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종관규모 기상현상

종관규모의 기상현상에 동반되는 구름패턴으로는 제트기류 , 저기압 , 상층기압능 , 상층기압골 , 장마전선 , 태풍 등을 들 수 있겠다 . 이들 각각에 대한 구름패턴의 특징과 분석시 착안해야 할 점을 기술한다 .

• 제트기류

  제트기류를 식별하기 위한 특징을 열거하면 다음과 같다.

  1. 1.제트기류는 권운을 동반하여 나타날 때가 약 70%정도로 많은 편이며, 적외선 구름영상에서 식별이 보다 용이하다.
     (상층운은 온도가 낮아 적외선영상에서 잘 보임)
  2. 2.제트기류에 동반된 권운은 상층기압골 전면에서 기류가 저기압성 흐름에서 고기압성 흐름으로 바뀌는 곳에 잘 나타나며, 기압능을 넘어 기류의 흐름이 고기압성에서 저기압성으로 변하는 지역에서 소멸할 때가 많다.
  3. 3.제트기류는 실제 권운의 위치보다 북쪽으로 위도 1∼2°북쪽에 있으며 제트축의 북쪽에는 거의 구름이 나타나지 않는다.
  4. 4.제트기류 중 풍속이 강한 곳은 제트기류 권운에 거의 직각으로 작은 빗살형태를 볼 수 있는데 이를 transverse line이라 부르고 풍속의 크기는 80kt 이상인 곳이다. 이곳은 대류불안정이 강하여 항공기에 심한 요동이 미친다고 한다.
  5. 5.제트기류와 구름형태를 도식화 하면 그림 1과 같다. 그림에서 고기압성 흐름부분이 상층에 동반되어 나타나므로 식별이 용이하다.

  특히 해상인 경우는 한기장내에 open cell과 closed cell의 경계지역 북쪽에 제트기류가 있다.
  
  호우는 저기압, 전선, 태풍등에 의할때 범위가 넓으나, 정체성 Cb Cluster 에 의할때는 폭이 좁으며 정체한 만큼의 많은 양의 강수를 유발한다.

  그림 1. 제트기류와 구름 형태
• 저기압

  저기압에 동반되는 구름조직계는 그림 1과 같이 2 부분으로 결합되어 있다 .

  • 경압지역에 나타내는 폭넓은 두터운 구름으로 전선과 강수를 동반하여 나타나는 baroclinic zone(A)
  • 와도에 동반된 중ㆍ하층운 군으로 컴마형태를 이루는 구름 comma cloud (B)
  • 저기압의 북쪽 가장자리(head) 변형장에 매끄럽게 고기압성 곡률을 그리며 권운으로 이루어진 구름 Deformation zone(C)

  가. 경압대 구름계 (Baroclinic leaf)

  성질이 다른 두기단 사이에서 폭넓게 분포하여 있다가 편서풍 파동에 의해 지상저기압과 전선을 발생시킨다 .
  대규모의 이 구름은 독자적으로 대형 컴마형 구름으로 발전하기도 한다 .( 그림 2 참조 )
  
  그림에서 보면 구름대의 서쪽 가장자리에 V자 홈을 만들고 풍상측 끝(S)은 저기압성 곡률로 이루어지고, 풍하측 끝(T)은 고기압성 곡률형태를 이루고 있다.
  

  나. 컴마형 구름계(Comma Cloud)

  컴마형 구름은 저기압성 순환을 일으키는 회전축을 중심으로 공기가 불어 들면서 점차 컴마형태의 구름으로 형성되는데, 형성된 컴마형 구름은 중ㆍ하층인 경우가 많고, 한기장내에서 단독으로 나타나기도 하고, 또는 경압대 구름계에 합쳐져서 파동을 형성시켜 저기압으로 발달시키기도 한다.
  
  그림3은 컴마형 구름계로 발달하는 과정을 나타낸 것이다. 초기단계(그림A)에서는 순환계에 부딪친 구름이 회전을 시작하고, 발달단계(그림B)에서는 와도의 강도가 최대가 되는 중심이 나타나고, 구름계의 모습이 전형적인 컴마형이 된다. 소멸단계(그림C)에서는 저기압내에 파묻힌 형태가 되어 와도중심이 저기압 중심으로부터 멀어져서 소멸하게 된다.

