장마전선의 분석시기
장마전선은 5월 초 이후부터 분석하는 것이 적절하다. Han and Byun(2006)과 Tian and Yasunari (1998)는 3월과 4월에 하층대기의 북태평양 고기압이 북서태평양(중심이 20°N 부근)에 위치하나 중층대기 이상에서는 뚜렷하지 않음을 제시했다. 4월까지 하층대기에서 북태평양 고기압의 북쪽은 차가운 공기가 지배하면서 경압파동이 매우 강한 지역임을 지적했다.
따라서, 5월 초 이후에 일본 오키나와섬 부근(평년 장마시작시기: 5월 8일경, 일본기상청)에 동서로 긴 띠 형태의 구름이 위성영상에서 탐지될 때, 정체전선을 분석하는 것이 적절하다. 평균적으로 동아시아 여름 우기와 관련된 활발한 대류가 나타나는 정체전선은 5월 말 이후에 동중국해상에 나타난다(Wang and Lin 2002). 5월은 동중국해상에 정체전선이 존재하더라도 지속시간이 길지 않다. 왜냐하면, 발달한 저기압의 한랭전선 후면으로 차가운 공기가 수시로 지나가고, 이동성 고기압의 영향을 받을 때가 많기 때문이다.
장마전선 분석
가. 장마초기 분석
아래 그림 11은 2011년 남부지방과 제주도에 장마가 시작된 6월 10일 00UTC 일기도와 위성영상이다.
장마 전선이 활성화되는 6월은 장마전선을 기준으로 남쪽은 북태평양 고기압의 세력이 강화되고 북쪽은 상층의 차가운 공기가 수시로 통과하는 경압파동 지역이기 때문에 남과 북의 기온·기압경도가 비교적 뚜렷하다.
특히, 장마전선은 지상일기도에서 그림 11(a)와 같이 중규모 저기압 중심을 기준으로 동쪽은 남서의
풍계에서 남동의 풍계로 바뀌는 온난전선형 전선분석 방법과 동일하게 묘화할 수 있으며, 서쪽은 북서와
남서류 풍계의 경계에 위치하는 한랭전선형 전선분석 방법과 동일하게 묘화하면 된다.
현재 기상청에서는 지상일기도에서 관측지점의 노점온도 20℃를 녹색실선으로 구분하여 아열대 기단의
경계로 참고하고 있으므로 장마전선은 노점온도 20℃이상 구역에서 분석하며, 앞절에서 소개한 장마분석 지침을 참고하여 전선분석의 정확도를 높일 수 있다. 그림 11(c)의 850hPa 유선분석에서 남서류의 25kts이상 하층제트지역(녹색)중 위도 30N 북쪽은 (d)의 200hPa에 50kts이상의 제트기류도 위치한다. 이 지역은 남서류의 하층제트와 서풍류의 상층제트가 교차(상·하층 제트커플링)되는 지역으로서, 온난이류 (하층에서 상층으로 갈수록 시계방향으로 풍향이 회전)와 강한 풍속과 풍향의 차이에 의한 강한 연직 바람 시어가 동반된 직접적인 열 순환에 의해 대류가 활발하게 나타난다(2011년 발행된 손에잡히는 예보기술 ‘하층제트’와 ‘호우분석·예측 가이던스’편에 자세하게 소개되었음).
(a) 지상일기도
(b) 위성영상
(c) 850hPa 유선과 25kts이상 강풍
(d) 200hPa 발산과 50kts이상 강풍
그림 11. 장마시작 시기(2011년 6월 20일 00UTC) 일기도와 위성영상
나. 장마종료기 분석
아래 그림 12는 2011년 중부지방에 장마가 종료되기 2일 전 일기도와 위성영상이다.
장마가 종료되는 시점인 7월 중순이후는 태풍의 영향으로 풍계가 변형되거나 중국북부까지 가열에 의해 지상일기도에서 남과 북의 기온이나 풍계의 차이가 크지 않기 때문에 장마전선을 분석하기 어려운 시기이다. 장마가 종료되기 직전 상황의 일기도를 이용한 전선 분석방법에 대해 알아보자.
