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[이동인의 기상記] 산악 지형성 강우

기사승인 20-06-23 11:34

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매년 여름철 한국, 일본, 중국을 포함하는 동북아시아 지역에는 장마(Changma, 한국), Baiu (일본), Meiyu (중국)로 각 나라에서 부르는 우기 기간이 있다. 우기 기간에는 다른 기간에 비해 북태평양 고기압의 영향으로 하층 대기에 보다 따뜻한 기온발생과 많은 수증기 공급에 의해 집중호우가 발생되고, 매년 인명과 재산 피해가 크게 발생된다. 강우의 유형은 크게 지형성 강우, 대류성 강우, 저기압성 강우, 전선형 강우가 있고, 한반도는 산악지형이 국토 대다수를 차지하는 지형적 특성을 가지고 있어, 특히 지형에 의해 발달된 강우의 영향을 많이 받는다.

지형성 강우의 발달 메커니즘 규명 및 공간적 분포 특성 등을 파악함으로써 산사태 발생 예상 지점 및 하천 범람에 의한 피해를 줄이는데 기여할 수 있다. 국내에서는 대표적으로 부경대학교 대기환경연구실에서 지형성 강우에 대한 연구를 수행하고 있다. 2012년부터 2017년까지 6년간 한라산(그림1)과 지리산 지역(그림2)에 PARSIVEL 광학우적계, 강우량계, 3차원 초음파 풍속계 등의 지상 관측장비를 설치하여 기상레이더 관측과 함께 산악 지형성 강우의 발달 메커니즘 규명 및 예측에 관한 연구를 수행하였다.
 
 
그림1. 2014년 제주도 지형성 강우 집중관측지점
 
 
 
그림2. 지리산 지형성 강우 집중관측기기 설치 전경
 
 
지형성 강우의 발달 원인은 하층의 공기괴가 이동중 산악지형을 만나 산악지형 위로 강제 상승 이동하는 과정에서 주변 공기괴와의 기온, 습도의 차이에 의해 수증기가 응결하게 되어 발달하게 된다. 공급되는 하층 공기괴와 산악지형 상층 공기괴의 기온, 습도 차가 클수록 발달 정도가 커진다. 그림 3(좌)는 여름 장마철 기간, 전선형 강우계가 지리산을 지나가는 동안의 누적된 강수량의 수평분포를 나타낸 것이다. 강수가 유입되는 방향 즉, 바람이 산악지형에 유입되는 풍상측 지역의 강수량이 산 정상을 기준으로 풍상측과 반대방향인 풍하측 지역보다 상대적으로 높은 값을 기록하였다. 또한, 대류형 강수구름이 지리산을 지나가는 시간동안에는 비교적 낮은 고도에 위치한 D1지점에 비해 산악지역(노고단)인 D2지점에서 누적 강수량이 높게 나타났다(그림 3(우)).
 
 
그림3. 2015년 7월 9일 0000 LST~0650 LST 장마사례에 대한 누적 강수량 분포(좌),지점별 누적 강수 시계열 분포(우)
 
  
산악지형에 의해 발생된 하층 공기괴의 강제상승은 강수입자의 직경별 낙하속도 분포 특성으로도 확인할 수 있다. 그림4는 지상 우적계 관측자료를 통해 수집된 강우입자 직경별 낙하속도 분포 자료이다. 풍하측 지점들과 낮은 고도 관측지점에 비해 높은 산악지역(D2)에서 입자직경 증가에 따른 낙하속도 크기가 낮게 나타났다. 이는 산악지역 상층에서 낙하하는 강수입자가 낮은 산악지형에서 보다 상대적으로 상승류가 증가하고, 강우입자의 충돌, 병합과정이 보다 원활히 일어날 수 있다는 것을 보여준다.
 
 
그림4. 2015년 7월 9일 0000 LST~0650 LST 장마사례에 대한 PARSIVEL 광학우적계
관측자료:(관측지점별 강우입자 직경별 낙하속도 분포 및 회귀선)
 

지형성 강우의 시 ∙ 공간적 분포 및 발달특성을 고려한 강수 예측에 관한 연구는 국토의 70 퍼센트 이상을 차지하고 있는 산악지형에서의 보다 정확한 강수예보와, 이를 통한 인명과 재산 피해 저감에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

이동인 부경대 환경대기과학과 교수

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