체성 저기압이다. 한편, 대륙의 얼었던 땅이 녹는 사막과 황토고원지대에서 주변보다 기온이 높아져 열 저기압이 발생하며, 이 저기압의 강한 상승 기류를 따라 모래와 먼지가 상층 대기로 불려 올라간 뒤, 상층의 강한 편서풍을 타고 우리나라로 이동해 오기도 하는데, 이를 황사라고 한다. 우리나라에 황사가 심하게 이동해 오는 경우는 대개 우리나라 북쪽을 지나는 저기압 후면에서 북서풍이 부는 기압패턴이 유지될 때이고, 한랭전선을 동반한 경우는 특히 황사가 심해진다.

 

아래 그림 5에서 2011년 4월 19일 00UTC에 850hPa에 중국과 몽골지역으로 온난이류가 강화되었다. 0℃ 등온선이 우리나라에서 몽골 북서쪽까지 남에서 북으로 놓여있다. 티베트 고지대에서 발생한 저기압은 열저기압으로써 이동을 하지 않는 정체성 저기압이다.

지상일기도에서도 저기압 중심이 보인다. 이 저기압 주위로 바람장을 고려하여 전선을 분석하는 경우가 있는데 상층의 기압골과 온도골이 동반되지 않는다면 전선을 분석하지 않아야 한다. 또한, 지상일기도에서 이 지역은 약 1km 고도에 해당하므로 바람이나 기상 요소를 고려한 일기도 분석이 중요하지 않다. 발생된 열 저기압은 3일간 정체하다가 상층의 온도골을 동반한 기압골이 서에서 동으로 이동하면서 이 열 저기압 상공을 지나갈 때, 연직으로 잘 발달된 전선 저기압이 발생 한다. 이 전선저기압은 동서의 큰 온도 차이에 의해 빠르게 이동하면서 발달하는데 그림 6처럼, 500hPa에 한기를 동반한 기압골과 합쳐져서 연직으로 잘 발달된 저기압이 한반도를 통과하는 것을 볼 수 있다. 850hPa과 지상일기도에 저기압 중심이 보이며, 전선분석이 가능하다. 저기압 중심을 기준으로 전선분석을 하기 위해서는 뚜렷한 동서의 온도차이가 있어야 한다. 열저기압처럼 저기압 중심을 기준으로 주위가 모두 따뜻한 상태이거나, 해발고도가 높은 고지대일 경우는 전선분석을 하지 않는다. 상층의 차가운 공기가 동반 되어 연직으로 잘 발달된 구조가 아닐 경우도 전선분석을 하지 않는 것이 좋다.

봄철은 상층은 아직 겨울철 패턴을 유지하고, 중국 대륙의 열적 가열은 강화되기 때문에 대기가 불안정하다. 상층의 강한 한기를 가진 공기가 우리나라 쪽으로 이동할 때, 저기압이 연직적으로 강하게 발달한다.

 

아래 그림 7은 그림 6의(c)와 같은 시각의 300hPa 일기도와 300hPa 부근과 지상의 모식도이다.

300hPa 일기도에서 기압골(trough)부근으로 남북의 고도 경도가 크고 강풍 중심이 나타나는데, 그림 7(a)에서 100kts이상의 강풍 중심이 우리나라 부근에 위치한다. 300hPa 일기도에서 제트기류의 중심이 위치하는 기압골을 중심으로 서쪽은 기류가 합류(confluence)하는 형태로 상층 수렴, 하층 발산이 나타나며, 동쪽은 기류가 분류(diffluence)되는 형태로 상층 발산, 하층 수렴이 나타난다. 그림 7(b)에서 지상과 상층과의 일기시스템 구조가 간단하게 설명되어 있다. 그림 6(c)의 지상일기도와 비교해 보면, 전선이 동반된 발달한 저기압은 서해상에 위치한 저기압과, 고기압은 몽골남부에 위치한 고기압과 일치됨을 알 수 있다. 동아시아 봄철은 중위도 파동에 따른 고·저기압 발달 이론이 잘 일치되는 계절이다.

 

 

 

이 외에도 봄철에 주의해서 분석해야 할 요소가 있는데, 850hPa에 동중국해 부근에 위치한 정체성 고기압 이다.필리핀 고기압이라고 부르며, 2월부터 벵갈만부근과 인도차이나반도의 지표가열로 저압부가 형성됨에 따라 상대적으로 필리핀 부근해상에서 발생 하는 키 작은 고기압이다. 이 고기압은 2월 말에 필리핀 부근에 위치하다가 4월 초부터 동중국해 부근 까지 확장 한다. 하층대기의 대륙과 해양의 비열차이에 의해 만들어 지는 아열대 고기압으로서, 일기도 분석에 주의할 필요가 있다. 이 850hPa 고기압은 중국에서 이동성 고기압이 동중국해상으로 이동할 때 합쳐지면서 그림 8(a)와 같이 우리나라까지 고기압의 능이 확장한다. 이렇게 확장하면 고기압 가장자리를 따라 다량의 수증기가 포함된 온난한 기류가 우리나라로 유입 된다. 서쪽에서 발달하는 저기압이 접근하면 많은 비가 내리기도 한다. 전선을 동반한 저기압이 우리나라를 통과하면 이 고기압은 다시 필리핀 부근으로 남하한다.

 

아래 그림 8(a)와 같이 드물게 중국 내륙에 이 고기압 중심을 묘화하는 분석자도 있는데, 고기압 발생원인이 해상과 육상의 비열차이이므로 해양에 중심을 묘화하는 것이 바람직하다. 또한 (c)와 같이 필리핀 부근해상에 고기압을 묘화하지 않는 경우도 있는데, 이때는 주변의 관측값을 살펴보고 간선으로라도 고압부를 묘화하는 것이 좋다. 그렇지만, 이 키가 작은 고기압 상공에는 여름철처럼 500hPa에 고기압이 뚜렷하게 나타나지 않는다.

 

 

 

참고.  300hPa 일기도로 한대제트와 아열대제트 구분하는 방법

한대제트

① 300hPa일기도에서 제트축을 기준으로 북쪽에 위치한 저기압의 중심이 Warm 일 경우

② 300hPa일기도에서 티베트고원 북쪽(40N이상 고위도)에서 우리나라로 이동하는 제트기류

아열대제트

① 300hPa일기도에서 제트축을 기준으로 북쪽에 위치한 저기압의 중심이 Cold 일 때

② 300hPa일기도에서 한대제트 남쪽으로 제트축이 위치하며, 이 제트축의 남쪽이 Warm일 경우

 

 

 

출처: 손에 잡히는 예보기술

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