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[이동인의 기상記] 겨울철 강설입자

기사승인 20-02-13 12:46

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강설입자분포(SPSD, Snow Particle Size Distribution)는 강설의 입자 직경별 수농도 값의 분포를 의미한다. 즉, 겨울철 강설 시 단위체적내에 포함되어있는 강설입자 수를 의미하는 용어이다.

 
이동인 교수
 
강설입자 분포는 빗방울 형태 나 밀도가 비교적 균일한 액상형 강우입자와는 달리 대기 조건(온도·습도 등)에 따라 눈이나 얼음입자의 형태 및 밀도가 여러 유형으로 다르게 나타난다.

강설입자분포에 관한 연구는 겨울철 강풍을 동반한 폭설(Blizzard) 재해를 다루는 기상학(Meteorology), 눈과 얼음으로 부터의 겨울철 수자원대책을 다루는 수문기상학(Hydrometeorology) 분야 뿐만 아니라, 아스팔트 도로의 블랙아이스 현상을 다루는 융설공학 분야 등에서 주로 행해지고 있다.

눈은 대기중 습윤한 상태 및 입자에 포함되어 있는 물의 정도에 따라 Wet snow와 Dry snow로 구분되며(Thériault and Stewart(2007), 눈과 얼음결정들의 성장발달 과정에 있어 연직기온분포에 따라 그리고 포화정도, 입자 형태, 부착 정도에 따라 Ice crystal, Ice pellet aggregate, Sleet, Snow, Drizzle 등으로 분류된다.Glickman(2000)   

여러 종류의 강설이나 얼음입자들은 밀도, 크기, 편평도 등에 다양한 차이가 나타나며,  입자 유형별로 낙하속도 차이가 나타난다. Heymsfield(1972)

눈의 물성적 특성에 따라, 겨울 동요나 드라마에서 쉽게 볼 수 있는 함박눈은 낙하속도가 느리며 밀도가 낮은 Dry Snow에 속하고, 기온 강하시 얼기 쉽고, 건축물이나 도로빙판에 큰 영향을 미치는 낙하속도도 빠르고 밀도가 높은 눈은 Wet Snow에 속한다. 눈 내리는 날씨라 하더라도 때로는 대기중의 상승류(연직류) 세기에 따라 농작물에 많은 피해를 발생시키는 우박과 같은 헤일(Hail)이나 싸락눈(Graupel)이 발생되기도 한다.


강설입자분포(SPSD)는 겨울철 강수시스템 특성을 고려한 수치모델의 미세물리과정 개선과 기상레이더 관측을 통한 강설량 추정 및 구름물리 분석에 중요한 인자이다. 

따라서 겨울철 강설의 형태와  강설구름의 미세물리적 특성을 알기 위해서는 구름층   내부나 지상에서의 강설입자 관측이 중요하다. 지상에서의 강설량을 측정하는 관측기기로는 무게식 강설량계가 있으며, 강설입자의 크기 및 낙하속도 관측에는 2DVD (2 Dimensional Video Disdrometer), MASC(Multi-Angle Snowflake Camera)등의 광학 카메라를 이용한 우적계가 주로 이용되고 있다.

최근에는 겨울철 눈예보의 정확도를 위해 강설입자분석계로 얻어진 강설입자의 낙하속도 및  강설입자별 수농도분포와  함께 이중편파레이더를 이용한 강설입자 분류와 강설강도측정을 통한 강설량 추정이 이루어지고 있다.   
 
 
대기 온도, 포화도에 따른 강설입자 형태. 출처=K. Libbrecht (2005)
 
 

이동인 부경대 환경대기과학과 교수

<저작권자 경제포커스 무단전재 및 재배포금지>

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