지상일기도(a)를 살펴보면, 우리나라를 중심으로 장마전선이 묘화되어 있지만, 약한 바람에 의해 풍계의 변화나 전선을 묘화할 수 있는 기압계의 특징이 발견되지 않는다. 그렇지만, 위성영상(b)에서 우리나라를 중심으로 남서에서 북동쪽으로 기울어진 구름대가 보이며, 서해상에는 높게 발달한 대류형 구름대도 존재한다.
장마전선은 200hPa 고도에서 제트기류의 입구 남쪽의 발산구역에 위치할 때 강한 대류와 함께 활성화
된다. 850hPa 유선(c)에서 25kts 이상의 하층제트가 서해상에 위치하며, 200hPa 발산장(d)에서 75kts
이상의 제트 중심을 기준으로 서해상은 제트 입구의 남쪽 발산구역에 위치해 있다. 따라서, 규모는 작지만
장마전선이 활성화 될 때 나타나는 상·하층 제트커플링 형태의 연직대기구조를 보인다. 장마전선의 북쪽에
200hPa 고도에서 75kts 이상의 강풍대의 존재는 장마전선 분석에 중요한 참고자료가 된다. 장마전선은
북쪽의 차가운 기단과 남쪽의 따뜻한 기단의 경계에 위치하므로, 200hPa고도에 75kts 이상의 강풍이 존재
하는 것이 일반적이다. 따라서, 대류가 활발하게 나타나는 지역을 중심으로 장마전선을 분석하되 하층
대기의 풍계와 위성영상의 구름대를 참고하여 전선분석을 해야 한다.
(a) 지상일기도
(b) 위성영상
(c) 850hPa 유선과 25kts이상 강풍
(d) 200hPa 발산과 50kts이상 강풍
그림 12. 중부지방 장마 종료 2일 전(2011년 7월 15일 12UTC) 일기도와 위성영상
서경환 등(2011)은 아열대기단의 북상으로 장마가 종료되는 시점을 850hPa 상당온위 값에서 찾았는데,
335K 값이 한반도 북쪽(위도 40N)까지 올라갔을 때 장마가 종료됨을 제시했다. 또한, 우리나라 부근의
여름철 일기패턴의 특징을 이용하여 표 1과 같이 우리나라의 장마 시작과 종료일 결정방법을 제시했다.
지금까지 설명한 방법 외에도 많은 연구에서 몬순이나 우기를 찾기 위해 지역별로 850hPa 바람의 동서 성분(U), 남북성분(V)의 변화 값을 사용하고 있으며, 이 외에 OLR(Outgoing Longwave Radiation)의 240W/m2 이하의 값을 대류활동이 활발한 전선구역으로 파악하는 방법(Wang and Fan 1999, Webster and Yang 1992), 상·하층 와도의 값과 그 값의 차이를 활용한 방법(Zhang et al. 2003, Lau and Yang
2000, Wang and Fan 1999, Huang an Yan 1999) 등이 있다.
현재 기상청에서는 우리나라 위치(위도·경도)를 고려한 장마지수를 활용하여 장마의 시작과 종료시점을 분석하고 있다. 장마지수는 상층 200hPa 고도의 장마철 특징을 반영하고 전지구모델(GDAPS) 결과를 이용해
경도 122.5~132.5E 사이의 평균값을 수식 1과 같이 계산한다. 장마지수 식의 처음 두 항은 장마의 시작을, 마지막 항은 장마의 종료를 반영하여 장마의 시작시 이론적 값이 100%에 가까워지게 된다.
그림 13은 운영 중인 장마지수와 같은시각 위성영상을 보여준다. 6월 24일 12UTC현재 장마전선은
제주도 부근에 위치해 있으며, 장마지수는 100을 보인다. 우리나라가 장마권에 들었음을 의미한다.
그림 13. 2012년 6월 24일 12UTC에 생산된 장마지수(왼쪽)와 12UTC 위성영상(오른쪽)
그림 14은 2011년 중부지방 장마종료일에 생산된 장마지수예측과 위성영상이다. 약화된 장마전선이 태풍의
북상에 따라 북쪽으로 이동할 것으로 예상되었고, 장마지수도 18일부터 현저히 낮은 값으로 예상되었다.
그림 14. 2011년 7월 17일 12UTC에 생산된 장마지수(왼쪽)와 12UTC 위성영상(오른쪽)
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