  그림 1. 저기압에 동반되는 구름 유형

  그림 2. 대형 컴마형 구름

  그림 3. 컴마형 구름계의 발달과정

  다. Deformation Zone 구름대

  저기압에 동반된 구름계의 바깥 가장자리 북서변(head)은 고기압성 원호를 그리며 매끄러운 선을 나타내는데 이 부분을 Deformation Zone이라 한다.
  
  그림4는 전형적인 저기압 패턴에서 A부분은 경압대 구름이며, B부분은 컴마형 구름이고, C부분 은 변형장 구름이다(deformation zone). 이때 와도의 중심과 등고도면 형태는 전형적인 저기 압의 구조를 나타내고 있다.

  그림 4. 전형적인 저기압 패턴
• 상층 기압능과 기압골

  상층 기압능이나 기압골은 적외선 영상에서 권운의 동서방향 형태와 남북방향 형태를 추적하면 쉽게 찾을 수 있다. 권운역의 모양에 따라 기압능의 진폭 및 발달정도가 다르다.

  가. 상층 기압능(ridge)

  • - 예리한 기압능(Sharp ridge)
    양의 와도이류가 큰 경압지역에서 강한 연직상승 운동에 의해 좁은 띠 모양의 발달한 구름대 가 남북 방향을 이루고 있다. (그림1 참조)
    그림 1. 기압능에 의한 구름대 (1)
  • - 중간규모 기압능(Medium ridge)
    기압능의 발달정도가 중간규모이고, 구름대는 능선의 풍하측으로 약간 넘어 있다. 이 구름대 의 북쪽 경계면이 고기압성 곡률을 보이는곳에 기압능이 위치한다. (그림 2 참조)
    그림 2. 기압능에 의한 구름대 (2)
  • - 폭넓은 기압능(Broad ridge)
    완만한 파동을 이루며 그 북단에 고기압성 곡률을 보이는 곳에 기압능이 위치한다. (그림3 참조)
    그림 3. 기압능에 의한 구름대 (3)

  나. 상층 기압골(Trough)

  - 전선형 기압골 (Frontal trough)

  그림4. 전선형 기압골에 의한 구름대

  일반적으로 상층골의 전면에서는 연직 상승기류의 영향으로 구름대가 형성되기 쉽다. 후면에서는 연직 하강기류의 영향으로 구름대가 소산되므로 골의 위치는 구름끝단 서쪽이 되므로 기압골을 인식하기가 비교적 용이하다. (그림4 참조)

  - 상층 한랭와에 의한 적운강화(Enhanced Cumulus)

  그림5. 상층 한랭와에 의한 구름대

  지상저기압의 후면 한랭공기의 집단이 형성될때가 많은데, 이때 양의 와도 이류지역에서 상승기류가 일어나므로 습윤한 대기가 적운으로 강화되어 나타난다. (그림5 참조)

• 장마전선
  • 장마전선에는 Cb열이 구름대의 남쪽 난역에서 잘 발생하여 동서방향으로 줄지어 나타날 때 가 많다.
  • 일기도상에서 전선이나, 850hPa의 상당온위 집중대가 잘 나타나지 않아도, 구름영상에서는 뚜렷이 구름밴드가 나타나기 때문에, 전선의 움직임을 판단하기 쉽다.
  • 저기압성 요란이 접근 통과함에 의해 장마전선이 북상 또는 남하한다.
  • 장마전선상의 구름대에서 특히 대류운의 증가역을 경계하여야 한다.

  그림1 은 장마전선의 활동을 보여주는 구름영상이다. 장마전선은 동서방향으로 2000∼3000㎞ 간격으로 저기압성 파동을 나타낸다.

  그림 1. 장마전선에 동반되는 구름영상 및 일기도
• 태풍

  구름영상으로 태풍의 중심위치를 추정하는 방법은 두가지 방법이 있다. 하나는 구름형태에서 태풍의 눈과 나선형 구름대로부터 구름분포의 중심을 결정하는 것이고, 다른 하나는 연속 관측된 구름영상을 동화(Animation)으로 구름의 움직임을 관찰해서 회전중심을 찾아 중심위치를 추정하는 방법이 있다.
  
  태풍강도를 판단할 때는 다음 몇 가지 사항을 고려한다.

