머리말
일기예보는 확립된 원리와 이론을 바탕으로, 과학의 절차에 따라 진행한다. 비, 눈, 구름, 바람, 기온은 모두 우리의 오감을 통해 느낄 수 있는 자연 현상이며, 일기예보의 주요 대상이다. 이것들이 극단으로 치달으면, 호우, 대설, 태풍, 한파, 황사, 우박, 짙은 안개와 같이 궂은 날씨가 되어 재해를 불러오기도 한다. 날씨의 변화 과정 중에는 대기과학의 원리를 통해 이미 밝혀진 것들도 많다. 예를 들면, 고기압과 저기압의 운동계에 대한 역학적 원리를 들 수 있다.
한편 예보 담당자는 예보를 내기 전에, 매일 매일 새롭게 등장하는 일기도, 구름 사진, 각종 관측 자료, 수치 분석 자료를 바탕으로 현재 진행중인 대기의 변화를 개념적으로 이해해야 한다. 원리를 배우는 것과 이것을 응용하는 것은 다르다. 아무리 많이 배워도, 이것을 응용하기 위해서는 별도의 훈련이 필요하다. 더구나 예보 현장에서는 매일 정해진 시간 안에 기상 상황을 분석하고 결론을 도출해야만 한다. 날씨가 나빠지면, 분석하는데 쓸 수 있는 시간은 더욱 줄어든다. 이런 때에는 개념적인 모델을 머릿속에 그리면서, 직관적으로 상황을 꿰뚫는 통찰력이 필요하다. 또한 다양한 관측 자료를 순식간에 종합하는 혜안이 필요하다.
반면 아직도 날씨 변화의 많은 부분은 미지의 세계로 남아있다. 특히 궂은 날씨들은 대부분 작은 규모의 기상 현상과 관련되어 있으며, 국지적이고 돌발적인 특성을 함께 가지고 있어 설명하기도 어렵고 예측하기는 더욱 어렵다. 그럼에도 불구하고, 종관 규모의 운동들은 이보다 작은 중규모 운동이 발달하는데 필요한 환경과 에너지를 제공하는 경우가 많다. 또한 종관계의 운동 원리와 역학은 전 세계적으로 충분히 검증되어 있고, 그 응용 사례들도 많이 나와 있으므로, 종관계에 대한 분석과 예측은 일기예보의 기초가 된다. 이 책에서는 주로 종관 규모의 운동 원리를 실무에 응용하는데 있어서, 필요한 기본적 지식을 정리해 보고자 하였다.
최근에는 수치예보 기술이 발전하면서, 일기예보도 상당 부분 수치모델 자료에 의존하고 있다. 종관 규모의 운동계의 예측에 대한 수치예보의 정확도는 급격히 향상되어, 지금은 약 일주일 후의 예상기압계에 대한 정확도(북반구 대기중층 이상상관지수 기준)도 6할을 넘고 있다. 따라서 종래의 전통적인 일기 분석 방법도 변화가 불가피할 것이다. 예를 들면, 상층 제트의 분석을 통해 얻을 수 있는 저기압 경로에 대한 정보나 시스템의 발달 정도, 전파 속도에 대한 정보들은 수치모델의 예상 일기도에 이미 반영되어 있어서, 시간이 없을 때는 굳이 이런 상층 자료를 보지 않아도 큰 무리가 없을 것이다. 오히려 지상 기압계의 패턴을 식별하는 능력과 각 패턴에 대해 모델의 오차 특성을 파악하여 숙지하는 것이 수치예상도를 응용하는데 더 유용할 수도 있다. 이 책에서는 지상 기압계와 관련된 개념적 모델을 정리하고 사례를 통해 실무적 의미를 깊게 하는데에도 상당한 지면을 할애 하였다.
또한 대부분의 기상학 교과서들이 외국의 사례를 바탕으로 작성된 것임에 반하여, 이 책에서는 철저하게 우리 주변에서 찾아볼 수 있는 사례를 중심으로 현상을 설명하고자 하였다. 때로는 서구의 이론적 틀에 맞는 사례를 찾기 어려웠으나, 대부분의 경우에는 서구의 사례와 비교하는 과정을 통해서 관련 주제의 성격과 의미를 보다 분명하게 정리하는데 도움이 되었다.
독자들은 이 책에서 거의 수식을 보지 못할 것이다. 대신 많은 개념들을 그림을 통해서 설명해 보고자 노력한 흔적을 보게 될 것이다. 보다 엄격한 수식을 통해서 차분히 시간을 갖고 관련 원리를 증명하거나 이해하고자 한다면, 이미 시중에 나와 있는 훌륭한 기상역학 교과서나 일반기상학 서적을 참고하기 바란다. 하지만 시시각각 변화하는 실황에서 악기상의 신호를 찾고 기상 특보를 판단하기위한 지식이 필요하다면 이 책에서 시도하는 바와 같이 개념적 모델을 살펴보고 이것들을 소화하는 것이 필요할 것이다. 이 책의 기본적 내용은 특별한 배경 지식 없이도 소화할 수 있을 것이다. 하지만 대학교 대기과학과 저학년에서 다루는 일반기상학 수준의 기초지식을 미리 갖추고 있으면, 열역학선도와 일기도의 배후에 작용하는 물리적 의미를 보다 효과적으로 이해하는데 도움이 될 것이다.
바람, 기온, 수증기는 날씨를 좌우하는 3대 주요 상태 변수이다. 제1장부터 3장까지는 이 세요소가 각각 일기도를 통해 날씨 변화에 작용하는 과정을 다루었다. 특히 이들 요소들은 때로 전선을 통해 첨예하게 불연속적인 날씨의 변화를 구성한다. 제4장에서는 전선과 관련된 날씨 특성을 살펴보았다. 제5장부터 9장까지는 궂은 날씨의 주요 테마인 호우, 대설, 태풍, 우박, 황사가 나타날 때 주요 일기도의 특징과 배후에 작용하는 원리를 정리하였다. 고기압과 저기압은 날씨의 환경을 구성한다. 한파, 열대야, 가뭄 등과 같이 일상 생활에 큰 영향을 미치는 여러 유형의 고기압을 10장에서 다루고, 안개에 대해서는 11장에서 살펴보았다. 궂은 날씨를 몰고 다니는 저기압의 특성에 대해서는 12장에서 다루었다. 마지막으로 13장에서는 수치모델 자료를 해석하는 과정에서 생각해 보아야 할 점들을 논의해 보았다. 궂은 날씨가 가져오는 재해의 특성에 대해서는, 「한국의 기후」중 저자가 직접 쓴 ..
목차
제1장 수치예보 발전 과정
제2장 수치예보 기본 개념
제3장 수치해의 특성
제4장 차분화 방법의 확대
제5장 수치 계산 안정/불안정 조건
제6장 경계 조건과 모델간 에너지 교환
제7장 물리과정
제8장 역학과정
제9장 자료동화
제10장 후처리 과정
제11장 응용분야의 확대
제12장 정확도 평가
제13장 예측성
제14장 앙상블 방법
제15장 실황 분석과 패턴 추적
제16장 기술 분야 확대와 주요 쟁점 |
