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.
북태평양고기압과 대륙의 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 4는 그림 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
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