  • 태풍눈이 존재하는가, 눈의 직경크기가 작은가, 동그란 모양인가 여부
  • 나선형 밴드의 만곡정도가 얼마나 동글게 묶여 있는가, 길이가 길고 폭이 넓은가
  • 상층 발산장을 나타내는 상층운의 모습이 전방향(360。)에서 퍼지면 발달
  • 태풍눈을 감싸고 있는 원형의 두터운 구름 CDO(Central Dense Overcaㅋst)의 모양이 원형을 이룰수록, 또 면적이 클수록 강하다.
  • 나선형 밴드의 방향이 남쪽에서 동쪽으로 감기면 발달하고 북쪽에서 서쪽으로 감겨들어오면 발달하지 않는다.
  • 태풍눈이 상층운으로 덮혀 있는 경우는 하층운 영상에서만 눈을 식별할 수 있으나 하층운만 덮혀 있는 경우는 적외선 영상에서만 식별이 가능하다.
  • 눈의 형태도 큰 원형과, 작은원형, 일그러진 형태 등이 있다.
  • 태풍이 쇄약할때는 중심기압이 변하기 전에 구름이 먼저 소산하고 있어 구름의 양의 감소와 운정온도의 올라감이 전조 지표가 된다.
  • 태풍이 쇄약할 때 주 구름역이 태풍중심에서 앞서나가 분리되어 북동쪽으로 현저히 치우친다. 따라서 가시선 영상에서만 중심을 식별할 수 있고, 야간인 경우 적외선 영상만으로 중심 위치 결정할 때 많은 어려움이 있다.

  그림1. 태풍의 눈 중심

  태풍의 강도를 결정하기 위해 Dvorak 방법이 사용되고 있으나, 주관적 판단요소가 많아 객관화하기에 어려움이 있고, 모두 구름영상만으로 판단하기 때문에 구름의 일변화에 따른 성쇄와 기압변화에 선행하여 구름양이 증감함으로써 강도결정에 오차가 생길 수 있어, 숙련된 근무자의 분석이 필요하다.

  위험기상에 동반된 구름영상

  1. 호우

  호우는 저기압, 전선, 태풍등에 의할때 범위가 넓으나, 정체성 Cb Cluster 에 의할때는 폭이 좁으며 정체한 만큼의 많은 양의 강수를 유발한다.

  850~700hPa 층 일기도상의 특징

  • 고온ㆍ다습한 기단내에 있고, 이류가 현저한 곳
  • 하층 제트가 나타난곳
  • 명확한 Shear Line이 존재하는 곳

  구름영상

  • 운정온도가 -50°C 보다 낮은 대류활동이 강한 지역
  • 상층 발산장을 모루권운(Anvil Cirrus) 으로 식별할 수 있는 곳
  • 구름조직의 북서쪽에 한랭한 건조역이 있는 곳(수증지 영상에서)

  호우발생이 일어나기 쉬운 종관장의 모델을 그림2에서 보면 북태평양 고기압의 서쪽연변에서 TD에 의한 한기유입이 있고, 북서변에 한랭건조역이 있을 때 호우가 발생한다.
  
  당근뿌리모양(Tapering cloud)에 의한 적란운군은 850hPa 상당온위가 320K보다 높은곳에 잘 나타나며, 대개 저기압의 온난역에서 여름철에 잘 발생한다.
  
  이때 집중호우역은 그림3에서 보는바와 같이 화살표가 있는 서쪽의 예리한 끝부분에 있으며 운정온도는 -60℃보다 낮고 낙뢰를 동반하고 있다. 특히 이러한 당근뿌리모양 구름이 서해상에 발생하여 한반도 내륙으로 이동할 때 집중호우 발생 가능성이 매우 높다.

  그림 2. 호우 발생이 쉬운 종관장 모델

  그림 3. 낙뢰를 동반한 구름대

  2. 폭설

  겨울철 바이칼호 북쪽에 중심을 둔 찬 대륙고기압이 발달하여 남쪽으로 세력을 확장함에 따라 우리나라 주변으로 기압경도력이 매우 강하게 형성되고, 한랭건조한 북서계절풍이 불어내려와 상대적으로 따뜻한 해수면을 지나게 되면서 지향류를 따라 대류운열이 서해상에 형성된다. 특히, 이때 산둥반도에서 서해남부해상으로 띠모양의 대상대류운이 형성 되기도 하는데, 이 대상대류운의 남쪽 가장자리에는 적란운과 웅대적운을 포함하는 활발한 대류운열로 구성된다. 이 대류운이 서해안 내륙으로 유입될 때 폭설을 유발한다.

  그림 4. 서해안 대설